机械通风逆流盐水冷却塔节水性能的实验研究

摘要

为了降低火电厂循环冷却用水量，在考虑了湿式冷却塔的高换热性能后，本文提出以盐水作为循环冷却工质在机械通风逆流填料冷却塔（简称盐水塔）内进行散热，以达到抑制水蒸发，节约水资源，运行稳定的目的。
　　 本文通过实验获得不同浓度下盐水塔的换热与传质的数据，采用冷却塔四变量模型对实验数据进行处理分析。为了提高计算精度，对不同浓度、温度下盐水的物性以及湿空气的物性进行了详细的计算，根据盐水塔的特点，重新定义了体积换热系数、体积传质系数以及Re、Nuv、Shv。本文的实验研究在机械通风逆流式冷却塔实验台上完成，循环盐水质量流量为3.1～4.7kg/s，空气质量流量为1～5.8kg/s，进塔水温范围在28～50℃，氯化钙浓度范围在6％～34％（质量分数为6％、12％、16％、25％、34％的氯化钙溶液）。主要获得了以下几方面的成果:
　　 NuvPr-1/3和ShvSc-1/3只与盐水浓度有关与Re无关，当盐水浓度从6％增大到34％，NuvPr-1/3减少了51.5％，ShvSc-1/3升高了45.8％.将其结果拟合成两个实验关联式。
　　 文中讨论了进塔水温、气水比、进塔空气干球温度、进塔空气湿度、盐水浓度对蒸发量、换热量、单位换热水蒸发量的影响。根据实验获得的关联式，计算出冷却塔在不同条件下的换热系数、传质系数，进而计算冷却塔的换热量、蒸发量。引入单位换热水蒸发量来评价冷却塔节水效果，同时将这些量与实测值进行比较。
　　 最后以某电厂2×300MW发电机组的设计工况为例计算了不用浓度下该机组单位换热水蒸发量，结果表明当盐水浓度由0％升高到34％时，冷却塔单位换热水蒸发量降低了40.2％。即电厂一年可节水251万吨，直接经济效益1506万元，但是所需的冷却塔填料体积增大450％。作为一种电厂冷却塔节水措施，应用盐水塔有广阔的发展前景。

目录

声明

致谢

摘要

主要符号表

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 冷却塔的研究现状

1．2．1 冷却塔的发展与应用

1．2．2 水冷却塔的研究现状

1．2．3 海水冷却塔的研究进展

1．3 课题研究的主要内容

2 盐水冷却塔计算模型分析

2．1 冷却塔的主要模型

2．2 四变量模型的分析及推导

2．3 数据处理

2．4 本章小结

3 盐水与湿空气物性计算

3．1 盐水蒸发换热原理

3．1．1 水与空气对流换热原理

3．1．2 水与空气蒸发换热原理

3．1．3 盐水节水原理

3．2 盐水物性计算

3．2．1 氯化钙的密度ρsw

3．2．2 氯化钙的浓度ξ

3．2．3 氯化钙表面的饱和蒸发压Pv

3．2．4 氯化钙的比热Cp,sw

3．3 湿空气物性计算

3．4 本章小结

4 实验装置及实验方法

4．1 实验目的

4．2 实验装置

4．3 实验方法

4．4 实验台的改造

4．4．1 盐水加热装置改造

4．4．2 冷却塔流道改造

4．5 误差分析

4．5．1 传递误差

4．5．2 置信区间

4．5．3 标准差

4．6 本章小结

5 实验结果分析及讨论

5．1 盐水冷却塔传热传质特性研究

5．2 盐水冷却塔换热节水性能影响因素分析

5．2．1 进塔水温的影响

5．2．2 气水比的影响

5．2．3 进塔空气干球温度的影响

5．2．4 进塔空气湿度的影响

5．2．5 盐水浓度的影响

5．3 不同盐水浓度下节水量计算

5．3．1 抑制蒸发损失

5．3．2 减少排污损失

5．4 不同盐水浓度下Le求解验证

5．5 本章小结

6 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作