1、實驗四冷卻塔性能實驗一、實驗目的了解冷卻塔的工作原理和工作過程，觀測水在冷卻塔中的冷卻過程及水和空氣進行傳熱傳質的熱力過程。了解和掌握實驗測試儀表的應用。掌握冷卻塔熱力性能測量方法和熱力計算方法。二實驗原理與性能測試內容：冷卻塔利用蒸發冷卻原理使熱水降溫以獲得循環冷卻水的裝置。熱水從塔上部向下噴淋，與自下而上的濕空氣流接觸。裝置中部有填料，用以增大兩者的接觸面積和接觸時間。熱水與空氣間進行著復雜的傳熱與傳質過程，總的效果是水份蒸發，吸收汽化潛熱，使水溫降低。考核冷卻塔的傳熱傳質性能指標，主要有冷卻效率、冷卻能力、氣水比、交換數、容積散質系數、比電耗和噪聲，工業測量中，還需考核塔的漂水率。本實驗

2、從工程熱力學教學角度出發，主要包括冷卻塔的冷卻效率、冷卻能力、汽水比、補充水量和噪聲等內容。1. 冷卻塔效率nv冷卻塔效率nv定義為冷卻塔熱水實際進出口溫差與熱水進口溫度和濕空氣濕球溫度的溫差之比值(濕空氣的濕球溫度taw1是熱水在冷卻塔內可能被冷卻到的最低極限溫度)，其表達式如下：tw1為進塔水溫，tw2為出塔水溫,tawl為進塔空氣的濕球溫度。2. 冷卻塔冷卻能力Q水通過冷卻塔在單位時間內被帶走的熱量即為冷卻塔的冷卻能力：(kW)式中，qmw(kg/s)為循環水量，cp(kJ/kg.°C)為水的定壓比熱。3冷卻塔進風流量qma1冷卻塔進風流量qma1可表示為：(kg/s)式中密度

3、P可用下式計算(kg/m3)其中：pa-大氣壓力(Pa);psi-大氣溫度下飽和濕空氣中的水蒸汽分壓力(Pa);tai-冷卻塔進風口處空氣溫度(C)0-冷卻塔進風口處空氣的相對濕度，Aa1-進風截面積(m2),Cf1-進風口處平均風速(m/s),4汽水比汽水比即為進入冷卻塔的空氣質量流量qmai和水的質量流量qmw之比,其定義式為：4. 冷卻塔補給水量qm,w根據測得的冷卻塔空氣入口參數：進口溫度ti相對濕度Q1和濕空氣的體積流量Va1(m3/s),可查得濕空氣的飽和壓力psi，得到濕空氣的水蒸氣分壓力：入口處濕空氣中水蒸氣的質量流量：入口處濕空氣中干空氣的質量流量：冷卻塔濕空氣出口截面處可測

4、得參數：空氣出口溫度t2和濕球溫度taw2可查得pv2,當出口截面濕空氣達到飽和時，則：pv2=ps2此時計算所得的補水量為最大理論補水量。出口截面上濕空氣含濕量kg（水蒸氣）/kg（干空氣）式中：P-大氣壓力（由大氣壓力計測得）因為qmal=qma2，濕空氣中干空氣質量流量不變，所以：kg/s單位時間增加的水量等于濕空氣中水蒸氣質量流量的增量，即：kg/s5. 冷卻塔風機噪聲的測量：冷卻塔風機噪聲也是冷卻塔性能參數測定內容之一。測量方法見圖2。三實驗裝置簡介本實驗裝置主要有如下幾部分組成：冷卻塔本體，循環水泵，電磁流量計，溫度變送器，溫濕度儀，風溫風速儀等設備和儀表組成。見圖6-1。圖6-1

5、冷卻塔實驗裝置示意圖其工作原理是：水由冷卻塔接水盤中抽出，被送到加熱裝置中加熱，經加熱過的水又被送回到冷卻塔的進水管并由布水器將水均勻分布在冷卻填料上，與空氣進行傳熱傳質的熱質交換過程，降溫后再回到冷卻塔的接水盤中，連續不斷地將熱水通過冷卻塔冷卻后回到加熱庚器。四實驗步驟（1）測量點布置1. 進、出口水溫分別在冷卻塔的進口管和冷卻塔的儲水器中測得。2. 冷卻水流量在冷卻塔出口管處測得。3. 進風口風速、干球溫度，相對濕度均在冷卻塔吸風口測得。4. 出風口干球溫度、濕球溫度均在冷卻塔出風口處測得。5. 噪聲在冷卻塔出風口風機處測得。6. 氣象參數在冷卻塔附近測得。（2）測量參數1大氣壓力（Pa）

6、2大氣溫度（°C）3冷卻水進塔溫度（°C）4冷卻水出塔溫度（C）5冷卻水流量（kg/s）6進塔空氣干球溫度（°C）7進塔空氣相對濕度（%）8出塔空氣干球溫度（°C）9出塔空氣濕球溫度（°C）10進塔空氣風速（m/s）11空氣干球溫度（°C）12.空氣濕球溫度（°C）13.噪聲（3）測試儀表大氣壓力計，溫度變送器，干濕球溫度計，電磁流量計，風速儀，噪聲頻譜分析儀（3）實驗步驟1首先接通水源，讓冷卻塔接水盤和循環系統中充滿水。2合上風機電源，啟動風機。3啟動水泵，觀察系統的運行情況，如一切正常，可接通電加熱器的電源，對水進行加熱。4調整好各測試儀表，并處于準備測量狀態（如測溫系統、測風量風速系統）。5當系統達到穩定狀態后就可進行試驗。圖2噪聲測量示意圖五實驗數據記錄與處理1實驗數據記錄本實驗測量采用穩態法，即當系統達到穩定時，對上述所列參數在三分鐘內同時連續測量，間隔一段時間后再次測量，共測三次，并將三次數據平均，用平均值作為計算數據。當計算出的氣測與水測的熱平衡誤差在5%內時，則所測數據示為有效，將實驗原始記錄數據記錄在表6-1。2實驗數據處理。思考題：1.濕空氣在冷卻塔中進行的是什么過程