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水的冷卻原理
摘要：在濕式冷卻塔中，熱水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去。水向空氣散熱有三種形式：①接觸散熱；②蒸發散熱；③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可忽略不計。兩種不同溫度的物質接觸，熱量從溫度高的一方傳向溫度低的一方，稱為接觸散熱。冷卻塔中，當低溫度空氣通過高溫度水面時，水面會通過接觸散熱，把熱量傳給空氣。
關鍵詞：冷卻塔 麥克爾公式
在濕式冷卻塔中，熱水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去。水向空氣散熱有三種形式：①接觸散熱；②蒸發散熱；③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可忽略不計。
兩種不同溫度的物質接觸，熱量從溫度高的一方傳向溫度低的一方，稱為接觸散熱。冷卻塔中，當低溫度空氣通過高溫度水面時，水面會通過接觸散熱，把熱量傳給空氣。
蒸發散熱通過物質交換完成，即通過水分子不斷擴散到空氣中來完成。水分子有著不同的能量，平均能量由水溫決定。在水表面附近，一部分動能大的水分子，克服鄰近水分子的吸引力，逃出水面而成為水蒸氣。由于能量大的水分子逃離，水面附近的水體能量變小，因此水溫降低，這就是蒸發散熱。一般認為蒸發的水分子，首先在水表面形成一層薄的飽和空氣層，其溫度和水面溫度相同，然后水蒸氣從飽和層向大氣中擴散，擴散的快慢取決于飽和層的水蒸氣壓力和大氣的水蒸氣壓力差，即道爾頓(D0Lton)定律。
1.麥克爾(Merkel)公式
以往計算冷卻塔的水氣參數時，把散熱和散質分開計算，所以計算參數比較多。麥克爾引入了焓的概念，把散熱和散質統一在焓中，減少了計算參數。全世界進行冷卻塔的熱力計算，較廣泛地采用麥克爾公式。
設水傳給空氣流的總熱量為
，則在面積
上的傳熱量為
它以水面飽和空氣層的焓
和濕空氣中的焓
之差，作為從水面向空氣中散熱的推動力。
實際應用于冷卻塔的熱力計算時，由于塔的填料形狀一般較復雜，其表面面積不易精確決定。所以，常用填料體積代替其面積，則上式變為：
式中 
—填料的容積散質系數，
—填料體積，
。
麥克爾公式中的容積散質系數，通常是通過模擬試驗求得。
2.水的冷卻過程
在冷卻塔中水的冷卻過程由水溫、空氣的干球溫度
、濕球溫度
決定。單位面積，單位時間的接觸散熱量為
，蒸發散熱量為
。可分為下圖所示的四種傳熱情況。
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