Trnsys 介绍之 Type51 冷却塔

1. Trnsys介绍之Type51冷却塔 主讲人：徐 欣 李倩如

2. 计算冷却塔换热量 理想空气出口状态点 如果空气在某个温度达到饱和，那么空气的出口状态将与入水状态相同。 空气侧的传热效率定义为空气实际焓差与最大可能焓差之比: 当传热效率已知时，单个冷却塔单元的换热量为： 空气入口状态点 式中 Qcell—冷却塔总传热量； εa—空气侧传热效率； ma—干空气质量流量； ha,w,i—入水含湿量； ha,i—入口空气含湿量。 通过冷却塔后空气状态的理想变化过程焓湿图 Ta,i——空气入口温度 Tw,i——入水温度Twb——周围空气湿球温度 Ta,o——空气出口温度

3. 确定空气的传热效率 反映冷、热流体间换热过程难易程度的参数。AvVcell——总换热表面积 因为cs同出口水温Two有关，在进口参数一定的条件下，cs只与Two有关。所以可先假定Two值，与后面公式结合进行迭代计算。 对于逆流式冷却塔： 对于交叉流冷却塔： 式中： ，传热单元数； ，容量比； hD—质传递系数，kg/(m2·s)，以空气含湿量差为基准； AV—单位换热体积内液滴表面积； Vcell—冷却塔换热总体积； mw,i—入水流量； Cpw—水的定压比热。 其中饱和比热Cs，定义为饱和焓值在温度曲线上的平均斜率。当出入水焓湿状态已知时： hs——对应水温下的饱和焓值

4. 确定传热单元数NTU ASHRAE的设备指南中提出，质传递的普遍关联式形式为： 方程两边均乘以mw/ma，并根据Ntu的定义可得： 指数n一般在-0.35到-1.1之间，c大概在0.5到5之间。

5. 确定水的出口状态 为求温度差而定义的一个减数。 当冷热流体之一发生相变时， 由于总能量平衡，冷却塔的出口温度即贮水池入口温度可确定为： Tref—水的参考温度（0℃）。 大多数分析忽略了水量的流失并假设mw,o=mw,i。一般的，水量流失量是进水量的1%~4%。忽略这些损失会导致出口水温大约1摄氏度的误差。 由总的质量守恒可得，出口水流量为： 出口含湿量的确定是假定一个有效水面工况和与之相对应的刘易斯数，由质交换公式得出解。 有效饱和含湿量ωs,w,e，先由传热公式计算有效焓值，再在焓湿图上找到对应的有效含湿量。 式中，

6. 确定水的出口状态 为了确定空气流出冷却塔的工况，每个单元流出的空气也组合起来以找到空气的“大宗”工况。总的空气流量是每个单元空气流量之和： 出口焓是每个单元出口能量之和除以总的空气流量： 由湿空气的质量守恒可得，总的出口空气含湿量由下式计算： 由ha,wxit、ωa,exit和焓湿图找到大宗干球温度Ta,exit和大宗湿球温度Twb,exit。

7. 贮水池和风机功率计算 原文错误，删去 失水量也是补水量 水由每个运行的冷却塔单元和补水源进入贮水池。假设贮水池的水量恒定，补水量就等于每个单元水量流失量的总和。进一步假设贮水池的水是充分混合的，因此能量守恒表达式可写为： ρw—水的密度； Ts—充分混合后贮水池温度； Tmain—补水温度。 冷却塔的风机假定为遵循风机曲线。在风机最大转速下给定输入电量，冷却塔的耗电量包括Ncell个单元： 式中，γk是风机的相对转速，Pmax,k是第k个冷却塔单元的最大功率。

8. 冷却塔计算流程 输入已知参数 找到ha,i、ha,w,i NTU Cs m* ε’a 否 Qcell Tw,o εa Ptower |εa-ε’a|≤δ Ts 是 ma、ha,exit、ωa,exit 在焓湿图上找到Ta,exit和Twb,exit