性能
冷却塔的主要任务是释放制冷设备产生的热负荷。这种热能释放可以由一个完善系统完成。它可以把制冷设备的总压缩功和像风机和冷凝水泵产生的冷却塔负荷降到最低。在设计者完成整个冷却塔分析之前,包括冷却塔的选择范围、水和空气的比例、塔的形式、填充类型和结构、配水系统等必须被确定。表4.2.6收录了一些常用设计标准和冷却塔正常工作范围。
大多数暖通空调应用要求冷却塔使用冷却塔制造商提供的“零散的结构”部件。制造商代理人往往宣称他们的产品和适用标准都相当好。当根据表4.2.6要求,制定出设计程序方案后,就可以联系一个或多个冷却塔代理人,选择他们供应的合适的冷却塔。
制冷设备的控制方案
大多数冷却塔在通常的运行中受到负荷和周围环境湿球温度变化带来的影响。对一个典型的冷却塔,风机所用的电能相当于制冷压缩机所用电能的10%,冷凝水泵耗电量大约是压缩机的2-5%。当耗能量降到最小时,能够控制冷却塔向冷凝器提供足够的冷却水,是一较为理想的操作方案。大概大多数为暖通空调负荷提供冷却塔系统控制方案,通常把排出的混合水的温度文持在27℃(80℉)。风机的交替工作是达到这种冷却塔控制效果和适应多单位、多单元冷却塔安装的一种常用方法。但这种控制方案并不能把制设备与冷却塔组成的系统各部件消耗的总能量降到最小。
降低冷凝水的温度,能提高制冷设备的效率。当蒸发温度一定时,降低冷凝温度,将会产生一个介于冷凝压力和蒸发压力的低压,从而降低了压缩机的负荷。然而,最重要的是必须认识到降低冷凝温度会限制制冷效率的提高。被提高的制冷设备的工作效率可被冷却塔和水泵的投资所抵消。最理想的状态是,冷凝温度不降到制冷设备的最小参数以下,且又能把温度文持在接近最低温度的一定值。
随着两档或三档调速风机在大多数现代冷却塔中的应用,一种接近理想的控制方案被如下发展起来了(Braun和Diderrich,1990):
•为了使制冷设备-冷却塔组合系统的能耗降到最低,冷却塔风机在部分负荷工作时必须有序地保持恒定运行。
•冷却塔的工作范围、冷凝水的流速和热能的释放等状态来决定冷却塔风机的有序运行。
•发展一种冷却塔的生产能力和冷却塔风机有序运行情况的简单关系。
De saulles和Pearson(1997)发现冷却塔的设定值控制和近理想控制在节能方面很相似。这些控制方案要求冷却塔的冷却水生产能力近可能地控制在最低设定值,但不能低于制冷设备制造商允许的最低值,并与上诉采用近理想控制操作获得的节能效果相比较。他们发现达到的节能水平取决于负荷情况和最优化方法。他们的模拟实验显示,单设定值方法能够节能2.5%到6.5%。而近理想控制方法能节能3%到8%。使用变速风机只可能在多数冷却塔中提高节能水平。采用多个冷却塔风机同时以相同速度运行,比采用在开启下一个风机前,使前一个风机达到最大速度的方法更加经济。当冷却塔有必要时可采用变速风机。
系统设计者必须确保新安装的冷却塔以ASME标准PTC23(AWME 1986)或CTI标准ATC-105为依据进行调试。这些调试能确保冷却塔的运行符合设计要求,并能符合制冷设备或冷负荷的要求。
选择标准
设计者通常会优先考虑表4.2.6列举的标准。如果不是很确定时,一般会采用公认能的标准。这些标准被用来决定冷却塔的设计条件下释放负荷热所需的冷却量。除了考虑冷却量以外,还要在经济、文护、环保和美观方面加以考虑。这里的很多因素都是相互关联的,但在选择特殊的冷却塔设计方案时,应尽可能地全面考虑。选择过程中经济性是一个很重要的部分,因此一般有使用周期性投资风析和投资回收分析两种方法。这些方法与设备的本身固有成本、运行成本和文护费用为基础进行比较。其他影响冷却塔设计方案最后选择的标准还有:建筑安全法规、建筑结构、适用性、可获得的合格文修人员以及应对变化的负荷的机动操作能力。另外冷却塔发出的噪声是一个敏感的环境问题。如果当地建筑法规对噪音有限制,那么在空气的吸入口和风机出口必须考虑设置消声器。在现代建筑和在土地空间受到限制的场所美观是一个值得考虑的问题。许多冷却塔生产商能建立一个消费者组织,使他们能完全参与冷却塔的设计和生产的全过程。
应用
冷却塔不同于冷却器,水泵以及空气处理器,它一定是安装在一个合适的、空旷的空间,并且需要认真考虑可能引起再循环(相同的冷却塔里回收部分暖和的和潮湿的排出气体)或限制空气流程的因素。冷却塔的位置安装不好可能会导致再循环,然而这个问题不适用于那些湿的冷却塔。类似的再循环也同样会发生在用空气冷却的冷凝器中。由于冷却塔的再循环,计入湿球温度计的温度不断的升高,性能也受到了影响。循环的主要因素是不良的线路设置,使塔靠近建筑物,或排气的速度不合适,或者是循环塔的进出口间的间隔不充分。
当从一个循环塔出来的空气被吸到一个位于其顺风口的位置时,若干个这样的循环塔
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