空调用冷却塔室外气象条件的确定

空调用冷却塔一般均安放在室外,室外大气的干球温度、湿球温度等气象参数均对却塔的性能产生影响。因此,室外气象参数既是冷却塔设计的基础,又是冷却塔优化运环境条件。所以,本章首先讨论空调用冷却塔室外气象条件的确定原则。

                                                    一，水的冷却极限

假设要冷却一定容积的水,水的自由表面受到含有水蒸气但不饱和的流拂。水层很薄,注水层内的温度变化可以忽略不计,而空气的流量很大,以致可以不考虑动空气的在流过液面时空气状态的变化。此外,假定辐射热交换可以略去不计,且无任何其他外热源或水源进入

 假定最初水温T高于空气温度t,由于蒸发及对流散热,水温开始下降。经过一定的间,水温T将达到与空气温度t相等,而对流传递的热量逐渐趋于零。但此时蒸发并未亭止,因为空气中的水蒸气尚未达到饱和状态,空气的水蒸气分压为Pv将比液面上的水汽气压力Pv低得多

　 蒸发使水温不断降低,以致渐渐低于空气温度。因此,通过对流,水又开始从空气中及收热量。水的继续冷却将由蒸发所消耗的热量与借助对流所吸收的热量之差来决定。水蒸发随着水温下降而变慢,蒸发所消耗的热量也随之减少。当达到一定的水温时(T=处于平衡状态。在热量彼此达到平衡以前,水从空气中吸收的热量将不断增加。若达平衡时,水的冷却将停止,但此时水的蒸发以及热量由空气进入水的过程仍将继续进。水借助从空气中吸取热量而蒸发的过程将延续到水不发生蒸发时为止

　 温度τ也有一个极限,如低于该极限,在所研究的条件下,水的冷却就不可能进行上述分析可以看出,当满足了公式(4-1)的条件时,就达到了一定情况下的冷却极限。

                                                    a(t-t)F=rK,(Pv-Pv)F

  在蒸发过程中传给水的全部热量都被消耗在水的蒸发上,这部分热量又由水蒸气重新入空气中,这种蒸发过程称为绝热蒸发,温度r即为湿球温度。

   从理论上分析,水温可以降到湿球温度,但实际上达不到。要使水温降到湿球温度却塔要无限大,空气与水接触的时间要无限长,这显然是不可能的。目前在冷却塔的设中,一般是使冷却后的水温比湿球温度高3~5℃。

                                                         二、气象参数的变化规律

　　从前面的分析中可以看出,湿球温度是冷却塔设计的基础,而室外的湿球温度不是一不变的,而是随机变化的。　　

  　空气的含湿量又与海拔高度、地面水蒸发情况、风向、风速等很多因素有关。下面重点分析一下干球温度的日变化情况F球温度日变化是由于地球每天接受太阳辐射热和放出的热量而形成的。在白天,地球吸收太阳辐射热,使靠近地面的空气温度升高;到夜晚,地面得不到太阳辐射热,还要由地面向大气层放散热量。黎明前为地面放热的最后阶段,故干球温度一般在凌晨四、五点钟最低,随着太阳的升起,地面获得的太阳辐射热逐渐增多,到下午两、三点钟左右,达到全天的最高值。此后,干球温度又随太阳辐射热的减少而下降,到下一个凌晨,气温又达到最低值。显然,干球温度是以24h为周期而变化的。湿球温度的变化规律与干球温度的变化规律相似,只是峰值出现的时间不同。