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如何加快冷卻塔水的蒸發散熱速度
詳細內容:

    水在冷卻塔中進行冷卻的過程中,把水形成很小的水滴或極薄的水膜,擴大水與空氣的接觸面積和延長接觸時間,是加強水的蒸發汽化,帶走水中的大量熱量,所以水在冷卻塔中冷卻的過程是傳導散熱和蒸發散熱的過程。

    從分子運動理論來說,水的表面蒸發是由分子熱運動而引起的,分子的運動又是不規則的,各分子的運動速度大小不一樣,波動范圍很大。當水表面的某些水分子的動能是以克服水內部對它的內聚力時,這些水分子就從水面逸出,進入空氣中,這就是蒸發。由于水中動能較大的水分子逸出,那么余下來的其他水分子的平均動能減小,水的溫度也隨之降低,使水得到冷卻,這就是蒸發散熱的主要原因。所以蒸發散熱是水分子運動的結果。

    水的蒸發散熱可以在沸騰時進行,也可以在低于沸點的溫度下進行,而自然界中的蒸發散熱大都是在低于沸點的溫度下進行的蒸發。熱水在冷卻塔內的冷卻是在低于沸點的情況下進行的蒸發散熱現象。從水面逸出的水分子,相互之間可能進行碰撞,或者逸出去的水分子與空氣中已有的水分子之間進行相互碰撞,那么又可能重新進入到水中。如果在單位時間內逸出水分子多于回到水面中的水分子,那么水就不斷蒸發,水溫也就不斷地降低,水就得到冷卻。

    水的表面蒸發因在水溫低于沸點的情況下進行,這時,水和空氣的相交面上存在著蒸氣的壓力差,一般認為水與空氣的接觸中,在其交界面處存在著一層極薄的飽和氣層,稱為水面飽和氣層。水首先蒸發到飽和氣層中去,然后擴散到空氣中去。

    設水面飽和氣層的溫度為t1,水面的溫度為tf,水滴越小或水膜越薄,那么t1與tf就越接近。設水面飽和氣層的飽和水蒸汽分壓力為p1,而遠離水面的空氣中,溫度為t時(t為干球溫度)水蒸氣的分壓力為p2,那么它們之間的分壓力差為:△p=p1-p2

    這個△p就是水分子向空氣中蒸發擴散的推動力,只要存在p1﹥p2(即△p為正值),那么水的表面一定產生蒸發,水一定會冷卻,而與水面的溫度tf是高于還是低于水面以上的空氣溫度t無關。如果說蒸發所消耗熱量用H表示,那么在p1﹥p2的條件下,蒸發熱量H總是由水面跑向空氣,水中的熱量總是減小的。

    為加快水的蒸發散熱速度,在冷卻塔內要采取以下兩條措施:

    1.增加熱水與空氣之間的接觸面積。接觸面積越大,水分子逸出的機會越多,蒸發散熱就越快。而水與空氣的接觸主要是在冷卻塔內的淋水填料中進行,則一方面要求水在淋水填料中形成的水滴越小越好、水膜越薄越好;另一方面要求填料本身越薄越好,即填料的面積越大越好(填料越薄,總面積越大)。

    2.提高填料中水膜(或水滴)水面空氣流動的速度,使從水面逸出的水蒸氣分子迅速地擴散到冷卻塔外部的空氣中去,維持擴散的推動力為常數,就是不使△p降低下來。如果不迅速地排除逸出的水蒸氣分子,就會使空氣中的水蒸氣分壓力p2升高,使△p=p1-p2值變小(蒸發推動力減小),不利于蒸發。所以要保持一定的風量和風速。

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