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国外冷却塔研究进展

1912年首台自然通风 冷却塔 在荷兰建成,此后冷却塔开始进入工业应用,对冷却塔传热特性的理论和实验研究也逐渐深入。

冷却塔.png

1925年,Merkel在传热计算式中加入刘易斯式,选取饱和湿空气与主流空气间的恰差为驱动力,推导了传热关系式,从烩差的角度说明了冷却塔的传热传质机理,并成为以后很多学者研究冷却塔的理论依据。

1956年,Snyder在Merkel的烩差法应用于横流塔的换热计算中,假定水温与饱和空气烩之间为线性关系,计算横流塔中不同平均温度下饱和湿空气的烩值,得到了总烩传递 系数。

1961年,Baker和 shryock尝试建立了研究冷却塔换热过程的普适模型。阐明了冷却塔和填料的特性变化曲线,得出了不同条件下对应的工况点,并将此解析模型应用于横流塔。

1976年,Kelly根据横流塔中水风流动方向与逆流塔不同,结合其传热传质特性,在计算分析中应用烩差法,并简化了空气流动过程,忽略了湿空气其他参数,只考虑空气的烩,对填料区域采用二维网格模型,分析计算横流塔的传热传质过程。

1983年,Sutherland完善了Merkel烩差法,研究了蒸发带走的水量对计算结果的影响。研究表明,冷却塔的尺寸计算结果是,Merkel给差法的计算结果比实用中的测试值大;考虑水损失的方法计算精度更高。

1988年,D·J-Benton等依据填料塔的传热传质过程,对各环节的传递方程,用有限积分法进行推导,得到了更准确的数学模型。

1992年,B.Givoni提出了自然通风喷雾型冷却塔,在原有自然通风冷却塔型冷却塔的基础上在冷却塔下部增加了喷雾装置,提高了塔的整体冷却能力,并探讨了空气温湿状态对冷却效率的影响。

1996年,M.A.AL-NIMR提出了一个描述逆流冷却塔动态热行为的数学模型,考虑了显热和潜热传递过程。由此模型,在稳态条件下,推导了设计塔高的数学指标,并可使热流体得到充分冷却。

1988年,Jacek Blocki对柱承双曲线形简体进行了热应力分析,在实测数据的基础上,主要研究了塔底部的热应力集中的问题,为冷却塔的工程设计提供有益参考。

1998年,BEDEKAR等研究了机械通风逆流冷却塔中薄膜填料,在5个热水流量、5个进风速度和4个进水温度组合的100种工况下,研究了冷却效率与出塔水温的关系,结果表明:随水气比增加,冷却塔的冷却效率呈下降趋势,即气水比越大,出口水温越高。

2000年,Goshayshi等研究了在顺排和叉排及不同横纵节径比的条件下,塔中的传质特性和压降特性。根据测量结果,拟合了传质系数和压损关于喷淋量和空气质量流量的数学表达式。

2005年,Kloppers等以填料为研究对象,对三种类型的填料分别进行了实验分析,拟合了Me和填料高度关于热水体积力流量、空气的体积流量和水进口温度的数学关联式。

2009年,Lemouaril24等对横流塔进行了实验研究,拟合喷淋量和空气体积流量与传质系数的数学关系式。实验结果表明,喷淋量不变,随空气流量增大,水的蒸发量呈现先增加后趋于稳定的趋势。

2010年Lemouari等对冷却塔中管束PR布置和BDR布置两种布置方式进行了实验研究,表明两种不同布置方式各有利弊,前者冷却效率高,后者可冷却的水量多。

2012年,Chen等针在总结了前人研究后,在热水温度37°C~43℃,环境空气湿球温度21°C~26℃,气水比0.5~0.8时,拟合出冷却数关于喷淋密度、气水比和进塔水温的数学关联式,跟前人拟合的关联式相比,其计算结果精准度更高。

2014年,Wanchai Asvapoositkul等人,对干湿联合冷却塔进行了数值计算和实验分析,比较了不同工况下冷却塔的换热性能和能效比。对这类冷却塔的生产制造,提供了宝贵的技术资料。

2015年,Pranab Kumar Mondal等基于自然通风湿式冷却塔的实验研究,主要研究了横风对冷却能力的影响。在横风作用下,得到了进口水温、进口水流量和风速对温降、冷却效率及塔特征比的影响,发现有横风时温降和冷却效率分别降低4%、4.5%。

2016年,Joao C.Pozzobon等人,按照与真实横流塔1:20的蒸发量,建立了实验装置,研究了多孔介质型捕雾器在横流塔中的收水效果,结果表明使用诸如泡沫金属之类的非结构化材料可以显著提高收水效率。

横流冷却塔.png