水处理课件-水的冷却与水质稳定

第15章水的冷却与水质稳定湿空气的性质水冷却的基本原理冷却塔的工艺与设计循环冷却水水质稳定15.1湿空气的性质15.1.1湿空气的热力学参数1.湿空气的压力

P=Pg+PqP=RT×10-3Pg=gRg×10-3Pq=gRqT×10-3Pg、Pq——干空气和水蒸汽在其本身分压下的密度，Kg/m3。

Rg——干空气的气体常数，Rg=287.145J/（Kg·K）。

Rq——水蒸气的气体常数，Rq=461.53J/Kg·K2．饱和水蒸气分压力当空气在一定温度下，吸湿能力达到最大时，空气中的水蒸气处于饱和状态。水蒸气的分压称为饱和水蒸汽压（Pq＂

）。湿空气的饱和水蒸气分压只与温度有关，与大气压力无关。0<Pq<Pq＂：3．绝对湿度绝对湿度——每M3湿空气中所含水蒸汽的质量称为空气的绝对温度。其数值等于水蒸汽在分压Pq和湿空气温度T时的密度。(ρq)4．相对湿度：Φ=ρq/ρq＂=Pq/Pq＂Pq=ρPq＂Pq＝Ｐ－ρPq＂5．含湿量：在含有一kg干空气的湿空气混合气体中，其所含水蒸汽的质量x（kg）称为湿空气含湿量，也称为比湿，单位为kg/kg(干空气)6．湿空气的密度ρ湿空气的密度随大气压力的降低和温度的升高而减小。7．湿空气的比热（Csh）使总质量为（１＋x）kg的湿空气（包括１kg干空气和xkg水蒸汽）温度升高１℃所需的热量，称为湿空气的比热，用Csh表示。Csh＝Ｃg+CqxCsh=1.00+1.84xCsh一般采用１.０５KJ/(kg·℃)8．湿空气的焓（i）湿空气的焓等于１Kg干空气和含湿量x公斤水蒸汽的含湿量之和。i＝ig＋xig以０℃的水的热量为零：水蒸汽的焓以两部分组成：a.汽化热r0=2500kJ／kgb.1kg干空气由０℃升至θ℃所需的热量：15.1.2湿空气的焓湿图：15.1.3湿球温度（）和水的冷却理论极限：干湿球温度是空气的主要热力学参数，干球温度为一般温度计测得的气温。测定湿球温度时：１）纱布必须完全包住水银球２）风速３—５m/s以上。湿球温度代表在当地气温条件下，水可能被冷却的最低温度，也即冷却构筑物出水温度的理论极限值。15.2水冷却的基本原理15.2.1水的冷却原理水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的，水温的变化则是两者作用的结果。15．2．2接触传热量量和蒸发传传热量X1——进塔空气含含湿量X2——出塔空气含含湿量在冷却塔中中，淋水填填料邻接触触表面积F的总传热量量H为15.3冷却塔的工工艺与设计计理论公式计计算法目前前国内外常常用的有两两种：三变量分析析法（t,θ,Pq）①热水有接触触散热传给给空气的热热量dHa将使空气干干球温度θ升高。②空气通过dz段所增加的的含湿量等等于该段内内水的蒸发发量dQu,会引起空气气中水蒸气气分压Pq的增大。③dz段中，水放放出了热量量必然引起起水温t的下降。2．两变量分分析法（t,i）Merkel焓差差方方程程为为基基础础，，麦麦克克尔尔于于1925年引引用用““焓焓””的的概概念念。。建立立了了麦麦克克尔尔焓焓差差方方程程：：从而而只只需需分分析析水水温温t与i，i代替替θ，P15．3．1麦克克尔尔焓焓差差方方程程表示示了了热热量量交交换换和和质质量量交交换换之之间间的的速速度度关关系系。。1、2、空气气所所到到的的热热量量：：K为考考虑虑蒸蒸发发水水量量传传热热的的流流量量系系数数。。此即即为为逆逆流流式式冷冷却却塔塔热热力力学学计计算算基基本本方方程程。。散热热性性能能以以及及气气、、水水流流量量有有关关，，称称为为冷冷却却塔塔的的特特性性数数。。15．3．2对热热力力学学基基本本方方程程的的讨讨论论βxv：单单位位容容积积淋淋水水填填料料在在单单位位焓焓差差的的推推动动力力的的作作用下下，，所所能能散散发发的的热热量量。。15．3．3逆流流塔塔焓焓差差法法热热力力学学基基本本方方程程图图（（i——t图））解解1、2．空空气气操操作作线线起点点：：在在t坐标标上上找找到到当当地地湿湿球球温温度度值值，，作作垂垂线线交交饱饱和焓焓曲曲线线于于B′′点，，B′′点的的纵纵坐坐标标为为i1，即即为为进进入入塔塔中中空气气的的焓焓值值。。3．焓焓差差的的物物理理意意义义：：15．3．4先根根据据i——t图作作出出用simpson积分分法法15．3．5冷却却塔塔的的性性能能：：1、(1)(2)2．淋淋水水填填料料性性能能：：1）热热水水特特性性数数：：A′′，m或A,m,n等参参数数由由模模型型塔塔或或生生产产性性塔塔试试验验求求得得。。2）阻阻力力特特性性：：3）淋淋水水填填料料模模型型塔塔与与工工业业塔塔的的热热力力学学性性能能比比较较。。4)当出出塔塔时时空空气气的的含含湿湿量量恰恰好好达达到到饱饱和和（（φ=1.0），，此此时时空空气气的的流流量量为为理理论论空空气气需需氧氧量量。。15．3．6冷却却数数（（N）与特性数（（N′）的统一。15．3．7横流式冷却塔塔基本公式的的推导：1．矩形横流塔塔基本公式的的推导：单位时间水所所散发的热量量单位时间空气气所吸收的热热量：由于i在x方向有变化，，i在y方向有变化：：右端表示冷却却塔的冷却能能力，左边为为冷却任务时时对冷却塔的的要求。2．求解：15.4循环冷却水水水质稳定15.4.1循环冷却水水水质特点和处处理要求15．4．1．1敞开式循环水水冷却水具有有的特点1．循环冷却水水的浓缩作用用2．冷却水中CO2的散失和O2的增加3.循环冷却水的的水质污染4．水温变化项目要求条件允许值浊度（度）Ⅰ1.年污垢热阻<9.5×10-5m2·h·0C/kJ2.有油类粘性污染物时,年污垢热阻<1.4×10-4m2·h·0C/kJ3.腐蚀率<0.125mm/a<20Ⅱ1.年污垢热阻<1.4×10-4m2·h·0C/kJ2.腐蚀率<0.2mm/a<50Ⅲ1.年污垢热阻≤1.4×10-4m2·h·0C/kJ2.腐蚀率≤0.2mm/a<100电导率（us/cm）采用缓蚀剂处理<3000总碱度（mmol/L）采用缓蚀剂处理<7PH值6.5~9.015．4．1．2循环循环冷却却水的处理要要求：1．敞开式循环环冷却系统对对水的浊度，，电导度，总总碱度，PH值等均有要求求，详见表敞开式循环冷冷却系统冷却却水主要水质质指标2．腐蚀率：⑴.概念(2)⑶.点蚀参数：点蚀时，腐蚀蚀可用点蚀参参数反应。点点蚀系数越大大，对金属危危害越大。(4).缓蚀率：3．污垢热阻：：热交换器传热热面由于沉积积物沉积使传传热系数下降降，从而使热热阻增加的量量称为污垢热热阻。4．循环冷却水水结垢控制指指标不稳定的水：：1.结垢性水2．腐蚀性水循环水结垢控控制指标影响因素：①盐分浓缩：CaCO3,CaSO4,MgSO4结垢。②悬浮固体及有有机物浓度。。③热交换器提高高了水温的影影响。④水处理药剂。。结垢控制参数控制指标CaCO3pHspH0<pHs+（0.5~2.5）CaSO4溶解度[Ca2+]×[SO42-]<500000Ca3（PO4）2pHppH0<pHP+1.5MgSiO2溶解度[Mg2+]×[SiO22-]<350015.4.2循环冷却水水水质处理控制：1.腐蚀2.沉积物3.微生物15．4．2．1腐蚀控制：1．金属的腐蚀蚀：1)概念2)分类3)化学腐蚀4)电化学腐蚀(1)析氢腐蚀(2)吸氧腐蚀(3)浓差腐蚀(4)点蚀（孔蚀））2．腐蚀蚀控制制15．4．2．2沉积物物控制制：结垢控控制污垢控控制1.结垢控控制：：1）去除除水中中产生生结垢垢的成成分2）酸化化法3）加阻阻垢剂剂2．污垢垢控制制：15．4．2．3微生物物控制制1．化学学药剂剂法1）氧化化型杀杀菌剂剂2)非氧化化型杀杀菌剂剂3）表面面活性性剂杀杀菌剂剂15．4．2．4复方缓缓蚀阻阻垢剂剂15．4．2．5循环冷冷却水水系统统的预预处理理：预处理理包括括清洗洗与预预膜，，一般般分三三步：：化学学清洗洗剂清清洗、、冲冲洗干净、、预膜膜15.4.3循环冷冷却水水的水水量损损失与与补充充水量总总损失失：P=P1+P2+P3+P4P1——————蒸发损损失P2——————风吹损损失P3——————渗漏损损失P4—