冷却塔的热力计算
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第二章 湿空气的性质与冷却塔的热力计算
水气比：
通过以上计算过程我们可以看出，不同的降温任务就对应着 不同的水气比，对应着不同的通气量。
在通过多次的试算确定了冷却塔的水气比之后，我们就可以 展开对冷却塔的设计和选型了。
济南赛克赛斯
济南赛克赛斯
三、湿空气的性质
表征湿空气性质的物理量，有很多，主要包括：
1、干球温度 2、湿球温度 3、大气压力 4、含湿量 5、相对湿度 7、露点温度 8、湿空气的密度 9、湿空气的比焓 10、湿空气的比热 等.....
济南赛克赛斯
1、干球温度
是从暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度表上所读取的数值， 也就是我们平常所说的室外温度，是空气的实际温度。
济南赛克赛斯
水蒸气分压力对空气性质的影响
➢水蒸气分压力的大小，反映了湿空气中水蒸气含量的多少。水蒸气含量越多，其分压力也越大；
➢在一定温度条件下，一定量的空气中能够容纳水蒸气的数量是有限度的。湿空气的温度越高，
它允许的最大水蒸气含量也越大。当空气中水蒸气的含量超过最大允许值时，多余的水蒸气会以 水珠形式析出，这就是结露现象，此时水蒸气达到饱和状态，所对应的湿空气称为饱和湿空气。 （空气里的水蒸气和干空气，好像在玩占座游戏一样，你多了我就得少了，你少了我就多了。谁 能占上风，跟温度有很大关系。温度越高，水蒸气越有能力占上风。这是因为，温度越高，水蒸 气分子运动越快，空气中就可以容纳更多的水蒸气。）
N'=
公式里面包含了冷却塔水和空气的相关参数， 是以水和排气特性为计算依据的积分方程式，代 表了冷却塔的冷却能力，与气象条件有关，与填 料的构造无关，称为冷却数或热交换数。
为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化 假设：
(1) 填料容积散质系数βxv，以及湿空气的比热
章— 冷却塔热力计算基本方程
三、冷却塔的性能
（1）热力性能 （2）空气阻力特性 （定一 ：）填料公的式容：积散质系数βXV及特性数N′的求
βxvV Cw t1 dt
Q K t2 ii
左侧： N xvV
Q
βxvV—蒸发水量。 Q—总水量。 N′—是两者的比值 。
填料的容积散质系数：βxV 是填料散热能力的综合参数，取决于材料、构 造、尺寸、布置、高度：
水的散热 K 1CwQdt空气吸 G热 di 即： di 1 Q
Cwdt K G
令： G (气水比)
Q
di 1 tg Cwdt K
表示di与dt成直线关系,斜率为:
1 K
积分下式:边界条件用塔底空气焓i1和水温t2 。
Gdi
1 K
CwQdt
G(i2
i1)
Cw K
Q(t1
t2
)
i2 i1 (t1 K t2 )Q G C w i1 (t1 K t2 )C w (k/k J)g
iijj1列 入CKwjd表t 第λ—5列气。水比
G Q
（7）求
1 i
j
倒数，列入表第六列。
（8）求N i ： 用抛物线法，把（2）视为
抛物线，取两格，由三个点，
如：
1i0,t0,1i1,t1,1i2,t2
这三点视为抛物线（不是
抛物） 。所围面积：
3t1i0
4 i1
1 i2
N C K w t t 2 1 i d i 3 C t K w 1 i 0 4 i 1 2 i 2 4 i 3 2 i 4 4 i 5 i 2 n 2 i 4 n 1 1 i n
（Csh=Cg+Cqx=1+1.84x） （近似值）（实验）
冷却塔的热力计算
冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。
因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。
为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：（1）散热系数α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。
(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。
（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。
(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。
(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。
冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。
麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。
在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。
()dV h h dH t xv q 0"-=β （1）式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)； 0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。
将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度 （℃）并引入系数K ：m w u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t wxv h h dt c Q vK β （3） 上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。
10章—4冷却塔热力计算基本方程
1 （7）求 倒数，列入表第六列。 i j
（8）求N i ： 用抛物线法，把（2）视为 抛物线，取两格，由三个点， 如： 1 1 1
i , t1 , i , t 2 i , t 0 , 0 1 2
这三点视为抛物线（不是 抛物） 。所围面积：
xv
Q
dV
Cwdt K i i
t1
xv
Cw V Q K
dt t2 i i
在Merkel方程基础上建立的冷却塔基本计算方 程（以焓差为推动力） xv Cw t dt
Q V K
1
t2
i i
冷却塔所具有 的散热能力
冷却任务的大小， 对冷却塔的要求。
由式:
1 C wQdt 空气吸热 Gdi 水的散热 K
即： 令：
di 1Q Cwdt K G
G (气水比) Q
di 1 tg Cwdt K
1 K
表示di与dt成直线关系,斜率为: 积分下式:边界条件用塔底空气焓i1和水温t2 。
1 Gdi K CwQdt Cw G(i2 i1 ) Q(t1 t2 ) K (t1 t2 ) Q (t1 t2 ) i2 i1 Cw i1 Cw (kJ / kg ) K G K
xv
K imV
可知：V可越小（填料、塔体均可小）
（3）t2越小（t2－τ）值越小→△i也越小， 冷却困难；V增大。 一般要求t2－τ≮3~5℃
G （4） 的变化，使操作线斜率变化 Q
λ↗ → 斜率 λ ↗ →风量G↗ → 电耗↗
设计时λ应在最佳范围。
1 K↘→△im↗
→有利冷却
（8）求N i ： 用抛物线法，把（2）视为 抛物线，取两格，由三个点， 如： 1 1 1
i , t1 , i , t 2 i , t 0 , 0 1 2
这三点视为抛物线（不是 抛物） 。所围面积：
xv
Q
dV
Cwdt K i i
t1
xv
Cw V Q K
dt t2 i i
在Merkel方程基础上建立的冷却塔基本计算方 程（以焓差为推动力） xv Cw t dt
Q V K
1
t2
i i
冷却塔所具有 的散热能力
冷却任务的大小， 对冷却塔的要求。
由式:
1 C wQdt 空气吸热 Gdi 水的散热 K
即： 令：
di 1Q Cwdt K G
G (气水比) Q
di 1 tg Cwdt K
1 K
表示di与dt成直线关系,斜率为: 积分下式:边界条件用塔底空气焓i1和水温t2 。
1 Gdi K CwQdt Cw G(i2 i1 ) Q(t1 t2 ) K (t1 t2 ) Q (t1 t2 ) i2 i1 Cw i1 Cw (kJ / kg ) K G K
xv
K imV
可知：V可越小（填料、塔体均可小）
（3）t2越小（t2－τ）值越小→△i也越小， 冷却困难；V增大。 一般要求t2－τ≮3~5℃
G （4） 的变化，使操作线斜率变化 Q
λ↗ → 斜率 λ ↗ →风量G↗ → 电耗↗
设计时λ应在最佳范围。
1 K↘→△im↗
→有利冷却
冷却塔设计计算举例
冷却塔设计计算举例冷却塔符号说明（名称及单位）这⾥列出的符号是按习惯形成和长期延⽤的统⼀符号。
实际上符号是⼈为定的，不同的名称可⽤各种符号来代替，但为便于识别和运⽤，尽可能予以统⼀。
常⽤的有关冷却塔设计计算的符号与名称⼤致如下：t 1——进冷却塔⽔温（℃）；t 2——出冷却塔⽔温（℃）；Δt——进、出冷却塔⽔温差（℃），即Δt =t 1 -t 2 ；t m——平均⽔温（℃），t m =（t 1 -t 2 ）／2 ；T——绝对温度（城），T =273 +ti ；θ——空⽓⼲球温度（℃）；τ——空⽓湿球温度（℃）；t 2 –τ——冷幅⾼（℃），此值越⼩，冷却效率越⾼；θ1 ——进冷却塔空⽓的⼲球温度（℃）；θ2 ——出冷却塔空⽓的⼲球温度（℃）；τ1 ——进冷却塔空⽓的湿球温度（℃）；τ2 ——出冷却塔空⽓的湿球温度（℃）；P a——⼤⽓压⼒（m m H g ），P a =P g +P q ；P g——空⽓中⼲空⽓的分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P q——空⽓中⽔蒸⽓的分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″τ1——进冷却塔空⽓温度为湿球温度τ1 时饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″θ1——进冷却塔空⽓温度为⼲球温度θ1 时饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）； P ″——饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″t1——空⽓为进冷却塔⽔温t 1 时饱和⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″t2——空⽓为出冷却塔⽔温t 2 时饱和⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″tm——平均⽔温时饱和⽔蒸⽓压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；Q——冷却塔冷却⽔量（m3／h 或kg／h ）；q——冷却塔淋⽔密度（m3／（m2· h ））；G ——进冷却塔的空⽓量，即风量（m3／h 或kg／h ）；g ——进冷却塔空⽓重量速度（kg／（m2·h ）或kg／（m2 ·s ））；有时表⽰重⼒加速度（m／s2 ）；V——外界风速风向（m／s）；i 1 ——进塔空⽓的焓（kcal／kg ）；i 2 ——出塔空⽓的焓（kcal／kg ）；i m ——平均温度时空⽓的焓（kcal／kg ）；i″1 ——空⽓温度为进塔⽔温t 1 时的饱和空⽓焓（kcal／kg ）；i″2 ——空⽓温度为出塔⽔温t 2 时的饱和空⽓焓（kcal／kg ）；i″m ——空⽓温度为进、出塔⽔温的平均温度t m 时的饱和空⽓焓（kcal／kg ）；γg——空⽓的密度（⽐重）（kg／m3 ）；γ——⽔的汽化热（kcal／kg ）；λ——⽓、⽔⽐（⽆量纲）；K——蒸发⽔量带⾛的热量系数（⽆量纲）；βxv ——以焓差为基准的容积散质系数（kg／（m 3·h ））；V m——塔内平均风速（m／s）；Z ——淋⽔填料装置⾼度（m ）；Z g ——淋⽔填料装置尾部⾼度（m ）；F——冷却塔内断⾯积（m2 ）；V——淋⽔填料装置有效容积（m3 ）：（注：有时表⽰⽔流或⽓流速度，m／s）；N （或Ω）——以温度进⾏积分的交换数（⽆量纲）；Σhi——空⽓总阻⼒（mmH2O）；hi ——进塔空⽓各部分的阻⼒（mmH2O）；D N——⽔管⼦内径（m m ）；L——管⼦长度（m ）；n——有时表⽰转速（r／min ）；有时表⽰根数；有时表⽰孔眼数；ηi——表⽰电机、风机、传动装置等效率（%）；ξi——流体（⽔或空⽓）有关阻⼒系数。
冷却塔的热力计算
冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。
因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。
为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：（1）散热系数α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。
(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。
（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。
(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。
(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。
冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。
麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。
在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。
()dV h h dH t xv q 0"-=β （1） 式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)； 0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。
将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )；u Q —— 蒸发水量 (s /g k )t —— 水温度 （℃） 并引入系数K ：式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q v K β （3） 上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。
冷却塔热力计算的数学模型
7 ( 23)
Κ A + Κ B ) , 如图 2 3c 所示。 无论那种情况, 均使原区间 ( Κ A , Κ B )减 半, 并保持为开区间。取新区间的中点值作为 Κ 值再次代入式 ( 16 ) , 重复上述计算直至满足精 间的后半段, 而原区间变为 ( Κ A ,
式中 Κ A n、 B n —— n 次计算后 Κ取值区间的起、 Κ 终点值 1 证 明式 ( 22 ) : 如以 ( Κ A n+ Κ B n ) 为计算结果, 则 2 按精度控制定义有 1 (Κ ( 24) A n+ Κ B n) - Κ D < Ε Κ 2 Κ D 肯定在开区间 ( Κ A n, Κ B n ) 内, 因而 Κ A n+ Κ Bn 1 ( 25) - Κ D < B n- Κ An Κ 2 2 1 必成立。若 Κ , B n- Κ A n < 2Ε Κ即 Κ B n- Κ An < Ε Κ 2 1 (Κ 必有 , 因此用式 ( 22 ) 作 B n+ Κ A n) - Κ D < Ε Κ 2 为精度控制式是正确的。 另一方面, 当某次计算中选取的 Κ值恰好 与Κ D 非常接近, 使得式 ( 16 ) 计算后满足 ( 26) N - N ’< Ε N 则计算也可结束。 式 ( 26) 中的 Ε N 为冷却数的精 度控制参数, 为了和 Κ的精度要求一致, Ε N 可 由Ε Κ 计算出来, 计算公式及推导过程从略。 上述数学模型可圆满解决冷却塔热力计算 的第一类问题, 对于第二类问题 ( 校核计算) 可 在此基础上略作改进即可。 以上述数学模型编 制的计算机软件使用方便, 计算准确可靠, 可在 工程设计及教学科研中予以应用。 4 参考文献
∫
逆流开式冷却塔热力阻力计算书
计算依据：计算程序：冷却塔型号：数据输大气压P92.3Kpa风筒底径 6.66m单塔长度10m干球温度θ31.2℃风筒顶径 6.48m喷淋高度0.5m湿球温度τ20℃风筒中径 6.06m气室高度 1.7m处理水量Q1300m3/h m风筒高度2m进水温度t131℃m总高10.45m出水温度t224℃平台高8.45m风机直径D6m风机数量1台喷头个数144个轮毂直径d1m填料高度 1.25m单个流量9.027778m3/h 淋水面积F80m2喷嘴压力0.03Mpa 进风口高度5m293.16K饱和水蒸汽压的计算公式：lgP"=2.0057173-3142.305/T+3142.305/373.16-0.0024804*373.16+0.0024804*T+8.2lg(373.10.36863湿球时饱和水蒸汽压P"τ=Kpa304.36K0.65732干球时饱和水蒸汽压P"θ=Kpa空气相对湿度φ=[P"τ-0.000662P（θ-τ）]/P"θ=0.36376进塔干空气密度ρ1=（P-φP"θ）*103/[287.1 4（273+θ）]=kg/m3设计参数热力计算冷却塔热力阻力计算书1.037774548湿球绝对温度：Tτ=273.16+τ=湿球温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"τ=2.336830359干球绝对温度：Tθ=273.06+θ=干球温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"θ=4.542782523选用气水比λ0.7170.7670.8170.8670.917风量G898172960806102344010860741148708m 3/h进塔湿空气比焓：h 1=1.005θ+0.622（2500.8+1.846θ）*φ*P"θ/（P-φ*P"θ）=60.365KJ/kg(DA)蒸发带走热量系数：K=1-t 2/[586-0.56(t 2-20)]=0.958887不同气水比出塔湿空气比焓：h 2=h 1+4.1868(t 1-t 2)/(K λ)=102.9933100.21497.7756595.618293.69601KJ/kg(DA )进水绝对温度：T（t1)=273.16+t 1=304.16K0.65238进水时饱和水蒸汽压P"t1= 4.49136Kpa 出塔饱和空气比焓：h"2=112.538KJ/kg(DA )温差分段数：n=8温差等分值:δt=0.875℃δh=(h 2-h 1)/n= 5.328483 4.981124.676282 4.40664.166327t 1-δt=30.125℃t 1-2δt=29.25℃t 1-3δt=28.375℃t 1-4δt=27.5℃t 1-5δt=26.625℃t 1-6δt=25.75℃t 1-7δt=24.875℃一般水温差＜15℃常取n=2就可以保证精度了进水温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"t1=T 1=273.16+t 1-δt=303.285℃T 2=273.16+t 1-2δt=302.41℃T 3=273.16+t 1-3δt=301.535℃T 4=273.16+t 1-4δt=300.66℃T 5=273.16+t 1-5δt=299.785℃T 6=273.16+t 1-6δt=298.91℃T 7=273.16+t 1-7δt=298.035℃T (t2)=273.16+t 2=297.16℃0.630794.27358Kpa107.472KJ/kg(DA )0.608934.0638Kpa102.583KJ/kg(DA )0.586933.86303Kpa97.886KJ/kg(DA )0.564783.67095Kpa93.373KJ/kg(DA )0.542483.48725Kpa89.0354KJ/kg(DA )0.520043.3116Kpa84.8651KJ/kg(DA )0.497443.14372Kpa80.8546KJ/kg(DA )0.47472.98332Kpa76.9965KJ/kg(DA )T 7温度时饱和空气焓：h"T7=T 6温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"6=T 6温度时的饱和水蒸汽压：P"6=T 6温度时饱和空气焓：h"T6=T 7温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"7=T 4温度时饱和空气焓：h"T4=T 5温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"5=T 2温度时的饱和水蒸汽压：P"2=T 1温度时饱和空气焓：h"T1=T 1温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"1=T 1温度时的饱和水蒸汽压：P"1=T 2温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"2=T (t2)温度时的饱和水蒸汽压：P"(t2)=T 2温度时饱和空气焓：h"T2=T 3温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"3=T 5温度时饱和空气焓：h"T5=T 3温度时的饱和水蒸汽压：P"3=T 3温度时饱和空气焓：h"T3=T 4温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"4=T 5温度时的饱和水蒸汽压：P"5=T 7温度时的饱和水蒸汽压：P"7=T 4温度时的饱和水蒸汽压：P"4=T (t2)温度时饱和空气焓：h"1=T (t2)温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"(t2)=理论冷却数：N=4.1868(t1-t2)/(3n)*[1/(h"1-h2)+4/(h"T1-(h2-δh))+2/(h"T2-(h2-2δh))+4/(h"T3-(h2-3δh))+2/(h"T4-(h2-4δh))+4/(h"T5-(h2-5δh))+2/(h"T6-(h2-6δh))+4/(h"T7-(h2-7δh))+1/(h"2-h1)]不同气水比时N2.25441 1.980671.796947 1.66275 1.558852 S波填料设计，填料特性数Ω=2.12λ0.61填料特性数Ω1.730623 1.803271.874094 1.943242.010857 由上图曲线可知，当气水0.817时，Ω＞N满足设计容积散质系数βxv =NQ/(KV)=24884.85kg/m 3.h填料容积散质系数β"xv=3710g 0.584q0.355其中空气重量风速g=G*γ/3600/F= 3.687847kg/m 2.s 淋水密度q=Q/F=16.25m 3/m 2.h 填料容积散质系数β"xv=21390.6kg/m 3.h填料容积散质系数β"xv＞设计容积散质系数βxv 不满足结论：该逆流冷却塔的热力性能达不到设计要求。
冷却塔热力计算中蒸发系数问题
冷却数计算中蒸发水量引起的修正系数问题赵顺安中国水利水电科学研究院 北京 摘要：采用焓差法进行冷却数计算时，会出现一个修正系数，蒸发水量带走热量的系数。
其取值及在 计算公式中的位置不同计算结果差异较大，不同的规范标准之间相互矛盾，本文通过理论分析、计算 和比较，指岀了该系数较为合适的定义、位置、计算取值公式以及对热力计算的影响，认为热力计算 中可以准确地取K = 1为规范标准修编提供参考。
关键词：冷却塔、冷却数、修正系数 引言国内外规范标准中的冷却塔热力计算都采用焓差法，在用焓差法推导冷却数的过程中，由于进入 冷却塔的循环水在冷却过程中存在蒸发，所以，水流量在冷却过程中是变量，但由于蒸发量是个小量， 公式推导时将其按常数处理，并乘以一个小于1的修正系数。
该系数即是蒸发水量带走热量修正系数， 文献［1］建议该系数置于冷却塔积分式前， 我国相关的规范标准对此系数的位置、取值互不统一，文献⑵〜［4］与文献［1］对该系数的处理一致即:式中Q 为循环水流量，kg/h ； K a 为与含湿差有关的散质系数，kg/(hm 3) ； V 为填料体积，m 3 ；c w 为水的比热，kJ/(kg o C) ； t1,t2分别为进岀塔水温，o C ； i ',i 分别为与水温相应的饱和蒸汽焓，空气焓，kJ/kg ； K 为蒸发水量带走热量的修正系数，计算公式为式(2)t 2586 -0.56(t 2 -20)文献［1］认为该系数值约为0.95。
文献［5］〜［8］中冷却数计算公式为系数的名称为蒸发水量带走热量系数，冷却数N 的计算公式为K a V Q1 ：C w dt Ji '」(1)(2)式为：C w dtKK a VQ t ；i —i文献［5］与文献⑹的蒸发水量带走热量的修正系数计算公式与式同，文献⑺与⑹的计算公K 十也t2式中t2为与岀塔水温相应的水的汽化潜热，kJ/kg文献［9］〜文献［13］不考虑蒸发水量带走热量的修正系数影响，即 K 取值为1。
闭式冷却塔热力和阻力计算
闭式冷却塔热力和阻力计算一、冷却塔热力计算根据换热学公式：Q1=CN△T Q2=KA△T式中：Q1内除盐水热负荷 C比热4.18KJ/(kg.℃) N=L*K1=流量*流量系数进出水温差△T=T1-T2Q2外部冷媒水热负荷 K换热系数（按湿球温度25℃计算）A产品盘管组的换热表面积△T =△T1-△T2/ln（△T1/△T2）△T1=Hin（热除盐水进口温度）-Cin（冷媒水经过盘管温度）△T2=Hout（热除盐水出口温度）-Cout(冷媒水喷淋管盘温度)换热器工作原理说明：换热设备的换热过程是管内被冷却的流体将热量通过管内壁传给管外壁的水膜，再由水膜传给冷却盘管间流动的空气和PVC热交换层的空气。
A、从管内被冷却流体到外部冷媒水排出热负荷Q21=KA△T1、管内流体通过管内壁传给管外壁的水膜K换热系数确定根据此种闭式冷却塔产品的特点，包括风扇机电的功率，湿球温度25摄氏度等因素，这是个组合K值包含管内热流体和管内壁传热系数，管内壁和管外壁传热系数，管外水膜和管外壁传热系数等。
K=1/[1/αi+ri]×do/di+δ/λ×（do/dm）+ro+l/αo]其中：αi为管内热流体与管内壁之间的传热系数ri为管内的垢热阻do为管外径；di为管内径；δ为管壁厚；λ为热导系数dm=（do-di）/ln（do/di）=（0.016-0.0145）/ln（0.016/0.0145）=0.01524ro为管外的垢热阻；αo为管外壁与管外水膜质检的传热系数（1）、热流体在关内的换热系数：Αi=0.023Re0.8.Prn.（λ/di）其中：Re、Pr、λ为管内流体的雷诺数、普兰特数和热导系数加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3Re=w．di /v其中：w为水在管内的流速v为运动粘度，㎡/s水的平均温度为（54+44）÷2=49℃查水的热物理性质v运动粘度为0.6075*10-6㎡/s普兰特数Pr为3.925热导系数λ64.15×10-2KJ/(kg．℃)（2）、管外壁与管外水膜之间的传热系数：αo=1.3248[GW/(n.A.do)]１/３ kw/㎡.℃其中：GW为换热设备总冷却水量n为水平截面上冷却盘管的管列数A为一列冷却盘管中一排水平管的长度2、换热盘管外喷淋水和空气之间的换热盘管外壁水膜换热分为两部分换热，一部分为在冷却盘管外时水膜和空气间接触的对流换热，一部分为在PVC热交换层上时水膜和空气间接触的对流换热。
闭式冷却塔热力和阻力计算
其中Cp为湿空气的定压比热 （3）冷却水膜和空气间的换热量 Q=εw.m.σ（iw-im）Fh 其中εw是考虑从水膜蒸发到空气中热量对麦凯尔方程的修正系数。与水平均温 度tw相关。 M为水膜与空气间接触的全部表面积与冷却外表面积之比。对于光滑的冷却器， m=1.5~1.8 iw为水膜表面的饱和空气状态焓值、im为进出口空气的平均状态的焓值 Fh为蛇形盘管外表面积 说明：盘管外壁水膜与空气的换热过程中，空气在流经盘管表面时，水膜中的水 蒸发，出口的空气变为饱和的湿空气将热量带走。其中空气发生状态变化，由进 风口的空气状态（i1、t1）变为出口的空气状态（i2、t2）。 盘管外的水将热量传给空气时，一部分热量由空气直接带走，同时水温不可避免 的升高，温度升高的水在PVC热交换层上蒸发散热。 以下根据设计条件及本公司的产品结构型式（采用紫铜盘管）计算：
dm=（do-di）/ln（do/di）=（0.016-0.0145）/ln（0.016/0.0145）=0.01524 ro为管外的垢热阻；αo为管外壁与管外水膜质检的传热系数 （1）、热流体在关内的换热系数： Αi=0.023Re0.8.Prn.（λ/di） 其中：Re、Pr、λ为管内流体的雷诺数、普兰特数和热导系数 加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3 Re=w．di /v 其中：w为水在管内的流速 v为运动粘度，㎡/s 水的平均温度为（54+44）÷2=49℃ 查水的热物理性质v运动粘度为0.6075*10-6㎡/s 普兰特数Pr为3.925 热导系数λ64.15×10-2KJ/(kg．℃) （2）、管外壁与管外水膜之间的传热系数： αo=1.3248[GW/(n.A.do)]１/３ 其中：GW为换热设备总冷却水量 n为水平截面上冷却盘管的管列数 A为一列冷却盘管中一排水平管的长度 2、 换热盘管外喷淋水和空气之间的换热 kw/㎡.℃
冷却塔的一个新的热力计算方法——用一维方法作二维计算
— —
赵振国。 ，石金玲。 ，周常虹 ，滕新军
（ ．中国水利术 电科学 研究 院水力学 所 ，北 京 １０ ４ ） １ ００ ４
籀
要 ：本 文 在 对 冷 却 塔 雨 区 热 力 特 性 研 究 的 基 础 上 ，进 行 了 逆 流 式 自然 通 风 冷 却 塔 的 轴 对 称 二 维 热 力 计 算 ，
关量词 ：逆流式 ；冷却塔 ；热力计算 ；新方ｊ 戋．
中 瞳 分 粪 号 ：Ｔ ９ １４ Ｕ９ ． ２ 文ｔ 标识 码 ： Ａ
在 文献［ ］ １ 中我们给出 了在均匀布水情况下 ，逆流 式圆形冷却塔 雨区 的热 力计算公式 ，利 用这些
公 式 即 可 计 算 冷 却 塔 雨 区 的 冷 却 水 温 ．在 求 得 这 些 公 式 的同 时 ，我 们 也 得 到 了 不 同 冷 却 塔 雨 区 工 况 下
给二维的热力特性公式 ，和喷 头及填料 的一维模拟塔 试验培 果一 起，仍用现在 的一维方法进行冷却塔 的水温计算 ，计算结果和用 二维 的 ｋ 方法进行计算所得水 温几乎完全 一样 ．所 以我们可 以利用 这 —ｅ
种一维计算代替二维计算 ．
收精 日期 ２ Ｏ －Ｏ １ ００Ｉ． Ｏ
作者简 介 ：赵振国 （ ９ ２ ，男 、陕 西人 ，中国水 利水电 科学研 究院教授 ．博导 １ ３ 一）
５ ｍ．文 献 ［ ］ 中 ， 以华 北 某 电厂 的 逆 流 式 自然 通 风 冷 却 塔 为 例 ，对 淋 水 均 匀 的 情 况 进 行 了 二 维 的 ｍ ７ 热力 计 算 ， 所 用 计 算方 程 和 文 献 ［ ］同 ，湍 流 有 效 牯 性 系 数 也 取 常 数 ，但 和 文 献 ［ ］取 值 不 同 ．文 ３ ３ 中未 给 出水 滴 当量 直 径 值 ，但 在作 者 的 另 一 篇报 告 中 ，水 滴 当 量 直 径 取 ｄ＝６ ｍ，并 认 为 淋 水 密 度 小 ｍ
赵振国。 ，石金玲。 ，周常虹 ，滕新军
（ ．中国水利术 电科学 研究 院水力学 所 ，北 京 １０ ４ ） １ ００ ４
籀
要 ：本 文 在 对 冷 却 塔 雨 区 热 力 特 性 研 究 的 基 础 上 ，进 行 了 逆 流 式 自然 通 风 冷 却 塔 的 轴 对 称 二 维 热 力 计 算 ，
关量词 ：逆流式 ；冷却塔 ；热力计算 ；新方ｊ 戋．
中 瞳 分 粪 号 ：Ｔ ９ １４ Ｕ９ ． ２ 文ｔ 标识 码 ： Ａ
在 文献［ ］ １ 中我们给出 了在均匀布水情况下 ，逆流 式圆形冷却塔 雨区 的热 力计算公式 ，利 用这些
公 式 即 可 计 算 冷 却 塔 雨 区 的 冷 却 水 温 ．在 求 得 这 些 公 式 的同 时 ，我 们 也 得 到 了 不 同 冷 却 塔 雨 区 工 况 下
给二维的热力特性公式 ，和喷 头及填料 的一维模拟塔 试验培 果一 起，仍用现在 的一维方法进行冷却塔 的水温计算 ，计算结果和用 二维 的 ｋ 方法进行计算所得水 温几乎完全 一样 ．所 以我们可 以利用 这 —ｅ
种一维计算代替二维计算 ．
收精 日期 ２ Ｏ －Ｏ １ ００Ｉ． Ｏ
作者简 介 ：赵振国 （ ９ ２ ，男 、陕 西人 ，中国水 利水电 科学研 究院教授 ．博导 １ ３ 一）
５ ｍ．文 献 ［ ］ 中 ， 以华 北 某 电厂 的 逆 流 式 自然 通 风 冷 却 塔 为 例 ，对 淋 水 均 匀 的 情 况 进 行 了 二 维 的 ｍ ７ 热力 计 算 ， 所 用 计 算方 程 和 文 献 ［ ］同 ，湍 流 有 效 牯 性 系 数 也 取 常 数 ，但 和 文 献 ［ ］取 值 不 同 ．文 ３ ３ 中未 给 出水 滴 当量 直 径 值 ，但 在作 者 的 另 一 篇报 告 中 ，水 滴 当 量 直 径 取 ｄ＝６ ｍ，并 认 为 淋 水 密 度 小 ｍ
冷却塔热力计算书
计算依据：GB/T50392-2006机械通风冷却塔工艺设计规范计算程序：EXCEL冷却塔型号：OT-Ⅱ(RC)-2100数据输入：汪益中设计参数大气压P 100.4Kpa 干球温度θ33℃湿球温度τ29℃处理水量Q 2100m 3/h 进水温度t 139℃出水温度t 232℃风机直径D7m 风机数量1台轮毂直径d 1.3m 填料高度1.5m淋水面积F 144m 2进风口高度4.5m热力计算302.16K饱和水蒸汽压的计算公式：lgP"=2.0057173-3142.305/T+3142.305/373.16-0.0024804*373.16+0.0024804*T+8.2lg(373.16/T)0.60253湿球时饱和水蒸汽压P"τ=Kpa 306.16K 0.70149干球时饱和水蒸汽压P"θ=Kpa空气相对湿度φ=[P"τ-0.000662P（θ-τ）]/P"θ=0.743373进塔干空气密度ρ1=（P-φP"θ）*103/[287.14（273+θ）]=kg/m 3选用气水比λ0.650.70.750.80.85风量G 12407781336223143166715271111622556m 3/h进塔湿空气比焓：h 1=1.005θ+0.622（2500.8+1.846θ）*φ*P"θ/（P-φ*P"θ）=94.79蒸发带走热量系数：K=1-t 2/[586-0.56(t 2-20)]=0.944759不同气水比出塔湿空气比焓：h 2=h 1+4.1868(t 1-t 2)/(K λ)=142.5157139.107136.1524133.567131.2863KJ/kg(DA)进水绝对温度：T （t1)=273.16+t 1=312.16K 0.84453进水时饱和水蒸汽压P"t1=6.99083Kpa出塔饱和空气比焓：h"2=158.961KJ/kg(DA)温差分段数：n=8温差等分值:δt=0.875℃δh=(h 2-h 1)/n= 5.965624 5.53951 5.170207 4.84707 4.561948t 1-δt=38.125℃t 1-2δt=37.25℃t 1-3δt=36.375℃t 1-4δt=35.5℃t 1-5δt=34.625℃t 1-6δt=33.75℃逆流冷却塔热力阻力计算书1.100116165湿球绝对温度：T τ=273.16+τ=湿球温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"τ=4.004328366干球绝对温度：T θ=273.06+θ=进水温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"t1=干球温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"θ=5.029061652t 1-7δt=32.875℃T 1=273.16+t 1-δt=311.285℃T 2=273.16+t 1-2δt=310.41℃T 3=273.16+t 1-3δt=309.535℃T 4=273.16+t 1-4δt=308.66℃T 5=273.16+t 1-5δt=307.785℃T 6=273.16+t 1-6δt=306.91℃T 7=273.16+t 1-7δt=306.035℃T (t2)=273.16+t 2=305.16℃0.824196.67098Kpa 152.141KJ/kg(DA)0.803596.36192Kpa 145.563KJ/kg(DA)0.782856.06533Kpa 139.254KJ/kg(DA)0.761995.78079Kpa 133.201KJ/kg(DA)0.740985.50788Kpa 127.392KJ/kg(DA)0.719855.24621Kpa 121.816KJ/kg(DA)0.698574.99539Kpa 116.462KJ/kg(DA)0.677154.75504Kpa 111.319KJ/kg(DA)理论冷却数：N=4.1868(t 1-t 2)/(3n)*[1/(h"1-h 2)+4/(h"T1-(h 2-δh))+2/(h"T2-(h 2-2δh)) +4/(h"T3-(h 2-3δh))+2/(h"T4-(h 2-4δh))+4/(h"T5-(h 2-5δh)) +2/(h"T6-(h 2-6δh))+4/(h"T7-(h 2-7δh))+1/(h"2-h 1)]不同气水比时N 1.762859 1.58052 1.452747 1.35688 1.281282折波填料高1.5米，填料特性数Ω=1.89λ0.67填料特性数Ω 1.416165 1.48826 1.558665 1.62754 1.695011T 7温度时的饱和水蒸汽压：P"7=T 7温度时饱和空气焓：h"T7=T 6温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"6=T 6温度时的饱和水蒸汽压：P"6=T 6温度时饱和空气焓：h"T6=T 7温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"7=T 4温度时饱和空气焓：h"T4=T 5温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"5=T 5温度时的饱和水蒸汽压：P"5=T 2温度时饱和空气焓：h"T2=T 3温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"3=T 5温度时饱和空气焓：h"T5=T 3温度时的饱和水蒸汽压：P"3=T 3温度时饱和空气焓：h"T3=T 4温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"4=T 4温度时的饱和水蒸汽压：P"4=T 1温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"1=T 1温度时的饱和水蒸汽压：P"1=T 2温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"2=T 2温度时的饱和水蒸汽压：P"2=T 1温度时饱和空气焓：h"T1=T (t2)温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"(t2)=T (t2)温度时的饱和水蒸汽压：P"(t2)=T (t2)温度时饱和空气焓：h"1=由上图曲线可知，当气水比λ=0.75时，Ω＞N满足设计容积散质系数βxv=NQ/(KV)=15494.76kg/m3.h填料容积散质系数β"xv=4188g0.65q0.33其中空气重量风速g=G*γ/3600/F= 3.038194kg/m2.s淋水密度q=Q/F=14.5833m3/m2.h填料容积散质系数β"xv=20882.4kg/m3.h填料容积散质系数β"xv＞设计容积散质系数βxv满足 结论：该逆流冷却塔的热力性能完全达到设计要求。
冷却塔的热力计算知识讲解
冷却塔的热力计算冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。
因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。
为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：（1）散热系数α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。
(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。
（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。
(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。
(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。
冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。
麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。
在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。
()dV h h dH t xv q 0"-=β （1） 式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)； 0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。
将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度 （℃）并引入系数K ：mw u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q vK β （3） 上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。
冷却塔的热力计算
冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。
因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。
为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：（1）散热系数α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。
(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。
（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。
(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。
(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。
冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。
麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。
在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。
()dV h h dH t xv q 0"-=β （1）式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)；0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。
将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度 （℃）并引入系数K ：mw u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q vK β （3） 上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。
逆流开式冷却塔计算(精品ZTQ版)
+4/(h"T3-(h2-3δh))+2/(h"T4-(h2-4δh))+4/(h"T5-(h2-5 A/B=4/3 宜≤4.0m/s
2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.77 0.82 0.87 0.92
理论冷却数 填料特性数
备注 一般水温差＜15℃时 常取n=2就可保证精度
换热器计算（逆流开式冷却塔）
序号
一
名
基础数据
称
符号
单位
数值来源或计算公式
计算结果
其他数据
校核结果
（一） 热力计算 1 大气压 2 3 4 5 6 7 8 干球温度 湿球温度 处理水量 进水温度 出水温度 喷淋密度 填料参数 1） 填料高度 2） 填料特性数计算参数 3） 容积散质系数参数
P θ τ Q t1 t2 q H A m B α β
95.50 4.39 1.66
Ω 1.81 1.88 1.95 填料特性数 Aλm 公式1：h2=h1+4.1868(t1-t2)/(Kλ) 公式2：理论冷却数 N=4.1868(t1-t2)/(3n)*[1/(h"1-h2)+4/(h"T1-(h2-δh))+2/(h" +2/(h"T6-(h2-6δh))+4/(h"T7-(h2-7δh))+1/(h"2-h1)]
3.24 78.22 31.16 0.03 260.00 1.09 14.11 1.09E-04 14.11
G/Nf*γ/1.2*Pt/(102*9.81*0.95*0.7)
（三） 水量损失计算 1 喷嘴数 2 蒸发水量损失率 3 4 5 冷却塔蒸发损失水量 风吹损失水量 塔内补水量
冷却塔的正规计算
NH-5000m 3/h 热工及阻力计算书总循环水量:20000m 3/h1. 单塔循环水量: NH-5000m 3/h 钢混框架机械通风玻璃钢冷却塔4台2.热力性能计算根据用户冷却塔的实际使用需要，采用方型逆流式钢筋混凝土玻璃钢围护结构冷却塔，现对冷却塔进行热力计算和设计，确定冷却塔各主要参数。
此计算方法参照GB7190.2-1997《玻璃钢纤维增强塑料冷却塔》国家标准规定，用焓差法进行计算，积分计算采用辛普逊n 段近似积分计算公式。
2.1设计参数根据贵公司冷却塔提供的气象参数作为计算设计参数，其各气象参数如下： 干球温度：θ1=31.5℃ 湿球温度：τ=28℃ 大气压力：P 0=101.1kpa已知单塔冷却水量为5000m 3/h ，根据工艺要求进塔水温为41℃，出塔水温为32℃，即水温差为9℃，属中温型冷却塔 2.2计算公式进塔空气相对湿度：()"110"θττθP AP P --=Φ (1)其中P θ1"和P τ"分别为对应于θ1和τ时饱和空气的水蒸气分压。
A 为不同干湿球温度计的系数，对通风式阿斯曼干湿球温度计A=0.000622饱和空气的水蒸气分压在0℃~100℃时按式（2）计算：142305.30057173.2lg "-=p ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-T T 16.373lg 2.816.2731010330024804.0-()T -16.373 (2)式中P "—饱和空气的蒸气分压，kpa ；T —绝对温度，T=273.16+t K 。
P 0—大气压, kpa 进塔干空气密度ρ1()()13"127314.287101θρθ+⨯Φ-=P P (3)气水比λQG1ρλ= (4)进塔空气焓1i()"10"1111858.12500622.0006.1θθθθP P P i Φ-Φ++= (5)出塔空气焓2iλK tC i i W ∆+=12 ……………………………………………（6） ()2056.0586122---=t t K21t t t -=∆水的比热 ./187.4kg kJ C W =℃ 塔内空气的平均焓m i 221i i i m +=………………………………（7） 温度为t 时饱和空气焓"i ()"0""858.12500622.0006.1ttP P P t t i -++= (8)逆流式冷却塔热力计算基本公式 ⎰-=⋅=Ω12"t t w xv i i dt C QVk β …………………………… （9） 式中：Ω——交换数βxv ——容积散质系数，kg/（m 3·h ） V ——淋水填料体积式（9）的积分可采用辛普逊n 段近似积分公式⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆+∆++∆+∆+∆+∆∆=-=Ω-⎰n n w t w t t i i i i i i n t C i i d C 144241313210"12 (10)由水温差∆t<15,常取n=2,可达到足够的精度，则式（10）变为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-+-∆=-=Ω⎰2"1"1"2"141612i i i i i i t C i i d C m m w t w t t ……………………（11） 2.3NH-5000m 3/h 热力性能计算结果 式（2）得 P θ1"=4.6194 P τ"=3.7773 由式（1）得 Φ=0.6127 由式（3）得 ρ1=0.9991 由t 2=32℃得 k=0.9447进塔空气焓由式（5）得 i 1=89.4858kJ/kg温度为进水温度 t 1=41℃ 时的饱和空气焓由式（8）得 i 1"=174.748J/kg 温度为出水温度 t 2=32℃ 时的饱和空气焓 i 2"=110.714kJ/kg 平均饱和空气焓 i m "=139.336kJ/kg 气水比λ=0.753 风量G=3300km 3/h由式（10）得冷却塔 Ω=1.5258 满足设计条件下所需容积散质系数 由式Ω=⋅QVk XV β βxv =16974kg/（m 3·h ） 填料特性电算结果说明以上塔型完全满足用户提出的工况条件，并有富余。
逆流开式冷却塔热力阻力计算书
107.472
0.60893 4.0638
102.583
0.58693 3.86303
97.886
0.56478 3.67095
93.373
0.54248 3.48725
89.0354
0.52004 3.3116
84.8651
0.49744 3.14372
80.8546
0.4747 2.98332
76.9965
计算依
冷却塔热力阻力计算书
据 计：算程 序：
大气压
P
ห้องสมุดไป่ตู้
干球温度 θ
湿球温度 τ
处理水量 Q
进水温度 t1
出水温度 t2 风机直径 D
轮毂直径 d
淋水面积 F
进风口高度
92.3 31.2
20 1300
31
24 6 1 80 5
冷却塔
型号：
设计参数
Kpa
风筒底径 6.66 m
℃
风筒顶径 6.48 m
℃
风筒中径 6.06 m
+4/(h"T3(h2-3δ h))+2/(h"T4 -(h2-4δ h))+4/(h"T5 -(h2-5δh))
+2/(h"T6(h2-6δ h))+4/(h"T7 -(h2-7δ h))+1/(h"2h1)]
不同气水比 时N S波填料设 计，填料特 性数Ω =2.12λ0.61 填料特性数 Ω
2.5
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
0.60893 4.0638
102.583
0.58693 3.86303
97.886
0.56478 3.67095
93.373
0.54248 3.48725
89.0354
0.52004 3.3116
84.8651
0.49744 3.14372
80.8546
0.4747 2.98332
76.9965
计算依
冷却塔热力阻力计算书
据 计：算程 序：
大气压
P
ห้องสมุดไป่ตู้
干球温度 θ
湿球温度 τ
处理水量 Q
进水温度 t1
出水温度 t2 风机直径 D
轮毂直径 d
淋水面积 F
进风口高度
92.3 31.2
20 1300
31
24 6 1 80 5
冷却塔
型号：
设计参数
Kpa
风筒底径 6.66 m
℃
风筒顶径 6.48 m
℃
风筒中径 6.06 m
+4/(h"T3(h2-3δ h))+2/(h"T4 -(h2-4δ h))+4/(h"T5 -(h2-5δh))
+2/(h"T6(h2-6δ h))+4/(h"T7 -(h2-7δ h))+1/(h"2h1)]
不同气水比 时N S波填料设 计，填料特 性数Ω =2.12λ0.61 填料特性数 Ω
2.5
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
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冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。
因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。
为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：（1）散热系数α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。
(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。
（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。
(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。
(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。
冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。
麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。
在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。
()dV h h dH t xv q 0"-=β （1）式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)；0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。
将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度 （℃）并引入系数K ：mw u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q vK β （3） 上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。
积分的方法很多，有辛普逊积分法、平均推动力法、切比雪夫积分法、对数及算术平均焓差法，以及不少的经验曲线与图表，这里只介绍美国冷却塔协会(CTI)所推荐的切比雪夫积分法。
切比雪夫积分法为美国冷却塔协会(CTI)所推荐，在美国及日本均被采用。
这种积分方法是将积分式⎰baydx ，在x 轴上a 到b 之间求出几个预定的y 值，某y值的总和乘恒定值b －a ，便为所求的积分值。
其分点为b －a 的0.102673倍、0.406204倍、0.593796倍及0.897327倍。
求其4个分点相应的y 值。
为计算简化，小数点后取一位，则为b －a 的0.1倍，0.4倍，0.6倍及0.9倍。
其计算公式为：⎰ϑ-=Ω12"t t t w h h dt c⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆+∆+∆+∆∆=432111114h h h h t c w如果温差较小时，其分点也可以不按上述倍数划分，可将水温差t 四等分，求各份中点的焓差，然后代入公式计算。
如果按倍数划分时，各分点相应的焓差如下表所示。
上述即为一个完整的冷却塔热力计算过程，它既可用于冷却塔的设计计算，也可用于现有冷却塔的核算。
在核算已有冷却塔时，已知塔的尺寸及内部部件，水量Q ，进水温度t 1，大气压力p a ，干球温度θ1，湿球温度τ1。
则要求计算：出水温度t 2，通气量G ，出塔空气干球温度θ2，出塔空气湿球温度τ2。
冷却塔的设计是一个试算过程，即根据给定条件，选定塔的尺寸及内部部件，然后计算水温t 2，使其满足设计要求。
因此冷却塔的热力计算即为计算出塔水温t 2，同时也计算通气量及排气温度。
冷却塔的通风阻力计算在设计新的冷却塔时，首先要选定冷却塔的型式，根据给定的工作条件决定冷却塔的基 本尺寸和结构，其中包括淋水装置的横截面面积和填料高度、冷却塔的进风口、导风装置、 收水器、配水器等，并选定风机的型号和风量、风压，这样就需要对冷却塔内气流通风阻力作比较准确的计算。
1. 冷却塔的通风阻力构成冷却塔的通风阻力,即空气流动在冷却塔内的压力损失，为沿程摩阻和局部阻力之和。
通常把冷却塔的全部通风阻力从冷却塔的进口到风机出口分为10个部分进行计算，如图所示： 1p ∆——进风口的阻力； 2p ∆——导风装置的阻力； 3p ∆——空气流转弯的阻力；4p ∆——淋水装置进口处突然收缩的阻力；5p ∆——空气流过淋水装置的阻力(摩擦阻力和局部阻力)； 6p ∆——淋水装置出口处突然膨胀的阻力； 7p ∆——配水装置的阻力； 8p ∆——收水器的阻力； 9p ∆——风机进口的阻力； 10p ∆——风机风筒出口的阻力。
冷却塔的通风总阻力 : ∑∆P =∆iz p （1）2.冷却塔的局部通风阻力计算如前所述，冷却塔总的局部阻力包括进风口、导流设施、淋水装置、配水系统、收水器以及风筒阻力(包括风机进出口)、气流的收缩、扩大、转弯等部分。
各局部阻力可按下述公式来计算：gv P i i i22i ⋅=∆γξ(毫米水柱) （2）式中： i ξ ——各局部阻力系数；i v ——相应部位的空气流速(米／秒)； i γ——相应部位的空气比重(公斤／米3)；g——重力加速度。
而冷却塔的总局部阻力可写成：gv P h i i i22i ⋅∑=∑∆=γξ(毫米水柱)由于气流密度在冷却塔内变化很小，所以在球求解时，各处的密度值均取冷却塔进、出口的几何平均值。
气流通过冷却塔各种部件处的速度，可先根据风机特性曲线及热力计算时确定的气水比选择风量G(公斤／时)后，由下式确定：10...3,2,110...3,2,13600F Gv =冷却塔各部件处局部阻力系数K 3,2,1ξ值的确定： (1)进风口 55.01=ξ(2)导风装置式中：()L q 25.01.02+=ξq ——淋水密度(米3／米2·小时)；L ——导风装置长度(米)。
(3)进入淋水装置处气流转弯：5.03=ξ(4)淋水装置进口处突然收缩： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ξcp F F 0415.0 cp F ——淋水装置的截面(m 2)。
(5)淋水装置 ()Z Kq e +ξ=ξ15式中：e ξ——单位高度淋水装置的阻力系数； K ——系数；Z——淋水装置高度(m )。
淋水装置的阻力亦可以从试验资料直接查得，若需改变形水装置的尺度时，其阻力降的近似值计算可参阅资料。
(6)淋水装置出口突然膨胀2061⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ξcp F F(7)配水装置⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ξ323713.15.0F F F F cp cp 式中：3F ——配水装置中气流通过的有效截面积(米2)cp F ——塔壁内的横截面积(米2)。
(8)收水器式中：22228125.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ξF F F Fcp cp 式中：2F ——收水器中气流通过的有效截面积(米2)；cp F ——塔壁内的横截面积(米2)。
(9)风机进口9ξ可根据下式确定：ξξξ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=cp F F 4091 0ξ——根据0D l 查表取值；4F ——收缩后的截面积(㎡)； cp F ——收缩前的截面积(㎡)；2sin8124α⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-λ=ξcp F F式中：λ—摩擦系数；可采用0.03。
(10)风机凤筒出口(扩散筒) ()p ξδ+=ξ110式中：δ —－风筒速度分布不均匀而影响修正系数，根据0/l D ； p ξ——根据0D l 查表取值。
由上述计算，我们得到冷却塔的总通风阻力，然后再确认它是否与风机的额定风量下所能提供的风压相适应。
如果相适应且又能满足热力性能要求，则该冷却塔的设计计算完成。
若不适应就要选用另外的风机或改变冷却塔部件的结构尺寸，重新计算空气的流动阻力，经过多次反复直到既满足风机的风压要求又满足热力性能时为止。
冷却塔性能的评价通过冷却塔验收试验或性能试验整理出结果，应对该冷却塔的性能作出评价。
评价的指标，决定于所采用的评价方法，有以冷却出水温度2t ，或以冷却能力η (实测经修正后的气水比与设计时气水比的比值)作为评价指标，也有用其它的评价指标。
下面介绍几种目前国内外常用的冷却塔性能评价方法。
1.按计算冷却水温评价根据冷却数方程式表示的热力特性和阻力特性，可以综合计算得到设计或其它条件下的冷却水温2t 。
根据设计条件及实测的热力、阻力特性，计算出冷却水温2t ，与设计的2t 进行比较，如前者的2t 值等于或低于后者的2t 值，则该冷却塔的冷却效果达到或优于设计值。
2.按实测冷却水温评价通过验收试验，测得一组工况条件下的出塔冷却水温2t ，由于试验条件与设计条件的差异，需通过换算方可比较，其比较的方法是：将实测的工况条件代入设计时提供的()t q f t ∆ϕϑ=,,,112性能曲线或设计采用的计算方法和公式，计算出冷却水温2t ，如果比实测的2t 高，则说明新建或改建的冷却塔实际冷却效果要比设计的好，反之则说明冷却塔效果差。
这种用实测冷却水温的评价方法，计算简便，评价结果直感，试验时不需测量进塔风量，易保证测试结果的精度，但需设计单位提供一套()t q f t ∆ϕϑ=,,,112性能曲线(操作曲线)或计算公式。
3.特性曲线评价法 3.1性能评价应用公式ctd d c G Q Q Q λ==η1 式中η——实测冷却能力；c Q ——修正到设计条件下的冷却水量(h kg /)；d Q ——设计冷却水量(h kg /)； t G ——试验条件下的实测风量(h kg /)； c λ——修正到设计工况条件下的气水比，由于试验条件与设计条件存在差异，故需将试验条件下所测之数据，修正到设计条件下进行评价。
3.2设计工况点的决定在作设计时，根据选定的塔型及淋水填料，可获得该冷却塔的热力特性mA λ=Ω，在双对数坐标纸上便可获得一条()λ=Ωf 的设计特性曲线，如下图中直线1。