水的冷却原理

摘要：在湿式冷却塔中，热水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中去。水向空气散热有三种形式：①接触散热；②蒸发散热；③辐射散热。冷却塔主要靠前两种散热，辐射散热量很小，可忽略不计。两种不同温度的物质接触，热量从温度高的一方传向温度低的一方，称为接触散热。冷却塔中，当低温度空气通过高温度水面时，水面会通过接触散热，把热量传给空气。

关键词：冷却塔 麦克尔公式

在湿式冷却塔中，热水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中去。水向空气散热有三种形式：①接触散热；②蒸发散热；③辐射散热。冷却塔主要靠前两种散热，辐射散热量很小，可忽略不计。

两种不同温度的物质接触，热量从温度高的一方传向温度低的一方，称为接触散热。冷却塔中，当低温度空气通过高温度水面时，水面会通过接触散热，把热量传给空气。

蒸发散热通过物质交换完成，即通过水分子不断扩散到空气中来完成。水分子有着不同的能量，平均能量由水温决定。在水表面附近，一部分动能大的水分子，克服邻近水分子的吸引力，逃出水面而成为水蒸气。由于能量大的水分子逃离，水面附近的水体能量变小，因此水温降低，这就是蒸发散热。一般认为蒸发的水分子，首先在水表面形成一层薄的饱和空气层，其温度和水面温度相同，然后水蒸气从饱和层向大气中扩散，扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差，即道尔顿(D0Lton)定律。

1.麦克尔(Merkel)公式

以往计算冷却塔的水气参数时，把散热和散质分开计算，所以计算参数比较多。麦克尔引入了焓的概念，把散热和散质统一在焓中，减少了计算参数。全世界进行冷却塔的热力计算，较广泛地采用麦克尔公式。

设水传给空气流的总热量为，则在面积上的传热量为

它以水面饱和空气层的焓和湿空气中的焓之差，作为从水面向空气中散热的推动力。

实际应用于冷却塔的热力计算时，由于塔的填料形状一般较复杂，其表面面积不易精确决定。所以，常用填料体积代替其面积，则上式变为：

式中 —填料的容积散质系数，

—填料体积，。

麦克尔公式中的容积散质系数，通常是通过模拟试验求得。

2.水的冷却过程

在冷却塔中水的冷却过程由水温、空气的干球温度、湿球温度决定。单位面积，单位时间的接触散热量为，蒸发散热量为