组件 151：蒸发冷却器

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组件 151：蒸发冷却器

规格

管道连接
1	空气/气体进口
2	空气/气体出口
3	进水口
4	出水口
5	NTU 的逻辑进口（M5）

通用用户输入值特征曲线应用物理公式参考示例

通用

组件 151 蒸发式冷却器可用于模拟一种通过蒸发液态水来降低空气或气体流温度的装置。从空气/气体流中吸收的热量等于水的相变所消耗的蒸发热。由于这个过程是由从液体到气态的质量传输速率控制的，所以冷却器的效能有两个关键因素：质量转移系数 β（主要由流动湍流驱动），以及流体的表面积（可以通过适当地塑造金属板/封装来最大化，水通过这些金属板交叉流动到空气/气体中）。如果--如工业应用中的典型应用--多余的水返回到进水口，空气/气体流的湿球温度代表了出口温度的最低值，而这个过程可实现的最大温度变化受到空气/气体流的饱和度的限制。

用户输入值

FMODE	设置计算模式的标志设计/非设计如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 全局 =1: 局部非设计（即总是非设计模式，即使选择了全局设计模式） =-1: 局部设计（即总是设计模式，即使选择了全局非设计模式）
FFU	开关开/关如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 关闭（空气/气体：出口=进口；水流量：M = 0) =1: 打开
FDES	设置设计模式的标志如父工况（子工况为可选项）表达式 =1: 使用 EFF（效能 EFF = （T1 - T2）/（T1 - T_湿球）） =2: 使用 RHUM （给定出口相对湿度） =3: 期望的出口温度（T2） =4: 出口温度由外部设定
EFF	预期效能 (T1 - T2)/(T1 - T_湿球)
RHUM	预期的出口相对湿度
T2	预期的空气/气体出口温度
COC	浓度循环（=再循环水中的盐/矿物质浓度与补水中的浓度之比）
NTU	转移单元的数量（NTU = β * A / M1_dry）（预留给以后的版本，不使用）
HLR	通道/封装的高度和长度比（水沿宽度均匀分布）（预留给以后的版本，不使用）
DP12	空气/气体进口和出口之间的压降
FEFFOD	非设计效能计算算模式的标志，其中 EFF = (T1 - T2)/(T1 - T_{wet bulb}), 和 EFFX = (delta x_{H2O actual}/delta x_{H2O max}) 其中 x_{H2O max} 为饱和湿度比如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 常数 EFF = EFFN （如同设计的）效能 =1: EFF = CEFF * EFFN （使用特征线 CEFF（VM1 / VM1N）作为效能修正系数） =2: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CFBABAN(VM1/VM1N)^BAEXP （即 βA 与体积流量相关；使用特征线 CFBA（VM1/VM1N）作为 βA 函数修正系数） =3: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CBABAN （使用特征线 CBA（VM1/VM1N）为 βA 修正系数）
BAEXP	作为（VM1 / VM1N）函数的 β*A 的非设计指数
FDP12OD	用于非设计压降计算的标志如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 常数 DP12 = DP12N =1: 取决于体积流量和密度（~rho * VM^2）
EFFN	标称效率 (T1 - T2)/(T1 - T_湿球)
VM1N	标称体积进口流量
V1N	空气/气体进口的标称比容
DP12N	标称空气/气体侧压降
BAN	标称 βA （传递质量系数表面积）
NTUN	标称转移单位数量（NTU）（未使用）

标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中，实际的非设计值参考这些量。

一般来说，所有的输入需要可见。通常会提供默认值。

更多关于输入域的颜色和描述的信息，请参见编辑组件\规格值。

关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息，请参见通用\接受标称值。

特征曲线

特征线 1: CEFF: 冷却器的效能修正 = f (VM1/VM1N)

     X-轴        1       体积流量比                 第一点
                    2        体积流量比                第二点
                    .
                    N       体积流量比                 最后一点

     Y-轴      1       效能修正系数          第一点
                    2        效能修正系数          第二点
                    .
                    N        效能修正系数         最后一点

特征线 2: CFBA: beta*A*(VM1/VM1N)^BAEXP 修正 = f (VM1/VM1N)

     X-轴         1       体积流量比                 第一点
                      2      体积流量比                第二点
                    .
                    N       体积流量比                 最后一点

     Y-轴    1       beta*A 函数修正系数          第一点
                    2        beta*A 函数修正系数          第二点
                    .
                    N       beta*A  函数修正系数         最后一点

特征线 3: CBA: beta*A 修正 = f (VM1/VM1N)

     X-轴       1       体积流量比                 第一点
                      2      体积流量比                第二点
                    .
                    N       体积流量比                 最后一点

     Y-轴        1       beta*A 修正系数          第一点
                    2        beta*A 修正系数          第二点
                    .
                    N       beta*A  修正系数         最后一点

物理应用

能量平衡模型

蒸发式冷却器的质量和能量平衡是在考虑到与空气/气体流交叉再循环的水流蒸发的情况下解决的。由于再循环的水流明显大于补偿排污的补水和蒸发的水量，可以假设再循环的水处于相平衡温度（=湿球温度）。因此该温度构成了流经该设备的空气/气体流可达到的最低出口温度，而冷却效能可以量化为空气/气体流的实际温度变化与最大温度变化的比率。

从质量和能量平衡中，可以分别确定实际出口条件和空气/气体出口处的理想饱和状态的湿度比，质量传递效能 EFFX 可以计算如下：

设计计算

质量平衡方程：
	M1 + M3 = M2 + M4
	M2 = f(EFFX) = f(EFF) 分别取决于设计中的 FDES 和非设计中的 FEFFOD 方式
	M4 = (M2 - M1)/(COC -1) ; COC= 再循环水中的盐/矿物质浓度与补水中的浓度之比；COC > 1

在设计模式下，空气/气体出口温度 T2 可以通过各种设计方法 FDES 定义：

效能 EFF

出口相对湿度 RHUM

出口温度 T2

T2 由外部设定

在所有这些情况下，质量和能量的平衡可以用各自的输入值来关闭，而质量传递效能 EFFX 可以从进口、出口和饱和条件中确定。由于蒸发过程也可以用传递质量定律来描述，β 是考虑到过程中流动条件的传递质量系数，A 是可用于相变的表面积，所以传递质量效能也可以用以下公式来表示。

从这个公式中，可以得出结果 β*A，作为表达蒸发冷却器设计特征的标称值 BAN。

非设计计算

由于水侧的流动条件没有变化，蒸发冷却器的性能特征主要受设备空气/气体侧的流动条件影响，可以表示为当前条件下的进口体积流量与设计点的进口体积流量之比（VM1 / VM1N）。参数 FEFFOD 提供了几个选项来调整蒸发式冷却器的非设计性能特征：

0: 恒定 EFF = EFFN

在所有运行条件下，将使用设计的冷却效能。

1: EFF = CEFF*EFFN

冷却效能将通过特征线 CEFF（VM1 / VM1N）中定义的效能修正系数来调整。

2: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CFBA*BAN*(VM1/VM1N)^BAEXP

设计工况的 β*A 值将用（VM1 / VM1N）的指数函数进行调整，指数 BAEXP 由用户定义，修正系数由特征线CFBA（VM1 / VM1N）定义。

3: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CBA*BAN

设计工况的 β*A 值将用特征线CBA（VM1 / VM1N）中定义的修正系数来调整。

参考文献

Kloppers J.C., Kröger D.G., 交叉流湿式冷却塔传热和传质分析的关键调研, 数值传热, A部分, 46: 785-806, 2004 （Kloppers J.C., Kröger D.G., A Critical Investigation Into the Heat and Mass Transfer Analysis of Cross-Flow Wet Cooling Towers, Numerical Heat Transfer, Part A, 46: 785-806, 2004）

组件显示

显示选项 1

示例

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