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——《美丽心灵》讲述了患有精神分裂症的数学家约翰·福布斯·纳什,在博弈论和微分几何学领域潜心研究,最终获得诺贝尔经济学奖的故事。
——英俊而又十分古怪的数学家约翰·纳什(罗素·克劳饰)念研究生时便发表了他的博弈理论,短短26页的论文在经济、军事等领域产生深远的影响,他开始享有国际声誉。但纳什出众的直觉受到了精神分裂症的困扰,使他向学术上最高层次进军的辉煌历程发生了巨大改变。面对这个曾经击毁了许多人的挑战,纳什在深爱着他的妻子艾丽西亚(詹妮弗·康纳利饰)的相助下,与被认为是只能好转、无法治愈的疾病作斗争。经过十几年的不懈努力,完全通过意志的力量,他一如既往地坚持工作,并于年获得诺贝尔奖,他在博弈论方面颇具前瞻性的工作也成为20世纪最具影响力的理论。而纳什也成了一个不仅拥有美好情感,并具有美丽心灵的人。
一、摘要
介绍了冷却塔的分类和组成,影响冷却塔选型的主要技术参数。比较了常用冷却塔优缺点及使用条件。进行了冷却塔选型曲线使用示例介绍,并总结了冷却塔使用注意事项。
工业生产或制冷工艺过程中产生的废热,一般要用冷却水来导走。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换,使废热传输给空气并散入大气中。
冷却塔是利用水和空气的接触,通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。基本原理是:干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后,自进风网处进入冷却塔内,饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动,湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时,一方面由于空气与水的直接传热,另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差,在压力的作用下产生蒸发现象,带走蒸发潜热,将水中的热量带走即蒸发传热,从而达到降温之目的。
冷却塔的工作过程。以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例:热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内,通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面;干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内,热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换,高湿度高晗值的热风从顶部抽出,冷却水滴入底盆内,经出水管流入主机。一般情况下,进入塔内的空气是干燥低焓值的空气,水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差,当风机运行时,在塔内静压的作用下,水分子不断地向空气中蒸发,成为水蒸汽分子,剩余的水分子的平均动能便会降低,从而使循环水的温度下降。
从以上分析可以看出,蒸发降温与空气的温度(通常说的干球温度)低于或高于水温无关,只要水分子能不断地向空气中蒸发,水温就会降低。
但是,水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时,水分子不断地向空气中蒸发,但当水气接触面上的空气达到饱和时,水分子就蒸发不出去,而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量,水温保持不变。由此可以看出,与水接触的空气越干燥,蒸发就越容易进行,水温就越容易降低。
二、冷却塔的分类和组成
2.1冷却塔组成
(1)淋水填料
将需要冷却的水(热水)多次溅洒成水滴或形成水膜,以增加水和空气的接触面积和时间,促进水和空气的热交换。水的冷却过程主要在淋水填料中进行。
(2)配水系统
将热水均匀分布到整个淋水填料上,热水分布均匀与否,对冷却效果影响很大。如水量分配不均匀,不仅直接降低冷却效果,也会造成部分冷却水滴飞溅而飘逸到塔外。
(3)通风设备
在机械通风冷却塔中利用通风机产生预计的空气流量,以保证要求的冷却效果。
(4)空气分配装置
利用进风口、百叶窗和导风板等装置,引导空气均匀分布于冷却塔整个截面上。
(5)通风筒
通风筒的作用是创造良好的空气动力条件,减少通风阻力,并将排出冷却塔的湿热空气送往高空减少湿热空气回流。机械通风冷却塔的通风筒又称风筒。风筒式自然通风冷却塔的通风筒起通风和将湿热空气送往高空的作用。
(6)除水器
将排出湿热空气中所携带的水滴与空气分离,减少逸出水量损失和对周围环境的影响。
(7)塔体
冷却塔的外部围护结构,机械通风冷却塔和风筒式自然通风冷却塔的塔体是封闭的,起到支撑、维护和组织合适气流的功能;开放式冷却塔的塔体沿塔高做成开敞的,以便自然风进入塔体。
(8)集水池
设于冷却塔下部,汇集淋水填料落下的冷却水,有时集水池还具有一定的储备容积,起调节流量作用。
(9)输水系统
进水管将热水送到配水系统,进水管上设置阀门,以调节冷却塔的进水量,出水管将冷却后的水送往用水设备或循环水泵。在集水池还装设补充水管、排污管、溢流管、放空管等,必要时还可在多台冷却塔之间设连通管。
(10)其他设施
包括检修门、检修梯、走道、照明、电气控制、避雷装置以及必要时设置的飞行障碍标志等,有时为了测试需要还设置冷却塔测试部件。
上述各种部件的不同组合,构成各种形式和用途的冷却塔:开放点滴式冷却塔、风筒式自然通风冷却塔、抽风(或鼓风)逆流式冷却塔、抽风横流式冷却塔等。
三、影响冷却塔选型的主要技术参数
3.1冷却水量Q(m3/h)
选冷却塔的时候要将算出的冷却水量要乘上适当的(一般为1.1~1.3)系数。
3.2进塔水温度t1(℃)
冷却塔选型的重要参数,民用冷却塔标准塔型设计工况为进水温度37℃,出水32℃,进出塔水温差为5℃;工业用冷却塔设计工况一般分65℃~45℃,43℃~33℃,40℃~32℃等几档,进出塔温差达8℃-20℃。
3.3出塔水温度t2(℃)
冷却塔进水与出水温度之差一般称作冷却范围,它主要取决于周围空气的湿球温度。冷却塔的凉水功效用出水温度与湿球温度之差或称作沮度接近值来衡量。因此,当地湿球温度的变化直接影响冷却塔的冷却作用。
出塔水温度应不超过生产工艺允许的最高水温期连续不少于5年,每年最热时期3个月(六、七、八3个月)的日平均值。
3.4湿球温度?(℃)
将温度计的温泡扎上润湿的纱布,并将纱布的下端浸于充水容器中,就成为湿球温度计。将湿球温度计置于通风处,使空气不断流通,此时该温度计读数为湿球温度。
湿球温度代表当地环境下水自然蒸发所能达到的最低温度。湿球温度影响的是冷却终点,冷却塔极限出水温度是受湿球温度限制的。
冷却塔冷水温度同湿球温度之差称为逼近度APPROACH),一般在3℃~4℃以上。也就是说现实中的冷却塔不太可能降到湿球温度,而会有一定差距。
选择湿球温度是以当地气候状况做参考,如全年运行时,则取夏季最热天数气候的平均值;夏季不运行时,则取次热季节最热天数气候的平均(这种情况不多)。取的天数和数值的多少,和安全系数及当地情况有关系,一般国内南方地区取28℃~29℃,北方可取27℃以下,具体情况需要具体对待。
3.5干球温度0(℃)
干球温度是用温度计挂在室外或室内测得的温度。干球温度对冷却塔的影响比较大,因为干球温度影响到湿球温度。二者结合,可以表空气的温度及湿度。
空气冷却塔是利用传导使空气吸热来实现散热,主要受空气干球温度的影响。由于空气干球温度较高,比热小,吸热能力有限,且冷却效率低,因此,需要空气冷却器有很大的表面积,使得空气冷却器造价高。
干湿球温度其中又分为:
环境空气干湿球温度——在冷却塔上风向且不受出塔空气回流影响条件下测得的空气干湿球温度;
进塔空气干湿球温度——包括湿空气回流和外部干扰影响在冷却塔进风口测得的空气干湿球温度。
四、选型比较及选用原则
4.1冷却塔选用原则
目前中小型冷却塔大多数已经作为成套产品供应,选用时应考虑以下方面:
(1)热力性能(包括鉴定实测技术资料)应满足使用要求。
(2)厂方提供运行测试数据和必要技术资料供设计使用。
(3)塔体结构材料——结构稳定,防大气和水腐蚀,经久耐用,组装配合精确。
(4)配水均匀,壁流较少,不易堵塞。
(5)除水效能正常,水滴飞溅较少。
(6)淋水填料,喷溅装置,除水器等应满足
下列要求:
①在设计最高水温条件下不软化变形。
②在设计最低气温条件下不破碎、不破裂。
③具有足够的刚度、强度及良好的耐老化性能。
④具有良好的阻燃性能,满足国家和地方的有关标准、规定。
(7)风机匹配,长期运行无故障。无振动和异常噪声。叶片耐水腐蚀性好并有足够强度。
(8)运行噪声较低,符合环境保护要求。
(9)电耗较低。
(10)造价低,重量轻。
(11)经常维护较方便。
(12)冷却塔进水水温一般在46℃以下,若高于此温度应对产品提出要求。
(13)进水水质不应对填料和喷嘴等造成堵塞。
五、冷却塔选型曲线使用示例
以某冷却塔公司的样本为例:标准型(37℃~32℃)冷却塔选型曲线。中温型(43℃~33℃)冷却塔选型曲线见图2。
选型方法:
(1)由冷幅高(t2-)引水平线与温差线(t1-t2)相交于①点。
(2)从①点引垂线与湿球温度线相交与②点。
(3)从②点引水平线与给定水量线相交于③点。
(4)若③点在某塔型线上,则选择该塔型,若③点位干两塔型线之间,则选用两塔型中较大者。
六、使用注意事项
冷却塔的使用维护注事项:
(1)冷却塔安装完毕,投入运转前,应仔细清除管道、收水器、填料表面及集水池等处的杂物和污垢,以免发生堵塞。
七、结论
通过对太阳能电池生产厂房洁净室HVAC系统的分析,结合MAU空调箱构造特点,设计了MAU控制系统方案。在实际应用中,通过对两个关键变量湿度(露点温度)和温度的过程特性的分析,改进了控制方案,优化了PID控制器的参数,实现了MAU空调系统的稳定、精确的运行,节省了能耗,保证了洁净室环境符合生产的要求,提高了生产效率。可靠的MAU空调系统,为太阳能电池生产保驾护航。
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