《S火力发电厂循环冷却系统选择与布置设计案例》11000字（论文）

S火力发电厂循环冷却系统选择与布置设计案例目录TOC\o"1-2"\h\u31494S火力发电厂循环冷却系统选择与布置设计案例 1207981.1冷却系统方案比较与优化设计 1259201.1.1系统概述 1194361.1.2供水系统优化设计说明 2152981.2系统水力计算 373951.2.1循环水管网布置 3212511.2.2循环水系统水力计算 486491.3循环水泵选型及工况点分析 9104881.3.1循环水泵选型 992391.3.2工况点分析 10325471.4循环水泵房布置 14198281.1.1循环水泵房设备选型 14138451.1.2循环水泵房高度设计 14275571.1.3循环水泵房平面布置 15322721.5冷却塔设计计算 16269241.5.1冷却塔尺寸设计 16198861.5.2淋水装置、除水器及喷溅装置选择 20183941.5.3冷却水配水系统设计计算 22221911.5.4冷却塔热力及通风阻力计算 2953321.5.5集水池设计 35129031.5.6防风、防冻措施 361.1冷却系统方案比较与优化设计1.1.1系统概述本次二期扩建工程机组装机容量为660MW，与一期工艺类似，使用带自然通风逆流式冷却塔的循环冷却水系统，设计中采用一台凝汽器配合一座冷却塔，四台立式斜流泵作为循环水泵。整个循环水系统主要管道包括一根DN3000的钢制循环供水管、一根DN3000钢制循环水排水管和一条冷却塔集水池接出的混凝土自留回水沟，单格尺寸3m×3m，设置两格，其余水管根据循环水泵规格和凝汽器要求进行设计。一期二期系统作为相互独立的系统，因此二期循环水系统与一期系统互不干扰，并无交联。二期循环供水系统流程图见图1.1。图1.1循环供水流程图从冷却塔流出的温度已经被降低的冷却水进入冷却塔集水池，在自流回水沟里由于重力作用向外流出，经过旁流过滤进入循环水泵房，循环水泵将循环水加压后通过压力供水管送往核心即凝汽器，水温升高部分液化成水蒸气，最后流出的温度较高的水通过压力排水管再次送往冷却塔，由此完成一个循环过程，循环过程中会出现水量损失（主要是水的蒸发引起），这部分损失的水量具体数值已在上一章节计算出，损失的水量通过补给水系统进行补充。1.1.2供水系统优化设计说明二期工程设计中，经过多家方案比选，在考虑到节水要求的情况下，选取了哈尔滨汽轮机有限公司生产的最新一代汽轮机，型号为CCLN660-25/600/600，额定功率为660MW，该汽轮机为凝汽式设计，采用一次中间再热装置，单轴、三缸四排汽设计，并且是双倍压，能够最大程度上减少耗水量，提高效率。凝汽器上同样采用最新一代表面冷却式凝汽器，配合汽轮机采用双倍压双壳体设计，相比一期工程采用的凝汽器进一步提高效率，降低耗水量。该凝汽器传热管采用型号为TP304。除开汽轮机凝汽器的比选，二期工程在建设之初就根据一期工程相关经验，提前对循环水系统进行了模拟，包括对冷却倍率的优化确定、逆流式自然通风湿式冷却塔淋水面积的计算确定、冷却塔填料高度的计算等等，最终优化结果见表1.1。表1.1二期冷却塔最终优化结果设计类型最终结果冷却塔面积9500m2循环水管径DN3000淋水填料高1.00~1.25m凝汽器冷却面积40000m2冷却倍率m＝60/51/36倍在最终优化的结果下，对应的年平均气象条件下冷却塔出水水温为20.6℃，此时背压为1.85kPa，在夏季10%频率的气象条件下设计出水水温为32.7℃，凝汽器此时背压为8.339/10.408kPa，平均背压为9.324kPa。1.2系统水力计算1.2.1循环水管网布置从冷却塔流出的温度已经被降低的冷却水进入冷却塔集水池，在自流回水沟里由于重力作用向外流出，经过旁流过滤进入循环水泵房，循环水泵将循环水加压后通过压力供水管送往核心即凝汽器，水温升高部分液化成水蒸气，最后流出的温度较高的水通过压力排水管再次送往冷却塔，由此完成一个循环过程。此过程中自流回水沟可以看做是循环水系统水力计算的起点，由此开始进行水力循环计算。循环水泵房内设四台循环水泵，循环水泵型号全部相同，压水管管径为DN2000，压水管在泵房外汇集接入DN3000的循环水供水干管，循环水在凝汽器机房前分为两根DN2500管段将循环水送入凝汽器，凝汽器出水管管径为DN2500，两根出水管最终又汇集成DN3000管径的循环水回水干管，将水送至冷却塔中央竖井。循环水系统管网布置见附图-02-宣城电厂厂区管网平面布置图。四台循环水泵不同工况下采取不同运行台数，夏季工况4台循环水泵高转速并联运行，春秋季3台循环水泵并联运行，冬季工况2台循环水泵高转速运行。水力计算中考虑到系统安全性，选取整个系统最不利管段进行水力计算，确保实际运行过程的安全性。1.2.2循环水系统水力计算整个循环水系统计算简图见图见下图（图1.2）。图1.2循环水系统水力计算简图自流回水沟水头损失自流回水沟由混凝土为材料制成，采取双格式设计，与冷却塔集水池相连接，单格尺寸为W×H=3m×3m=9m2，水头损失按照矩形断面暗沟（非满流）考虑，采用谢才公式，计算公式如下：式中：水力半径：式中：计算结果见表1.2。表1.2回水沟水头损失夏季春秋冬季单位流量Q10.258.786.32m3/s流速v1.201.201.20m/s截面积S8.547.315.26m2宽度W3.003.003.00m水深H2.852.441.75m水力半径R0.980.930.81m粗糙系数n0.0130.0130.013回水沟长度l45.0045.0045.00m水头损失hf0.010.010.01m旁流过滤滤网水头损失为安全考虑，在所有工况下，都取滤网水头损失值为0.30m。循环水泵进、出水管水头损失循环水泵进出水管管径为DN2000，材质为钢管。沿程水头损失计算公式采用海曾—威廉公式：式中：——管道长度，；——管道内径，m。除开沿程水头损失，管道上还会存在一些阀门等引起的局部水头损失，局部水头损失采用局部系数法来代替计算，故局部水头损失计算公式为：式中：——重力加速度，取9.80m/s2；管道上存在1个DN2100进水喇叭口，局部水头损失系数为0.40，一个DN1800伸缩节，局部水头损失系数为0.21，1个渐变管（扩散15°），局部水头损失系数为0.14，1个蝶阀，局部水头损失系数为0.28，1个闸阀，局部水头损失系数为0.15，1个90°弯管，局部水头损失系数为0.32。计算结果见表1.3。循环水供水干管水头损失循环水供水干管管径为DN3000，材质为钢管。循环水供水干管沿程与局部水头损失计算方法与循环水泵进、出水管水头损失相同。管道上存在1个90°弯管，局部损失系数为0.32，3个分流90°三通，局部损失系数为1.26，1个汇流90°三通，局部损失系数为1.1，2个管接头、检查孔，局部损失系数为0.01。计算结果见表1.4。汽机房循环水支管水头损失汽机房循环水支管的管径为DN2500，材质为钢管。汽机房循环水支管的沿程与局部水头损失计算方法与循环水泵进、出水管水头损失相同。管中有3个90°弯管，局部水头损失系数为0.32，1个分流90°三通，局部损失系数为1.26，1个电动蝶阀，局部水头损失系数为0.28，1个凝汽器，局部水头损失系数为16。计算结果见表1.5。表1.5汽机房循环水支管水头损失夏季春秋冬季单位沿程损失流量Q10.258.786.32m3/s系数C100100100管长L404040m管径D2.52.52.5m沿程损失hf0.0720.0540.030m局部损失流速v2.091.791.29m/s局部水损hj3.232.371.23m局部损失系数90°弯0.32分流三通1.26合计电动蝶阀0.28凝汽器1211.5总水头损失3.302.421.26m胶球清洗装置水头损失无论何种工况，胶球清洗装置水头损失取固定值0.50m。循环水回水干管水头损失循环水回水干管的管径为DN3000，材质为钢管。循环水回水干管的沿程与局部水头损失计算方法与循环水泵进、出水管水头损失相同。管上有1个汇流90°三通，局部水头损失系数为1.1，1个90°弯，局部水头损失系数为0.32，1个管接头和检查孔，局部水头损失系数为0.01。计算结果见表1.6。表1.6循环水回水干管水头损失夏季春秋冬季单位沿程损失流量Q20.5017.5512.63m3/s系数C100100100管长L230230230m管径D333m沿程损失hf0.6190.4640.253m局部损失流速v2.902.481.79m/s局部水损hj0.610.450.23m局部损失系数90°弯0.32汇流三通1.1合计管接头0.011.43总水头损失1.230.910.49m冷却塔内循环水排水管沟水头损失根据一期工程实际数据进行估计，二期冷却塔内循环水排水管沟水头损失取为夏季工况：0.82m，春秋季工况：0.60m，冬季工况：0.36m。未预见水头损失无论何种工况，未预见水头损失取固定值0.50m。供水系统在设计流量下水头损失计算成果见表1.7。表1.7本期1×660MW机组循环水系统水力计算成果表序号项目单位运行方式备注夏季工况春秋工况冬季工况Q=20.5m3/sQ=17.55m3/sQ=12.63m3/s1回水沟水头损失米0.010.010.012滤网水头损失米0.300.300.30固定值3循泵进、出水管水头损失米0.230.290.344循环水供水干管水头损失米2.531.860.975汽机房循环水支管水头损失米3.302.421.266胶球清洗装置水头损失米0.500.500.50固定值7循环水回水干管水头损失米1.230.910.498冷却塔内循环水排水管沟水头损失米0.820.600.369未预见水头损失米0.500.500.50固定值10总水头损失米10.328.065.0711循环水系统静扬程米16.2016.1016.6012循环水总扬程米25.6323.5021.331.3循环水泵选型及工况点分析1.3.1循环水泵选型根据表1.8的循环水系统所需总扬程和流量要求为：表1.8循环水系统所需总扬程和流量项目夏季春秋季冬季流量（m3/s）5.135.856.32扬程（m）25.6323.5021.33根据上表参数，查阅有关资料，初步选用72LKXA-26.5型立式斜流泵，72LKXA-26.5型水泵参数见表1.9。表1.972LKXA-26.5水泵参数参数型号流量Q扬程H轴功率Pa效率η必须气蚀余量(NPSH)r（m³/s）（m）kW%m72LKXA-26.55.1026.51519.587.27.805.8525.51652.588.58.377.3020.51716.085.59.94水泵转速：配带电动机型号：YKSL2000-12/1730-1配带电动机功率：2000kW转动惯量：轴向力：泵重：27.0t1.3.2工况点分析水泵的实际工况点需要根据水泵自身的特性曲线以及水泵所在管道的管路特性曲线共同确定，水泵特性曲线和管路特性曲线的交点即是水泵实际运行的工况点。在确定水泵运行工况点后，还需根据水泵流量--效率曲线来确定水泵此时运行的效率，该工况点是否在水泵的高效区内。夏季4泵并联运行，春秋季是3泵并联运行，冬季2泵并联运行。管路特性曲线采用一元二次曲线形式模拟，其基本形式为：式中：——管路静扬程，夏季工况，春秋季工况，冬季工况；——管路流量，m3/s。将各个工况对应的扬程H与流量Q，分别算得各个工况下的管路阻力系数S，代入上式，得到夏季管路特性曲线为：春秋季管路特性曲线为：冬季管路特性曲线为：根据表1.9相关数据，由最小二乘法计算得到水泵特性曲线方程为：绘出水泵并联曲线图，如图1.2所示。图1.3水泵并联曲线图同样由表1.9相关数据，得到水泵流量——效率方程为：绘出水泵流量——效率曲线图，如图1.4所示。图1.4水泵流量——效率曲线图分别联立各个工况下的管路特性曲线方程与水泵特性曲线方程，得到各个工况下的水泵实际工作点，如图1.5~图1.7所示。图1.5夏季工况图1.6春秋季工况图1.7冬季工况根据上述工况图，得到各个工况条件下的实际工况点，汇总在表1.10中。表1.10实际工况条件实际流量m3/s实际扬程m运行泵数单泵流量m3/s泵效率%工况条件夏季21.2526.3445.3187.77春秋季18.3921.2236.1388.48冬季13.6822.1526.8487.24由上表可知，各个工况下实际工作点的流量与扬程均满足表1.8的循环水系统所需单泵扬程和流量要求，且均处于高效运行区间内。1.4循环水泵房布置1.1.1循环水泵房设备选型循环水泵房内除开上一节中已确定的循环水泵之外，存在有检修闸门、网篦式清污机、潜污泵、吊车等相关设备，现对相关设备所采用型号进行选型并将结果汇总在下表（表1.11）中。表1.11循环水泵房相关设备选型设备名称设备型号设备参数备注检修闸门HDZ6000×10000B×H=6.6×13.1m2台，配套门槽长13.1m网篦式清污机HG-1-6000B×H=9.6×13.3m2台，配套门槽长13.3m潜污泵IS100-80-160Q=100m3/h，H=32m2台桥式起重机QPQ2×5TH=16m，16/3.2t1台液控蝶阀水泵厂家提供DN2000，PN=0.6MPa8个，每组泵配2个渐扩管水泵厂家提供DN1800-DN20004个，每组泵配1个1.1.2循环水泵房高度设计循环水泵房采用半地下式设计，其中地上泵房结构采用框架式结构，地下部分为了防渗效果采用钢混结构。泵房所处地面标高为38.00m，无需场地平整。计算公式见下：式中，其中泵房地上部分高度采用以下公式计算：式中， 循环水泵为立式斜流泵，泵的电机部分在地面以上也占有一部分高度。泵房内还存在有一台起重重量为16/3.2吨级的电动双梁桥式起重机，跨度为31.5m，为保证起重设备能够安全顺利运行，泵房地上部分高度H1=21.95m。根据水泵的尺寸，为保证水泵的最小淹没深度1.5m，同时为保证水泵喇叭口距离泵房底板高度1.7m，故泵房底板标高为-12.34m，即泵房地下部分高度为12.34m。综上计算可算得水泵泵房高度为：H=31.29m。1.1.3循环水泵房平面布置循环水泵房沿自流回水沟来水方向依次分为进水间和水泵间，又可分为水泵层和电机层，其中水泵层主要位于地下部分。地上部分为电机层，同时设有电气室和检修室便与日常维护修理，平面尺寸为L×B×H=31.6×35.8×21.9m。以室外地坪为相对标高的零点，电机层内部地面标高0.4m，检修室及电气室高程均与此相同。检修室设置正门，正门宽5m，高4m，方便大型车辆进出运送安装设备，电气室一侧设有侧门，侧门宽3m，高2.5m，日常处于关闭状态，电气室安装泵房控制装置，实现无人值守全自动化，所有数据汇总至厂区总办公楼，办公楼内可实时监测所有水泵运行状况，并可以远程操作。地下部分为水泵层，依次分为吸水间和水泵间，吸水间分为两格，中间设置有联络孔，吸水间按照水流流入方向设置有平板钢闸门、网篦式清污机、循环水泵及水泵管道。水泵管道上连接的阀门组件依次为伸缩节、DN1800-DN2000渐扩管、蝶阀、蝶阀。管道穿墙处均设置有柔性防水套管。泵房底部同时设置有刃脚，刃脚底部标高-15.65m，可使泵房更加稳固。1.5冷却塔设计计算冷却塔是一种利用水作为冷却剂，从某一系统中吸收热量再将热量传递给大气，时水温降低的构筑物。在这个过程中，水吸收热量后在冷却塔内充分与空气进行接触，水的热量转化成空气中的热量，利用蒸发散热、对流和辐射传热的方式进行热传递，最终使水的温度降低达到冷却的目的。按照水和空气接触方式的不同冷却塔可以分为湿式冷却塔和干式冷却塔，干式冷却塔水与空气不直接接触，而是水与散热片接触，使散热片温度升高，之后空气与散热片接触带走散热片的热量，间接实现水的降温，由于整个过程水不与空气接触，因此水的蒸发可忽略，故多用在水资源匮乏的地区。湿式冷却塔则是水与空气直接接触，空气带走水中的热量。本次设计中，考虑到电厂附近就有充足的水源供给，且考虑到湿式冷却塔国内经验更加充足，故采用湿式冷却塔。逆流式冷却塔工作过程中温度最高的水与最潮湿温度最高的空气在填料上层接触，温度最低的水和最干燥温度最低的空气在填料下层接触，整个填料中，水由上到下始终是与比自己温度更低的空气相接触，冷却效率得到了保证。而横流式冷却塔中水始终与相同温度的空气接触，无法保证冷却效率，同时横流式冷却塔中填料目前尚未发现有十分合适的填料，国内相关工程经验也较少，故本次设计采用逆流式冷却塔。根据通风方式冷却塔还分为自然通风和机械通风。其中机械通风借助鼓风机等机械设备向冷却塔内输入冷空气，自然通风则是利用自然大气通风。机械冷却塔虽然效率更高，但是整体能耗巨大，同时维护管理较困难，因此很少用于冷却水量较大的情况，多用在化工等领域。本次设计采用自然通风。综上，本次设计采用自然通风逆流湿式冷却塔，同时为了满足节水相关要求，冷却塔内安装有除水器。1.5.1冷却塔尺寸设计冷却塔的形状有筒型、方形等，但经过这么多年的发展与理论更新，目前行业主流多采用双曲线型塔体，既能保证通风效率有能保证塔体强度和施工的要求。如图1.8所示。图1.8双曲线型冷却塔简图双曲线方程为：（1.1）根据之前的计算结果，本次设计中循环水量为73800m3/h，即上塔水量为73800m3/h。淋水面积（1.2）式中：Q——上塔水量，Q=73800m3/h;q——淋水密度，6~8m3/(h·m2)，在此取q=7.77m3/(h·m2)。填料底部处塔体直径（1.3）式中：。本次工程中取110m。塔底直径塔底直径一般为填料底部处塔体直径的1.1倍，则：（1.4）喉部面积（1.5）式中：——系数，取0.3~0.36，此处取0.36。喉部直径（1.6）式中：本次工程中取66m。塔体高度（1.7）式中：——系数，取1.2~1.6，在此处取1.3。本次工程取160m。喉部高度（1.8）式中：——系数，取0.75~0.85，在此处取0.8。喉部以上高度（1.9）式中：塔体双曲线方程由以上计算可知，双曲线上存在两点（33，0）和（60.5，-128），将此两点带入式1.1，联立得到：则塔体的双曲线方程为：（1.10）将带入上式得到，故冷却塔塔口处直径为35.4×2=70.8m。进风口高度本次设计中进风口高度取为12m，进风口面积与塔壳底面积之比为进风口相对高度，其大小应在0.3~0.45之间。进风口高度为12m时，Y=-116，代入式1.10，得到R=56.6m。则进风口面积：塔壳底面积：进风口相对高度：在0.3~0.45之间，故进风口高度取为12m可行。1.5.2淋水装置、除水器及喷溅装置选择淋水装置又被称为淋水填料，是冷却塔的中啊哟组成部分，是降低冷却水温度的主要设备，淋水填料引起的降温效果是整个冷却塔降温效果的60%~70%，淋水填料的性能很大程度上决定了冷却塔的冷却能力。进入冷却塔的热水，通过喷头被均匀喷洒至淋水填料上，喷洒的水滴在淋水填料上进一步分解变为比表面积更大的水滴，或者直接吸附在填料上形成一层薄薄得水膜，与外面进塔而来的冷空气更加充分的接触，接触面积的增大和接触时间的增长可以进一步提高热传递的效率也即提高了冷却塔冷却效率。淋水填料一般可以简单分为点滴式、薄膜式两种，选择合适的填料时，首先要考虑的是该填料的冷却能力、风压损失，冷却能力越高，风压损失越低的填料则越合适。要达到这样的条件则就要求填料在相同的淋水密度和空气速度相同时，有更大的传热和传质系数，即填料要有更大的比表面积和更加优秀的亲水性。除开理论要求外，工程实际中则要求该填料不易损坏，耐用，安装维修简单，运输方便，价格较低等。本次工程中，采用目前应用广泛的S波PVC塑料淋水填料。该填料特性如下：S波PVC塑料淋水填料热力特性：（1.11）（1.12）S波PVC塑料淋水填料阻力特性：（1.13）（1.14）（1.15）式中：组装：填料高度内围1.00m，外围1.20m，搁置式安装。从冷却塔内向外排出的湿热空气中，一部分是携带有微小水滴的水雾气，另一部分则是与空气完全混合的水蒸气（包含空气中一开始就存在的水蒸气）。前一部分水蒸气可以通过一些手段收集，而后一部分水蒸气则无法直接通过机械手段进行收集。收水器的作用就是在于收集前一部分水蒸气。收水器一般由一组或者两组交叉布置的板条或者弧状板条组成，板条一般与空气流动方向成45~70°角。除水器安装时还要注意不能扰动塔内原本空气流到，除水器出口处的空气与塔内的气流流向相同，衔接顺滑，不能产生局部的涡流或气旋，以免降低冷却塔冷却效率。本次设计中采用除水器型号为BO-42/140，除水效率可达到98~99%。喷溅装置采用TP-II型离心式高效喷溅装置。与配水管采用耳边接头相互连接，材质采用ABS工程塑料。喷溅装置可以使热水均匀喷洒出来，增加与空气接触表面积和时间，提高冷却塔的冷却效果，使循环水温度降低0.9-1.5℃。喷溅装置常年处于高温潮湿的环境下，因此其在此环境下的抗老化性能十分重要，使用寿命按照原电力部颁布的规范规定要求在12年以上，同时要做好定期检查维修，以及时发现损坏喷头进行更换。1.5.3冷却水配水系统设计计算配水系统是将进塔热水通过管道或者水槽等方式均匀分布在整个淋水填料上，同时配水系统需要在水量变化时仍能做到均匀布水。一般的配水系统可以分为固定式和旋转式两种。固定式配水系统又可以分为管式、槽式和管槽式。管式配水和槽式配水是指只利用管道或者水槽来进行均匀布水，管道一般多采用UPVC管道，水槽则采用钢制槽或者混凝土。管槽式则是两种相结合，进塔热水首先通过水槽进入塔内指定划分区域，水槽中的热水在通过管道和喷溅装置均匀布置在填料上。本设计中采用管槽式配水。本次设计中，冷却塔内设置有中央进水竖井，竖井为方形，底部连接有循环水进水管。以竖井为中心，向四周伸出4条配水水槽，每两条水槽相互垂直，共将整个冷却塔填料分为四个区域，大小面积相同。同时配水槽设置内区和外区两个分区，内区外区分别配水，互不干扰，每支配水槽均接出数只配水支管。循环冷却水通过中央竖井进入各区配水槽，最后再从配水干管通过喷头均匀喷向淋水填料。配水系统管槽布置示意图如图1.9所示：图1.9配水系统管槽布置示意图整个配水系统分为内外两区。内区配水槽只在夏季和春秋季用水量较大时配水，冬季内区配水槽不工作，外区配水槽则全年运行。中央竖井尺寸设计中央竖井设为方形，按照夏季工况即循环水流量最大工况20.5m3/s进行设计，中央竖井内流速要求低于0.5m/s，此处取0.5m/s计算，则竖井截面积为：竖井边长：考虑到竖井工作环境且四周还要连接配水槽，故中心竖井壁厚取，材料选为钢筋混凝土。配水槽设计内区配水槽设计计算冬季只有外区配水，所以外区配水量为冬季循环水量即45480m3/h，则内区配水量为夏季配水量减去冬季配水量，即：则内区单个配水槽流量为：则内区配水槽截面积为：整个水槽流量越靠近外侧则流量越低，配水槽流量沿水流方向逐渐衰减，到后半段时大约只有前半段流量一般，故取后半段设计流速为0.6m/s，按照上述公式计算，可以得到后半部分水槽截面积为1.66m2，后半段横截面积尺寸定为1.3m×1.4m，安全超高150mm。外区配水槽设计计算：外区配水槽配水流量为冬季配水流量，即为：则外区单个配水槽的流量为：则外区配水槽截面积为：同内区配水槽，外区整个水槽流量越靠近外侧则流量越低，配水槽流量沿水流方向逐渐衰减，到后半段时大约只有前半段流量一般，故取后半段设计流速为0.6m/s，取后半段设计流速为0.6m/s，同理可得后半段过水面积为2.64m2，后半段横截面积尺寸选为1.8m×1.8m，安全超高150mm。每条内外区配水槽上均设5个Φ100通气孔。配水管设计计算内区配水管设计计算内区配水面积：内区配水区为正方形，其边长为：内区配水槽长度：内区配水槽上设有26根配水管，则单根配水管流量为：配水管前半段流量为0.076m³/s，设计流速为0.60m/s，其前半段设计管径为：配水管后半段流量取为前半段流量的一半，为0.038m3/s，设计流速为0.60m/s，其后半段设计管径为：综上，内区配水管间距定为1m，一根配水槽对应26根配水管，前半段配水管管径为400mm，后半段配水管管径为300mm。外区配水管设计计算外区配水面积：总配水直径：外区配水槽长度：每根外区配水槽上设有24对（48根）配水管，则单根配水管流量为：外区配水管前半段流量为0.066m³/s，设计流速为0.65m/s，其前半段设计管径为：配水管后半段流量取为前半段流量的一半，为0.033m3/s，设计流速为0.65m/s，其后半段设计管径为：综上，配水管间距同样定为1m，一根配水槽对应24对（48根）配水管，前半段配水管管径为350mm，后半段配水管管径为250mm。考虑到配水管长期在高温高湿环境下工作，要保证夏季最高水温（超过50℃）下不软化变形，在冬季最低气温（约在-10℃）突然充热水或者空管不运行情况下不破裂，同时配水管在高空假设，管道不仅要承受自重还要承受水重以及100kg的安全临时荷载，为满足需求，管道需要有足够的强度刚度和韧性，故管道最终选择UPVC管道。配水管在内区仅一侧安装，外区则两侧安装。喷头设置喷溅装置采用TP-II型离心式高效喷溅装置。喷头设置间距为1m，1/4内区共有26根配水管，每根配水管长度相同，每个拥有27个喷头，故内区共有喷头2808个，1/4外区共有24对配水管，长度各不相同，经过画图实际计算，外区共有喷头5840个。则单个喷嘴流量为：根据喷嘴出流公式：式中：——系数，=0.8；直径为30mm，。，不少于0.6m。则：故喷头满足工作压力要求。配水均匀性校核配水是否均匀是影响冷却塔冷却效果好坏和冷却效率高低的重要因素，配水越均匀，则代表热水更加均匀的喷洒在填料上，不会出现局部水量大冷却效果差而另一部分水量低冷却系统并未饱和充分利用冷却能力的现象。一般情况下，从配水总槽到最远处喷嘴即为最不利管线，只要保证该处喷嘴该段管路水头损失不超过0.5m，即可认为配水均匀性良好。本次设计中，选取中央竖井的一条配水槽到外区最远管道上最远处喷嘴为最不利管线进行水力计算。水力计算简图如图1.10所示。沿程水头损失计算表见表1.12。图1.10冷却塔配水系统水力计算简图为了计算方便，配水槽后半段流量取为前半段一半。表1.12冷却塔配水系统沿程水头损失计算表管槽编号流量

m3/s相关数据长度Lm水头损失hf

m累计水损hf

m流速vm/s断面积Sm2宽度Wm高度Hm水力半径Rm粗糙度n1~23.160.903.512.201.600.650.01312.350.00300.00302~31.580.602.631.801.460.560.01312.350.00160.0046管径Dmm流速vm/s海曾威廉系数C管长Lm3~40.0663500.6863382311050.0090.0094~50.0332500.67261146511050.0140.023局部水头损失可按照下式计算：式中：取2.0；取1.4；取0.4；取1.4；取0.5。代入数据，得到：总水头损失为0.0276+0.193=0.2206m<0.5m，故可认为配水均匀。1.5.4冷却塔热力及通风阻力计算基本数据夏季10%气象条件湿球温度；干球温度；风速；大气压；进塔空气湿度；干空气气体常数；水蒸气气体常数。填料特性采用S波PVC塑料淋水填料。填料特性如下：S波PVC塑料淋水填料热力特性：（1.11）（1.12）S波PVC塑料淋水填料阻力特性：（1.13）（1.14）（1.15）式中：——淋水填料处平均风速。组装：填料高度内围1.25m，外围1.50m，搁置式安装。冷却塔进出水温差取为：。冷却塔热力及通风阻力计算冷却塔设计计算中存在两个相互关联的未知量，即出塔水温（一般要求不大于33℃）和风速（不能超过10%气象条件下的风速）。其他量如进塔水温可以根据进出塔水温差（本设计中取10℃）求得。进行热力计算时，我们需要事先假设一个风速和出塔水温，由此计算冷却塔冷却数和填料热力特性数，冷却塔抽力和通风阻力，如果同时满足和、和在允许的误差范围内相接近，那么就可认为该出塔水温和风速即是设计运行点，如果不满足，则重新调整风速和进塔水温，直至寻找到这样的一组水温和风速。若始终无法满足要求，则需要调整冷却塔尺寸，更换填料等方法。本次设计最终计算得到的出塔水温为32.70℃，风速为1.433m/s。迭代计算过程通过计算机编程来实现，具体算法思路见图1.11。图1.11冷却塔热力计算流程图饱和蒸汽压力和湿空气焓饱和蒸汽压力(纪利公式)：注意：单位为，应化为。代入数据，其中，则：

进塔空气焓：式中：，；；——常数，98。采用纪利公式再次计算湿球温度的饱和蒸气压得到，则： 湿空气密度采用下式计算：代入数据，则：由上述计算可得到，干球温度时，进塔空气的饱和蒸气压，进塔空气焓，进风口空气密度。气水比式中：m2；m/s。出塔空气焓及出塔空气温度、密度水的比热容为，根据经验，采用流量修正系数，由焓差公式：代入数据得到出塔空气焓出塔空气温度：式中：——塔内平均水温，；——塔内平均水温对应的饱和空气焓，采用纪利公式进行计算，此时相对湿度为1，见下：计算得到计算出塔空气温度：出塔空气相对湿度为100%，则出塔空气对应的饱和蒸气压为：其中，则出塔空气的饱和蒸气压计算出塔空气密度为：抽风风力Z抽风风力可采用下式计算：式中：——冷却塔有效高度（m），即填料底部至塔顶高度；——出塔湿空气密度，kg/m3。将带入式1.10得到：计算得到由于喉部以上高度为32m，所以Y=-111m。所以冷却塔有效高度：出塔空气温度下，抽风风力：总阻力系数