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冷卻塔設計選型與降噪處理方法

作者:admin 發布日期:2020/8/1 關注次數: 二維碼分享

冷卻塔是什麽?

冷卻塔

利用空氣同水的接觸(直接或間接)來冷卻水的設備。是以水為循環冷卻劑,從一個係統中吸收熱量並排放至大氣中,從而降低塔內溫度,製造冷卻水可循環使用的設備。這次課件主要介紹冷卻塔的設計與選型及降噪處理,幫助大家更深刻了解冷卻塔。


冷卻塔的結構組成及功能:

支架和塔體:外部支撐;填料:為水和空氣提供盡可能大的換熱麵積;冷卻水槽:位於冷卻塔底部,接收冷卻水;收水器:回收空氣流帶走的水滴;進風口:冷卻塔空氣入口;百葉窗:平均進氣氣流,保留塔內水分;淋水裝置:將冷卻水噴出;風機:向冷卻塔內送風;軸流風扇用於誘導通風冷卻塔;軸流/離心風扇用於強製通風冷卻塔。


冷卻塔的選型


應測量的參數:空氣濕球溫度、空氣幹球溫度、冷卻塔進水溫度、冷卻塔出水溫度、排氣溫度、泵和電機運行參數、水流速度、空氣流速;

運行參數:冷卻水溫差、冷幅、效率、冷卻塔容量、補給水量、冷卻水流量、選型、冷卻塔選型設計問題。

1.冷卻水溫差:入口溫度出口溫度大溫差 = 高性能

2.冷幅:冷卻塔出水溫度與入口空氣濕球溫度的差值:小冷幅 = 高性能

3.效率:


4. 冷卻塔容量冷卻塔容量單位為“千卡每小時”或者“冷噸”。冷卻塔容量=冷卻水質量流量×水的比熱容×溫差。大容量=高性能


5.補給水量計算

蒸發損失水量(EE = Q/600=T1-T2×L/600E 代表蒸發水量 (kg/h) Q代表熱負荷(Kcal/h)600代表水的蒸發潛熱(Kcal/h)T1代表入水溫度(℃)T2代表出水溫度(℃)L代表循環水量(kg/h)。飛濺損失水量(C):冷卻塔之飛濺損失量依冷卻塔設計型式、風速等因素決定之。一般正常情況下,其值約等於循環水量的0.1~0.2%左右。定期排放水量損失(D):定期排放水量損失須視水質或水中固體濃度等因素決定之。一般約為循環水量之0.3%左右。M=E+C+D蒸發損失水量(E),飛濺損失水量(C),定期排放水量損失(D)。冷卻塔用於空調時,溫度差設計在5℃,此時冷卻塔所須之補給水量約為循環水量的2%左右。


6.冷卻水流量
K·Q=C·M·ΔTK:估算係數Q:機組特大製冷量C:水的比熱容ΔT:供回水溫差M:冷卻水質量流量壓縮式製冷機組大製冷量的1.3倍;吸收式製冷機組(溴化鋰)製冷量的2.5倍。


例題:一項用一台640RT冷水機組的工程冷卻塔水流量和補水量。

補水量m=M·2=140kg/s·2=2.8kg/s


1、冷卻塔耗能的決定因素:風機功率,冷卻水流量,冷卻水補水量?

2、冷卻塔的溫度工況,什麽溫度下效率經濟型好?


冷卻塔的進水溫度根據使用情況的不同有所不同,例如中央空調冷凝器的出水溫度一般為30-40℃,而冷卻塔的出水溫度一般為30℃。冷卻塔理想冷卻溫度(回水溫度)溫度為高於濕球溫度2-3℃,這個值叫逼近度,逼近度越小,冷卻效果越好,冷卻塔越經濟。

3、開式和閉式對比開式:首期的投入比較的少,但是運營成本較高(水耗、電耗)。閉式:本設備適合在幹旱、缺水、沙塵暴頻發地區等惡劣環境中使用。能冷卻介質多水、油類、醇類、淬火液、鹽水及化學液等多種介質,介質無損耗和成份穩定。能耗低。缺點:閉式冷卻塔造價為開放式塔的三倍。


冷卻塔降噪處理

冷卻塔噪聲的評價指標

目前,對冷卻塔噪聲有兩種不同的評價指標,其一為針對冷卻塔設計和生產廠家的國家產品標準GB/T7190.1—1997GB/T7190.2—1997《玻璃纖維增強塑料冷卻塔》,標準對不同循環水量與型號的產品規定用戶的國家標準GB3096-2008《聲環境質量標準》,標準對不同環境區域規定了高聲級。


冷卻塔噪聲治理現狀

如果企業按照GB/T7190.1—1997GB/T7190.2—1997限值生產冷卻塔,所有產品都不能滿足國標GB3096—2008對於二類以下地區夜間噪聲≤45~50dB(A)的要求,隻有少數幾種低噸位超低噪聲型號的冷卻塔可以滿足少部分區域夜間噪聲標準的要求。目前冷卻塔的降噪措施並非行之有效,如聲屏障對於低頻波的繞射無能為力,隔聲罩會阻礙氣流流動導致熱濕交換不良,對寬頻噪聲吸聲效果差等,這使得冷卻塔的噪聲控製日益受到人們的重視。因此,冷卻塔周圍的居民和政府的環保部門依據國家環境噪聲標準GB3096—2008要求冷卻塔用戶對冷卻塔產生的噪聲汙染治理。


冷卻塔噪聲聲源冷卻塔噪聲源主要由以下4個部分組成:

1)風機進排氣噪聲;

2)淋水噪聲;

3)風機減速器和電動機噪聲;

4)冷卻塔水泵、配管和閥門噪聲。

聲源屬性:噪聲源為落水區下的巨大圓形水麵,為塔內冷卻落水對池水的大麵積連續的液體間撞擊產生的穩態水噪聲;是機械噪聲、空氣動力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。


聲源特征聲源聲級:80dBA)左右。頻譜:音頻分布呈高頻(100016000 Hz)及中頻(5001000Hz)成分為主的峰形曲線;峰值位於4000Hz左右。聲速:c340m/s。波長:λcf1.36m250 Hz)~0.02 m1000 Hz),以0.085m4000 Hz)為主。兩個主要噪聲源風機噪音:聲波長,穿透能力強,聲音衰減不明顯,治理困難。


空氣在冷卻塔頂導流管內產生湍流和摩擦激發的壓力擾動,產生噪聲,同時槳葉與空氣作用產生振動向外輻射噪聲,風機的空氣動力噪聲是主要聲源。兩個主要噪聲源落水噪音:主要為高頻,治理較為容易。冷卻塔的循環水經填料層自由下落到落水槽,所產生衝擊噪聲。的強度與落水速度的平方成正比。測量的結果表明落水的A聲級噪聲達到70dB,這屬於冷卻塔需治理的噪聲源之一。


聲波的距離衰減規律落水噪聲隨距離的衰減特性符合半球麵波在傳播過程中隨著能量分布的擴大而衰減的規律,其點聲源的距離衰減規律為距離每增加一倍聲能衰減 6dB。用公式表達即為: L1L2=20 lgr2r1式中:L1L2——離聲源邊緣由近及遠二個測點的聲級值,dBr2r1——遠、近二個測點分別到聲源邊緣的距離之比。當 r2r12時,lgr2r1)=0.3010,於是 L1L2= 20 lgr2r1)=6 dB。冷卻塔為點聲源的起始位置根據已有距離衰減實測資料,分析各起始位置d(視進風口為聲源邊緣)的規律可知,視冷卻塔為點聲源的起始位置d可用下式估算: da1/2/4式中:a——冷卻塔麵積,m2


以目前我國常見範圍的 2000 m2的冷卻塔為例,其點聲源起始位置d點(以進風口底緣為起點)為11.18 m。由此可見,設在離塔(以進風口底緣為起點)12 m以外的噪聲測點基本上都可將所有的冷卻塔視為點聲源如按點聲源的距離衰減規律即距離每增加一倍聲能衰減 6dB計,則50m處的聲級應分別為 65.7 71.ldBA):100 m處的聲級應分別為 59.765.ldBA);200 m處的聲級應分別為53.7 59.ldBA),220 m處的聲級用公式推算則應分別為52.958.3 dBA)。這就是噪聲影響範圍(力度)的大致評估,它包含了目前常見的各類大小塔型範圍。


借助此法,777米奇影院便可根據 1025 m處(各塔與其塔型大小相應的點聲源起始位置)以遠測點實測所得聲級,評估各種塔型(單塔)的噪聲影響範圍(力度)。但這隻是一種理想條件下的簡便、粗略的評估方法。


降噪原理:

聲波在傳播過程中遇到障礙時,就會發生反射、透射和繞射三種現象。聲屏障就是在聲源與受聲點之間插入一個設施,用以隔斷並吸收聲源到達受聲點的直達聲波,使部分聲波受阻反射,部分聲波則經吸收衰減後通過屏體透射(極小)和屏頂繞射等附加衰減形式到達受聲點,達到減輕受聲點的噪聲影響、取得降噪效果的目的。


風機低頻噪音治理:

消聲器選擇非常重要,一般消聲器對中低頻噪音效果不明顯,抗性消聲器治理效果好,但頻率選擇性十分強,所以一般選擇阻抗複合式消聲器。阻抗複合消聲器是指將聲吸收和聲反射恰當地組合起來的消聲器。它同時既有阻性消聲器消除中、高頻噪聲和抗性消聲器消除低、中頻噪聲的特性,具有寬頻帶的消聲效果。


落水高頻噪聲治理:

治理相對容易,但要注意隔音治理同時避免影響散熱性能的發揮,雖然消聲器和消聲百葉可以大幅降噪,但要合理設計,及設計時要綜合考慮散熱性能和動力性能。結構不合理就達不到降噪目的,流阻太大會影響冷卻塔工作,降低製冷能力:動力性能設計不好也會增加阻力,甚至會產生混響噪聲,所以治理過程中要綜合考慮。

幾種常見的冷卻塔降噪方法


聲導流片法(消聲彎頭):

消聲導流片法及特點在冷卻塔進風口安裝消聲導流片,通過消聲導流片的消聲作用,來減少冷卻塔噪聲對外界的影響,也稱為消聲器法。理論及試驗表明其降噪量可以達到35dB(A),甚至更高;在降噪量15—2OdB(A)時,與聲屏障造價相當,在20dB(A)以上降噪量時是唯一可選方案;結構緊湊,不占建築物額外場地,基本無須維護。

消聲導流片法(消聲彎頭):

隔聲屏障一般設計為距冷卻塔進風口的距離大於冷卻塔進風口高度,屏障高度等於屏障到進風口的距離。降噪效果一般在10-15dB(A),理論上降噪量可2OdB(A)左右,但存在著聲波繞射問題,在聲影區範圍內降噪量較好,繞射區和聲亮區降噪效果較差,因此實際工程上很難將其影響區內噪聲降低20dB(A);對通風影響不大,維護比較簡單;建設聲屏障的技術要求不高,但對結構要求相當高,並且投資成本隨著高度的增加成倍增加;


隔聲屏障法及特點:

隔聲屏障聲屏障的結構可分為地上和地下二部分,地上部分為厚約 20 cm的屏蔽聲波的巨型、連續板式立麵(包括斜撐),其頂部為扇形吸聲體或內傾式遮簷;地下部分則為承重、抗傾覆(風荷載)的基礎。聲屏障的降噪效果聲波遇到屏障發生的繞射現象會減弱聲屏障的隔聲作用,而繞射能力與聲波的頻率有關,所以聲屏障的降噪效果與聲波的頻率即波長的關係很大。聲屏障對於波長短、不易繞射的高頻波的屏蔽作用十分顯著,可以在屏障後麵形成很長的聲影區;而對於波長、具有很強繞射能力的低頻波的屏蔽作用則十分有限。當然,也可以通過加高屏障的辦法來削弱繞射聲波對受聲點的影響。


由於聲屏障對高頻聲波產生明顯有效的屏蔽作用,而冷卻塔落水噪聲的頻譜以中高頻成分為主,所以采用聲屏障可以取得一定的降噪效果。聲屏障的降噪效果以聲影區中緊挨屏障的局部區域為極好,可達 25 db聲影區以外的降噪聲級則由於中頻繞射聲波的到達而有所反彈,但對於高頻波而言,衰減量一般還可達到 1015dB


然而由於冷卻塔落水噪聲中尚含有中頻成分,所以其降噪效果會有折扣。對於建築外受聲點來說,為取得滿意的降噪效果,在不影響進風的前提下,尚應通過加大屏障高度調節之。安裝隔聲屏障時主要注意的是隔聲屏障離冷卻塔百葉進風口的距離在1m左右以保冷卻塔換氣進風口不受阻,從而使冷卻塔冷卻效果更好。


為防止噪聲繞射而影響消聲導流片的聲學效果,可以在消聲導流片附近安裝一定長度的聲屏障,起到輔助降噪作用。落水消聲法及特點:即在冷卻塔底部水麵以上安裝落水消能降噪材料,從源頭著手降低噪聲源。降噪效果一般在6—10dB(A);初次投資較少,對通風散熱沒有影響;缺點是降噪量較少,部件易損壞,維護工作量大,需要持續投入,並還可能引起凝汽器管子堵塞的問題。落水消能降噪器以六角蜂窩斜管為主體形式,層高18cm,由豎向導入段、無聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段等四個功能段組成。


彈簧減震器的選型方法:

1.彈簧減震器荷重範圍:

選擇設備運轉重量M * 130% /減震器安裝數量N=彈簧減震器載重範圍;例:風機運轉重量為:5噸重;單台風機需要安裝4個彈簧減震器;求單個彈簧減震器的載重是多少?依公式可得:5000公斤 * 130% /4 = 1625公斤根據彈簧減震器的參數,彈簧減震器規格參數即可找到適合該台冷卻塔使用的彈簧減震器規格。


2.設備安裝彈簧減震器數量的確定:

具體辦法如果設備廠家有提供此數據,則依廠方規定;一般情情況下減震器安裝間隔不超過2M,依此可計算出彈簧減震器安裝數量,考慮到設備的穩定性,每個冷卻塔的減震設計為4個。


3.彈簧減震器類型的選擇:

大部分情況下,彈簧減震器的功能和作用都是一樣的,不同類型的減震器的差別在於外形結不同而已。限製型彈簧減震器簡單介紹如下:限製型彈簧減震器的結構特點在於設有限製減震器高度的裝置,這一特點有利於應用在機器運轉重量變化較大的設備,避免減震器安裝後,機器的高度發生較大變化,而引起設備某些結構受到破壞。例:冷卻水塔、水冷機組等大型設備。

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