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廣東更創(chuàng)冷卻塔有限公司
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從分子運動理論來說,水的表面蒸發(fā)是由分子熱運動而引起的,分子的運動又是不規(guī)則的,各分子的運動速度大小不一樣,波動范圍很大。當(dāng)水表面的某些水分子的動能是以克服水內(nèi)部對它的內(nèi)聚力時,這些水分子就從水面逸出,進(jìn)入空氣中去,這就是蒸發(fā)。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(fā)散熱的主要原因。所以水的蒸發(fā)散熱是水分子運動的結(jié)果。
水的蒸發(fā)散熱可以在沸騰時進(jìn)行,也可以在低于沸點的溫度下進(jìn)行,而自然界中的蒸發(fā)散熱大都是屬于低于沸點的溫度下進(jìn)行的蒸發(fā)。如濕衣服晾干、潮濕地面變成干燥以及熱水在冷卻塔內(nèi)的冷卻等都是低于沸點的情況下進(jìn)行的蒸發(fā)現(xiàn)象。所以說,當(dāng)水溫<?xì)鉁氐那闆r下,水照樣會得到冷卻,其道理就在于低于沸點下的蒸發(fā)散熱。
從水面逸出去的水分子,相互之間可能進(jìn)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(jìn)行相互碰撞,那么又可能重新進(jìn)入到水中。如果在單位時間內(nèi)逸出水分子多于回到水面中來的水分子,那么水就不斷地蒸發(fā),水溫也就不斷地降低,水就得到冷卻。
水的表面蒸發(fā)因在水溫低于沸點的情況下進(jìn)行的,這時,水和空氣的相交面上存在著蒸氣的壓力差,一般認(rèn)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(fā)到飽和氣層中去,然后再擴散到空氣中去。 設(shè)水面飽和氣層的溫度為t′,水面的溫度為tf ,水滴越小或水膜越薄,那么t′與tf 就越接近。
設(shè)水面飽和氣層的飽和水蒸氣分壓力為P″q ,而遠(yuǎn)離水面的空氣中,溫度為θ時(θ為干球溫度)水蒸氣的分壓力為Pq ,那么它們的分壓力差為:
這個ΔPq 就是水分子向空氣中蒸發(fā)擴散的推動力,只要存在P″q > Pq(即ΔPq 為正值),那么水的表面一定產(chǎn)生蒸發(fā),水一定會冷卻,而與水面的溫度t f 是高于還是低于水面以上的空氣溫度θ無關(guān)。如果說蒸發(fā)所消耗熱量用H β 表示,那么在P″q > P q 的條件下,蒸發(fā)的熱量Hβ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(fā)散熱速度,在冷卻塔內(nèi)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,水分子逸出去的機會越多,蒸發(fā)散熱就越快。而水與空氣的接觸主要在冷卻塔內(nèi)的淋水填料中進(jìn)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?jǐn)U散的推動力為常數(shù),就是不使ΔPq降低下來。如果不迅速地排除逸出水蒸氣分子,就會使空氣中的水蒸氣分壓力Pq升高,使ΔPq =P″q-Pq 值變?。ㄕ舭l(fā)推動力減?。?,不利于蒸發(fā)。所以要保持一定的風(fēng)量和風(fēng)速。 水的蒸發(fā)散熱量可用式(4-2)計算:
式中 Hβ——蒸發(fā)散熱量(kcal/(m2 ·h));
qβ——蒸發(fā)量(kg/(m2 ·h));
λ——汽化熱(kcal/kg ,1kg水的汽化熱為597.3kcal)
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