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冷却盘管是闭式冷却塔的核心部件。闭式冷却塔中的冷却盘管主要利用了间接蒸发冷却的原理,避免了冷却水与空气直接接触,防止水质受到污染。管道清洁可以保证足够有效的换热面积,减少维护费用,延长了设备的使用寿命。由于水质较好,可以为建筑物实现免费供冷,节约运行能耗，冷却盘管结构设计一般都采用试算的方法,非常繁琐,并且准确性有待考察。所以,如何对冷却盘管进行优化设计,使其在满足冷却负荷的前提下,冷却盘管耗用的材料最少,并且风机和水泵的能耗最小,就成为一个重要的问题。
（二）算例分析根据实际问题,建立冷却盘管的优化模型,以下对优化结果进行分析和评价。现以一冷却盘管的优化设计为例,分析在一定运行参数下,结构参数对目标函数的影响趋势。本文所讨论的问题是给定换热量及其他限制条件,使得投资和运行综合费用最小。这是一个非线性约束规划问题,本文根据最优化方法并结合冷却盘管设计,建立优化模型如下：
式中：obj&目标函数;cost&冷却盘管的投资费用与运行费用;st&所受的约束条件;opt.var&选取的优化变量。
2.1、建立目标函数
冷却盘管投资费用是管材耗量与单位质量材料价格的乘积。在盘管的管壁厚度一定的情况下,盘管的管材耗量与换热面积成正比,因此本文以盘管的换热面积作为目标函数之一。运行费用指的是风机和循环水泵的能耗,因此以风机和水泵需要克服的阻力损失作为另一个目标函数。
式中：S&盘管的面积,m2;B&盘管的宽度,m;L&盘管的长度,m;z&盘管的高度,m;Pt&盘管的管间距,m;D0&盘管的外径,m。要确定盘管的面积,其他参数都是已知的,只有高度待求。并且可以根据已知条件求出高度。风机和水泵需要克服的阻力损失最小：
minP=min(P1+P2)=minf(n1,n2,&f,&s,&G,vm)
式：P1&风机需要克服的阻力损失,mmH2O;P2&水泵需要克服的阻力损失,mmH2O;&G&喷淋水密度,kg/(m?h);&f& 风机的效率;&s&循环水泵的效率;vm&冷却盘管中空气的迎面风速,m/s;n1&每排管管数;n2&管排数。
&&&&可由盘管宽度和管间距求出n1。高度确定之&后,可求出n2。&f、&s可查阅相关技术资料得到。&vm可以根据风机风量及盘管的长度和宽度确定。
2.2、选取优化变量
在盘管材料确定的情况下,影响间接蒸发冷却IEC(IndirectEvaporateCooling)性能的主要因素有运行参数和结构参数。本文主要分析运行参数确定的情况下，结构参数对盘管性能的影响。冷却盘管的结构如图1所示。长度包括弯头部分，宽度包括间距。
图1闭式冷却塔盘管结构
2.3、确定约束条件
(1)换热量的限制。
换热量的大小,将直接影响闭式冷却塔盘管的设计结果。换热量增加,则投资费用和运行费用增加。换热量可表示为:
Q=WC(t1-t2)。
式中:Q&换热量,kW;W&冷却水流量,kg/h;C&水的比热,kJ/(kg?℃);t1&冷却水入口温度,℃;t2&冷却水出口温度,℃。冷却水流量W为100t/h,入口温度37℃,出口温度32℃。
(2)气象条件的限制。
影响水分蒸发的主要因素是入口空气的相对湿度。入口空气的相对湿度越小,水蒸发进行的程度就越强。本文以闭式冷却塔的标准设计工况下的干、湿球温度作为计算数据。空气入口处的干球温度为t为3115℃,湿球温度为ts为28℃。
(3)盘管材料的限制。
将闭式冷却塔盘管面积作为目标函数之一,前提是盘管材料已经确定。不同材料的导热系数不同,对换热效果也有一定的影响。理论上采用导热系数大的管材,有利于改善换热效果。但与其他热阻相比,导热热阻仅是其他单项热阻的1/20～1/5。铜管和无缝钢管的导热系数比值约是2∶1,所以采用铜管对换热效果改善不明显。因此一般冷却盘管中选择无缝钢管即可,并且可以大大降低成本。本文算例中管材选择无缝钢管,导热系数&为45W/(m?k)。
(4)喷淋水密度和风机风量的限制。
喷淋水密度按照冷却盘管单位宽度上单位时间内的喷淋水量来确定,为了使水很好地湿润盘管外表面,一般取喷淋水密度在100kg/(m?h)以上,本文取下限值即100kg/(m?h)进行分析。风机风量根据经验取冷却水当量的115倍,即150t/h。
(5)冷却盘管管径的限制。
在管内冷却水流量一定时,流速由盘管管径确定。根据努谢尔特准则和雷诺准则,管内壁界膜换&热系数与管内流速有关。所以,盘管管径对换热效果有影响。根据文献管内推荐流速是0m/s,在设计时要据此选择盘管管径,算例中冷却盘管外径取01021m,内径取01019m。
2.4、求解优化模型
根据前面建立的优化模型并结合文献,采用枚举法求解。因为枚举法可以逐个列举所有的可行解及目标函数值,为计算结果分析和处理提供大量信息。本文为了简化计算过程并保证计算结果准确可靠,利用MATLAB编制了优化设计的计算程序。
（三）结构参数的敏感性分析
为了使设计出的闭式冷却塔盘管在满足换热要求的同时保证使用的材料较少、能耗较低,要具体分析各个结构参数的影响。本文在保证运行参数及其他结构参数不变的情况下,改变一个结构参数,来确定对盘管面积、闭式冷却塔风机和水泵要克服的阻力损失的影响情况(以下简称为对面积和阻力损失的影响)。
3.1、盘管长度对面积和阻力损失的影响
根据大量试算的结果,盘管的宽度为212m,管&间距为01042m保持不变,长度在311～318m变化,得到不同的盘管面积和阻力损失见图2。
从图2可以看出,盘管面积和阻力损失随长度的变化呈现振荡变化。这是因为随着长度的增大,经过计算所需要的高度减小,则管排数减少,在管排数发生变化的那一点阻力损失和盘管面积取极小值,出现了两个波谷。由图2还可以看出,随着长度增加,盘管面积总体呈现增加的趋势,而阻力损失总体则呈现减少的趋势。因此要考虑选取最佳的盘管长度,使盘管面积较小的同时阻力损失也较小。在这个具体的问题中,长度应取面积和阻力损失都处在波谷的值,即312m,315m。最终长度是取何值,则要分析增加盘管面积和减少阻力损失哪个更为经济。经过综合分析制作材料费用、运行能耗及盘管&的冷却能力可知,长度312m比较合适。
3.2、盘管宽度对面积和阻力损失的影响
在盘管长度为312m,管间距为01042m并保持不变时,随着宽度增加,经过计算盘管的高度减小,则管排数减小,所以阻力损失减小,这从图3可以看出。随着宽度增加,盘管的面积出现振荡变化,这是由管排数的变化引起的。由图3还可以看出,随着盘管宽度增加,面积除了出现振荡变化之外,总体还明显呈现增加的趋势。所以要考虑选取最佳的盘管宽度,使盘管面积较小的同时阻力损失也较少。在这个具体问题中,宽度取212m。
3.3、盘管管间距对面积和阻力损失的影响
盘管采用接近正三角叉排的布置形式。如图4所示:相邻三个管子圆心构成近似正三角形。这样可以使喷淋水充分湿润盘管外表面。管间距(用Pt表示)是管径的2倍左右。以下分析不同管间距对面积和阻力损失的影响。
本算例管子外径是01021m,下面取管间距是;01038m、01040m、01042m、01044m、01046m的情况进行分析比较。长度为312m、宽度为212m并保持不变,阻力损失随管间距的变化情况见图5。
从图5可以看出:当管间距增加时,经过计算盘管的高度增加,管排数增加,导致阻力损失增加,盘管的面积呈现振荡变化。管间距为盘管外径的2倍即为01042m时,盘管面积和阻力损失综合达到最小。所以管间距应取盘管外径的2倍。所以,在如前所述的条件下,算例优化设计的最终结果是:盘管的长度312m,宽度212m,管间距01042m。
（四）结论
1、结果显示,在影响闭式冷却塔盘管面积和阻力损失的结构参数中:长度变化时阻力损失和盘管面积都出现振荡变化,这是由管排数变化引起的。长度应该取管排数发生变化的那一点的值,此时盘管面积和阻力损失都取极小值。
2、宽度增加时,阻力损失减小,盘管面积出现振荡变化并且总体增加。宽度不应取较大的值,因为宽度过大使盘管面积明显增加,造成盘管初投资急剧增加。
3、管间距增大盘管高度增大,阻力损失增大,盘管的面积随管间距呈现振荡变化。从变化趋势综合考虑,管间距一般取盘管外径的2倍.广东冷却塔，广东冷却塔生产厂家&
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“冷却塔”&&是指可将水冷却的一种装置。水在其与流过的空气进行热交换、质交换，致使水温下降。
开式冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。基本原理是：干燥（低焓值）的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内；饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热（高焓值）的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水接触的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，即通过与不饱和干空气热传递带走水的显热，部分水蒸发将水中的潜热带走，从而达到给冷却水降温的目地。
闭式冷却塔是利用水和盘管接触，通过管壁热传递换热带走盘管内冷却工质的热量达到冷却目地。闭式冷却塔中的循环水只在冷却塔内部循环与空气换热冷却再与盘管接触带走盘管内工质热量，补水管适当补水，相比于开式冷却塔，闭式冷却塔最明显的特征就是增加盘管，需要冷却的液体工质在钢质盘管内流动不与水直接接触，通过管壁换热。
本公司生产的玻璃钢冷却塔全部为节能型的，因为电机安装容量在国内外同类冷却塔较低。圆形玻璃钢冷却塔适合于工业设备降温，低噪声型冷却塔适合于空调制冷等一般水温的冷却。
哪里有卖冷却塔圆形玻璃钢冷却塔组成及特点
1、塔体受力结构：为钢结构，增设了晶格式多向斜撑整塔刚性好，运行的最大振动幅0.15mm。钢结构采取了加强防腐措施，镀锌后涂环氧沥青漆或氯磺化聚乙烯二道。
2、围护结构：为聚酯玻璃钢，质轻高强耐腐蚀，抗老化。
3、风筒：为动能回收型，气流组织合理、效率高、玻璃钢材质、质轻高强耐腐蚀。
4、风机：叶片材质为环氧玻璃钢，叶片为机翼型，内充填发泡塑料，风机气动合理、风量大、效率高、噪声低、耐腐蚀。
5、减速机：水平卧式、噪声低、效率高、油润骨可靠、检修方便。
6、电机：为清华大学设计的冷却塔专用变扭矩变极变速电机。有防爆和不防爆二种。该变速电机，HBLG3-800，1000型为双速，HBLG3-1200型以上为三速，节能显著，称之为“节能型冷却塔”。该电机可以通过控制柜控制电机转速。变速电机比单速电机以年计可节电40%～50%以上，它运转管理灵活。当气温高、湿度大或用水设备水温降大时，开高速，反之可开中速或低速，晚上气温较低也可开中、低速。此时噪声可下降3～6dB（A）以上。冬季结冰时风机可开低速反转。塔内的气温可迅速消冰，且不损伤风机。开低速也可减少飘水，周围环境不致因结冰形成污染。开高速时，控制柜可自动从低速--中速--高速，降低了起动电流。
&&&&&&&&玻璃钢冷却塔耐腐蚀、强度高、重量轻、体积小、占地少、美观耐用，并且运输、安装和维修都较方便。因而被广&&泛应用于国民经济各部门，对空调、制冷、空压站、加热炉及冷凝工艺等冷却水循环系统尤为适宜。
圆形逆流式玻璃钢冷却塔采用逆流式气热交换技术，填料采用优质的改性聚氯乙烯波片，以扩散淋水面积；通过旋转布水方式，实现布水均匀，增强冷却效果，使其更加运行可靠、耐用、装配方便。
结构特征
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&&&&&&&&（4）风机：由清华大学工程力学系根据系列冷却塔参数设计的低噪声、高效率风机，铝合金板翼型或玻璃钢叶片、噪声小、效率高。
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&&&&&&&&（6）减速装置：采用了涤纶纤维增强氯丁橡胶动力带传动，耐高温、效率高，遇水不伸展，克服了打滑现象，噪声很小。
&&&&&&&&（7）吸声设施：超低噪声型冷却塔在进风口外增加了带吸声材料的屏蔽，并在上下两部装有吸声栅，以达到最大的降噪效果。在上塔体出风口安装了带吸声材料的喇叭口屏蔽及吸声栅，降低了风机及电机传出来的噪声。
&&&&&&&&（8）进风窗：装有玻璃钢百叶片，减少飘水，气流阻力小，特别适合北方地区及全年都需要使用冷却塔的单位。
&&&&&&&&（9）支架：所有风机、填料、进风窗、塔体等处钢支架为装配式，镀锌或涂漆防腐。紧固件都
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