冷却塔原理PPT学习教案

1、会计学1 冷却塔原理冷却塔原理 2 一、一、干空气的性质干空气的性质 表1 干空气的组成表 成分成分相对分子质量相对分子质量摩尔成分摩尔成分 O232.0000.2095 N228.0160.7809 Ar39.9440.0093 CO244.010.0003 组成组成 地球表面以上的大气压地球表面以上的大气压 p ppz 0 66 2261 12255710(.) . 海拔高度为z时的大气压力，mmHg 海拔高度，m 标准状态下大气压力（pb=760mmHg） 第1页/共35页 3 二、二、 混混 合合 气气 体体 考虑气体混合物的基本原则： 混合气体的组分混合气体的组分都处理想气体状态，则

2、混合气体 也处理想气体状态； 混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数 与组分气体质量之和及分子数之和相同与组分气体质量之和及分子数之和相同； 即有：平均气体常数 混混混 gg RTRmpV 即 理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种”理想气 体 平均摩尔质量 混混混 MRRM g mol m Mv 3 3 0 104 .22)( i nn 混 等等 混混iiM nMn 第2页/共35页 4 1.分压力定律分压力定律 分压力分压力组分气体处在与混合气体相同容积组分气体处在与混合气体相同容积 、 相同温度单独对壁面的作用力相同温度单独对壁面的作用力。

3、 nRTpV RTnVp ii RTnVp 11 RTnVp mm nRTnRTpV ii 分压力定律 i pp 第3页/共35页 5 2、分容积定律、分容积定律 分容积分容积组分气体处在与混合气体同温同压单独组分气体处在与混合气体同温同压单独 占有的体积。占有的体积。 pVnRTRTnpV 11 RTnpV ii RTnpV mm nRTnRTVp ii 分体积定律 i VV 第4页/共35页 6 3、混合气体成分、混合气体成分 1 i i i w m m w 2）体积分数）体积分数1 i i i V V 3）摩尔分数）摩尔分数 1 i i i x n n x 1）质量分数）质量分数 4）各

4、成分之间的关系）各成分之间的关系 ) ii ax ) g i iii gi R M bwxx RM 混 混 第5页/共35页 7 ii pxp a)已知质量分数已知质量分数 gigi Rw R 混 混 混 g R R M 4、分压力的确定、分压力的确定 5、混合气体的折合气体常数和折合摩尔质量、混合气体的折合气体常数和折合摩尔质量 b)已知摩尔分数已知摩尔分数 iig R MM xR M 混 混 混 第6页/共35页 8 三、三、 湿湿 空空 气气 1、饱和空气和未饱和空气、饱和空气和未饱和空气 湿空气作为理想气体混合物 湿空气是特殊的理想混合气体 ppvpa 湿空气的压力 当地大气压 水蒸气

5、的分压力 干空气的分压力 空气未饱和过热 vs ptt 所以空气饱和与否取决于t，pv 空气中的水蒸气 空气饱和饱和 vs ptt 水蒸气 过热 饱和 第7页/共35页 9 如 / C1102030 /kPa 0.6556 1.2279 2.3385 4.2451 s t p 1.2279kPa v p 20 C 10 C 空气达成饱和的途径 t不变，不变，pv上升，上升，pv=ps（t） pv不变，不变，t下降，下降，t=ts（pv） 未饱和未饱和 饱和饱和 1 C ？饱和饱和 第8页/共35页 10 2、绝对湿度和相对湿度、绝对湿度和相对湿度 绝对湿度每立方米湿空气中水蒸气的质量 kg/m

6、3 TR p v TRvpp gv v v v gvvvvv 1 ) 1 3）v数值不能直接反映湿空气吸湿能力的大小 如pv=0.6566kPa，1 时pv=ps，无吸湿能力 10 时pvps有吸湿能力。 )2 max,max, vsvsvv ppp 第9页/共35页 11 相对湿度湿空气中水蒸气含量与同温度下 最大可能含量之比 s v sv s v pp p p ) 1 10)2 =0 干空气 0 2 3 第14页/共35页 16 4、比湿度（含湿量）、比湿度（含湿量） 比湿度（含湿量）1kg干空气中所含水蒸气的质量， 又称含湿量，用d表示。 v a m d m 水蒸气质量 干空气质量 ,

7、v v g v p V m R T , a a g a p V m RT 0.6220.622 0.6220.622 vv av ss s pp d ppp pp ppp 5、湿空气的焓、湿空气的焓 av hhdh 1kg干空气的焓 1kg水蒸气的焓 h=1.005td (25011.86t) 第15页/共35页 17 6、湿空气的焓湿图、湿空气的焓湿图 第16页/共35页 18 例：例：压力0.2MPa，温度t1=30，相对湿度 1=0.6的湿 空气经绝热节流，压力降至p2=0.1MPa，求：此时湿空气 的相对湿度 ，含湿量d2及v2 11 1 22 2 v v v v pp p pp p

8、2 1272.4Pa v p求得 解： 理想气体节流后有：p2s1、v2v1、 T2=T1，均适用于湿空气。同时由于节流前后干空气及 水蒸气量均不变，故进而有d2=d1。 查表：t=30，psv=4241Pa pv1= 1psv1=0.64241Pa=2554.6Pa 节流过程 d2=d1 即 第17页/共35页 19 21 2 21 1272.4Pa 0.30 4241Pa vv svsv pp pp 2 2 22 1272.4Pa 6220.6228.016kg/kg (100000 1272.4)Pa v v p d pp 干空气 讨论：讨论： 查h-d图得 幻灯片 18 d=0.016

9、1kg/kg干空气？ h-d图使用条件！ 幻灯片 20 第18页/共35页 20 1. 1. 蒸发冷却蒸发冷却 2121wvva mmmmdd 1212aawa m hmddhm h即 水蒸气质量守衡：水蒸气质量守衡： 能量守衡：能量守衡： 111 222 aavww aav mhd hm h mhd h 21wv hhdd且与 相差不大 12 hh 四、湿空气热力过程四、湿空气热力过程 第19页/共35页 21 2. 冷却、冷却去湿冷却、冷却去湿 2121caw Qmhhddh 12wa mmdd 水蒸气质量守衡：水蒸气质量守衡： 能量守衡：能量守衡： 第20页/共35页 22 例：例： t

10、1=20，1=60%的空气在加热器中加热到温度t2= 50 然后进入干燥器，流出干燥器时空气温度t=37.7 ， 若空气压力近似不变，为0.1MPa，试求： 1）加热终了时空气相对湿度； 2）是物料蒸发1kg水分，需要多少kg干空气； 3）设干空气的质量流量为5000kg/h，加热器每小时向 空气加入多少热量。 t/ 20 25 30 35 40 45 50 Ps/kPa 2.3368 3.1712 4.2417 5.6217 7.3749 9.5817 12.355 第21页/共35页 23 解：解： ,20 C 2.3368kPa s p 因为加热器内过程含湿量d不变，而 0.622 v

11、bv p d pp 过程中pb保持不变，所以 21 1.40208kPa vv pp 1 0.6 2.3368kPa 1.40208kPa vs pp 第22页/共35页 24 2 2 ,50 C 2 1.40208kPa 12.355kPa11.35% 12.355kPa v s s p p p 3 12 1.40208kPa 0.6228.845 10 kg/kg (100 1.40208)kPa dd 干空气 23 73.19kJ/kghh干空气 3333 1.0052501 1.86htdt 1111 86. 12501001. 0005. 1tdth -3 1.005kJ/(kg K

12、) 20 C 8.845 10 kg/kg2501kJ/kg 1.86kJ/(kg K) 20 C 42.55kJ/kg 干空气 干空气 同样 第23页/共35页 25 33 3 3 1.00573.19kJ/kg 1.005kJ/(kg K) 37.7 C 2501 1.862501kJ/kg1.86kJ/(kg K) 37.7 C 0.01373kg/kg ht d t 干空气 所以，使物料蒸发1kg需： 1 204.71kg a m d 干空气 21 5000kg/h73.1942.55 kJ/kg153200kJ/h a m qhh 32 (0.013730.008845)kg/kg0

13、.004885kg/kg ddd 干空气干空气 加热器加入空气的热量 第24页/共35页 26 第二部分第二部分 冷冷 却却 塔塔 第25页/共35页 27 一、分类一、分类 机械通风冷却塔机械通风冷却塔 逆流式逆流式 第26页/共35页 28 横流式横流式 第27页/共35页 29 示意图示意图 填料填料 第28页/共35页 30 自然通风冷却塔自然通风冷却塔 填料，共2层，约高1m 第29页/共35页 31 二、工作原理二、工作原理 11111ma thdq 22222ma thdq 湿空气湿空气 湿空气湿空气 33ml tq 热水热水 冷水冷水 44ml tq 12aaa mmm qqq

14、 能量守恒能量守恒 1324 1324 0 alal mmlmm qhqhqhqh 1111av hhd h 3 34 21214 l a mll m l qhh q hhddh 34 21 lla mmm qqqdd 质量守恒质量守恒 2222av hhd h 第30页/共35页 32 例：图示是逆流式冷却塔示意图，高温水自上而下 未饱和湿空气自下而上在塔内与水进行热质交 换，各 截面参数如下，若 3343 /)/101325Pa allll mmmmmb qqqqqp；(。（） 112234 30 C,40%,38 C,98%,40 C25 C ll tttt 计算 汽水比汽水比 补充水补

15、充水 第31页/共35页 33 解：1）因为稳流，所以 质量守恒 12aaa mmm qqqa 能量守恒 1324 1324 0 alal mmlmm qhqhqhqhc 22221111vava hdhhhdhh其中 3 34 21214 l a mll m l qhh q hhddh 34 21 lla mmm qqqddb 第32页/共35页 34 2） 据p=101325Pa，tl3=40C，tl4=25C，查表， hl3=167.5kJ/kg，hl4=104.655kJ/kg 据t1=30C，t2=38C，查表， ps1=4.241kPa ps2=6.624kPa，故pv1=1ps1=1.696kPa pv2=2ps2=6.492kPa 据 v v pp p d 622. 0 1 1 1 2 2 2 1.696kPa 0.6220.6220.01059kg/kg (100 1.696)kPa