在塔结构设计中用默克尔法得到数据分析晗零点的影响.doc

冷却塔设计中焓零点的选择对数据的影响N. NilfiA. Vehauc，贝尔格莱德，南斯拉夫摘要。在现在的计算机计算程序中，多数是基于默克尔方法来进行数据处理和验收冷却塔测试数据的。我们常用的默克尔方法的简化假设之一是消除一个简单的影响因素水的焓零点，可大大增加计算的准确性，尤其是在冷却水温度接近理论冷却底线时，计算方法的复杂性也没有提高。符号说明： 热扩散系数 水的比热容 空气的比热容 扩散系数 水与空气的接触面积 干燥空气的质量流量 空气的焓 传质系数 进气口水的质量流率 刘易斯数 默克尔数 压力 普朗特数 施密特数 水的温度（摄氏度表示） 空气温度 空气的绝对湿度 传热系数 蒸发系数 运动粘度 空气的相对湿度 1, 2 塔的入口和出口 空气中的水蒸汽 气 空气 - 水界面 湿球 1引言近似默克尔冷却塔的设计方法,仍然被广泛使用于计算机程序计算中，并且有许多已经应用于实践。首先，计算数据 (1)是根据水和空气组成的参数的测量。如果这种计算方法是用在相反方向，从默克尔数开始到L / G，能准确的保证水的温度为一定值（极小误差）。使用其他非默克尔计算方法在设计阶段对化合物的性质的会出现错误估计，因为默克尔方法主要用于数据处理和数据之间的关系处理。 其次，该定义中的“塔的特性曲线”（1）的加上“需求”曲线 （2）用于高效的计算和优化设计的冷却塔。默克尔方法的应用，可以追溯到五十年代1，2，分析和应用的开发是我们研究所的最新成果3，4。不仅仅是公式（1）和（2）的水 - 空气能量平衡中使用热计算。如下一个逆流式冷却塔： （3）等式（3）可以被用来消除（2）中的h（t），从而水温度成为唯一的变量。在这种情况下，默克尔的最简单形式，由一个方程组成的系统矩阵的数值解对公式（1）和（2）组成的组的边界条件L，F，G，h1和t1或者用再冷却水的温度t2来解。如果自然通风冷却塔考虑空气流率，则一个边界条件不足解，故可使用公式（1）、（2）和动量平衡方程，高度作为一个附加参数。 假设默克尔的简化和限制方法是普遍形式。第一，在公式（2）成立的情况下，刘易斯数是唯一的 （4）因此，雷诺的理论为湍流边界层中的传热传质机理。对于冷却塔的操作条件 and (5)公式（4）可用于扩展计算层流边界层底层的热电阻。第二个假设是，进入的空气流中的水的焓是可以忽略考虑它对汽化热与对流换热的影响。众所周知，这个过程的有效的，通过公式（2）和（3）可得，水的焓零点的选择和冷水温度接近理论极限的情况下，结果即冷却周围的空气的湿球温度。 勒菲弗先生5在分析默克尔方法精确度后，他指出引入一误差，假设一个线性关系，（A为常数，而不是（PB - G）/0.622），因此，质量传输方程成为： （6）结果如下： （7）其中B是一个常数。根据默克尔介绍近似为热的精确表达量为无穷小 ： (8)在引入公式（7）时有点高估了热转移，特别是在较高的冷却水温度。 然而，公式（8）本身是一个近似值，括号中的第二项是一个假设，即水的温度的变化的总的蒸汽焓值。水的温度的变化是由于存在汽液相焓即潜热的差异，没有水选择焓为零。 下面我们将讨论上述近似的效果。这里要提出的结果是独立，时对上面的补充5。如果冷水温度与湿球温度趋于相同，它们成立的。进行比较可以得出公式（7）和（8）是通过假设（4）获得的方程，但如果在0下水的焓值被定义的情况下，该结果将出现较大误差。 2确切的关系冷却水流量在外部回路作为参考。因此，水的流量的变化从L到L-MAX，L表示流速的减少，是由于沿填料高度产生的汽化。任意截面处精确的微分方程是： 即 （9）轴流方向取下游侧沿水流方向，其中t是横截面的水温度。 在公式（9）中，温度的刻度零是任意的，当温度降到0时就可以当做参考点了。 不做深入讨论的情况下会发现在许多代号的出现（即6），可以肯定地说以为总基本的空气流的能量增加，并且表示水的焓已被减掉。且在公式（9）中温度不会无关下降。 公式（9）中另，该引入需要在水 - 空气能量平衡的区域的底部之间，此横截面可称为： 即 （10）将引入的公式（10）带入（9）中： (11)导出： 如果将1.h.s. 和 r.h.s.分别带入并从上到下计算可得： （12）如果 等式（12）的形式可以写成： (13)其中 是经典的默克尔积分和实际计算的所有参数值，它是迄今为止最大的术语。 如果它将是默克尔数只剩下 ,它将简化表示为： （14） ，和 在公式（12）和（13）中是用来修正由于汽化所产生的温度刻度零点 7 。第一个近似值，它们可以由线性函数相对于塔的高度变化来做调整。 因此： (15)整体的质量和能量平衡的产量:和 结果如下：如果： 如果我们定义： 可以看出，公式（13）是一种形式简单的经典的默克尔定义KF/ L的形式。并且强调，是默克尔数Me是近似值，是校正公式（3）忽略的L，和 是修正公式（10）中的L和Lmax,是对忽略液相焓公式（9）中的方括号内的校正。最后的结果是再冷却水的温度接近冷却极限时特别大，趋向于无穷大。在经典的默克尔积分公式（2）中，其被积函数不趋于无穷大，即使是冷却塔入口的湿球温度。因此只有kF/ L趋于无穷大是才有。 近似公式（19）（20）（21）和（22）:即： 故如果假设的线性函数的结果是足够精确近似的话，如果那么。3 派生的关系分析不论是否是为测试相关的非三维表征或实验数据Me为基础的设计，两个功能均有联系。 首先是默克尔近似公式（2），可以表示为f1： 第二，f2是确切的表达式（13） 其中仅仅是第一项。 对与水的焓零点选择影响的分析，这是无关紧要的，我们引入到f1和f2，得到Me和或者是一个相同的非标准值。前者是一个实验数据的近似结果，后者是近似的或精确的冷却塔的设计结果。 4 计算机程序开发一种程序，在所提出的关系的基础上，用于计算非特异性的一组参数：塔入口空气温度（），空气的湿球温度（）或空气湿度（），大气的压力（P2），热水入口的温度（），冷水温度（t2）和水 - 空气的流动速率比（L / G）。如果在输入参数的一组，默克尔数使用公式（14），即公式（2）获得的三个不同的“参考”温度（），为不同温度的任意的水零焓温度：（a）的= 0（经典默克尔计算），（b）= 及（c）=，所有的“错误”的积分得到近似公式（19） （22）并且公式（23）中的给定。程序运行的输入参数包括所有情况下的实际应用。 对于两个冷水温度20和35，冷却范围从3变化到15下得到的塔入口热水温度（分别是23 -35和38-50。该方法理论的冷却温度底线为变化范围是从15-1并且湿球温度范围为5-19和20-34，空气湿度从25到100变化。所考虑的输入参数的范围可以在图1中给出的潮湿空气H-X 图看到。入口空气处于控制在从A到B范围，进气状态从垂直阴影区域对应到的温度在从B到C。 图.1. 图1。潮湿的空气的HX 与输入参数的考虑范围5 意见和结论以上所提出的分析默克尔数的方法，比经典默克尔法测定的0的水的焓零点得到默克尔数结果在稍高。这些较高的值是使用我们收集到的特殊填料决定的。并绘制于图4中，包括经典曲线（曲线1和曲线2）。另一方面，需求曲线计算，水和空气的参数也被称为设计参数。因此，它不仅可以计算传统需求曲线3（图4）也计算由式（2）给出的曲线在水的焓零点移位（图4，曲线4）。因此，相交的曲线和反过来的L / G的设计值位移值在经典方法中可用。其他的冷却任务，对L / G的变化不大。 曲线1和图4是不足够进行设计计算的，因为如果设计者无法获得实际流量比L / G，就没有后来的修正L，直接进入下级计算中。即只有一个水和空气的数据是不能计算出来的，后者的计算结果就失去精度。上述结果使我们得出结论，从0的水的焓零点增到即，计算的无量纲热量和质量传递系数k F / L。默克