CN110231069A - 一种冷却塔水量损失的精确测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷却塔水量损失的精确测量方法，首先测量冷却塔的总损失水量，然后测量冷却塔内的风速、空气密度、冷却塔淋水面积和进出冷却塔的空气含湿量，计算得冷却塔蒸发损失水量，最后用总损失水量减去蒸发损失水量和排污损失水量，获得漂滴损失水量，从而实现蒸发损失水量和漂滴损失水量的精确计算。本发明解决了上述技术问题，具有水量损失测量数据精确，测试周期短，能够满足补充水回收漂滴水项目、冷却塔水损失的精确分析和冷却塔设备水工设计的需要的特点，此外，还具有测量方法简单以及便于实施智能化数据采集***的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却塔水量损失的精确测量方法，特别是一种冷却塔漂滴和蒸发损失水量的精确分析方法。
背景技术
冷却塔是工业上常用的主要冷却设备之一，主要是将***在生产过程中的产生的废热通过水介质输送至冷却塔设备，水体在冷却塔设备里放热，然后回收得到冷却后的水体，又被输送至***内循环。携带废热的水体在冷却塔里放热的过程中，将因水体放热而产生的蒸发损失的一部分水体，和不可避免的产生漂滴损失的一部分水体，从冷却塔出口排出。但这样分别从冷却塔排出的循环水体损失了多少。目前没有精确的测试技术，和精确分析过程。
由于现有技术条件不能测量蒸发损失和漂滴损失，也就得不到冷却塔水量损失；因此，目前在实际工程应用中，采用集水池液面水位计对水量进行数据采集和补充水流量计合用，需要通过长时跟踪测试获得冷却塔水量损失的测试平均数。按这样的方法测试时，通常需要较长的测试周期，以达到误差值尽可能的减小。也就是说，现目前的测试方法不能便捷、实时和准确的获得水量损失数据。
在自然通风湿式冷却塔内喷淋补充水回收漂滴的项目，也需要精确、稳定的补充水条件。由于在自然通风湿式冷却塔内设有喷淋补充水的装置，是通过喷淋补充水达到回收漂滴，以减少补充水的使用，为此有必要采取更为精确、实时的冷却塔水量损失数据，进行满足项目需要的补充水条件。
综上，现有冷却塔水量损失的测试的不足主要表现在：
1.现有的冷却塔水量损失数据不够精确、测试时间周期长，不能满足现有实际工程应用中均匀、精确地对冷却塔设备进行补充水作业；
2.不能满足塔内喷淋补充水回收漂滴水项目的需要；
3.不能满足企业对冷却塔水量损失的精确分析的需要；
4.不能满足对冷却塔设备的水工设计等工作的需要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种冷却塔水量损失的精确测量方法。本发明解决了上述技术问题，具有水量损失测量数据精确，测试周期短，能够满足补充水回收漂滴水项目、水量损失的精确分析和冷却塔设备水工设计的需要的特点，此外，还具有测量方法简单的特点。
本发明的技术方案：一种冷却塔水量损失的精确测量方法，首先测量冷却塔的总损失水量，然后测量冷却塔内的风速、空气密度、冷却塔淋水面积和进出冷却塔的空气含湿量，计算得冷却塔蒸发损失水量，最后用总损失水量减去蒸发损失水量和排污损失水量，获得漂滴损失水量，从而实现蒸发损失水量和漂滴损失水量的精确计算。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述总损失水量是通过测量冷却塔集水池的水面表面积、单位时间内集水池内的液位变化量和注入冷却塔循环水***内的补充水流量后计算得出。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述计算用的微分方程为dE＝ W1±Aa*dhw；其中，Aa为冷却塔集水池的水面表面积，单位为m2、dhw为单位时间内集水池内的液位变化量，单位为m/h、W1为注入冷却塔循环水***内的补充水流量，单位为m3/h、dE为冷却塔总损失水量，单位为m3/h，当单位时间内液位是升高时，Aa*dhw为负号，反之为正号。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述单位时间内集水池内的液位变化量，是根据流体静力学压力传导原理，通过在集水池设置的液位计，采用人工或智能化数据采集***获得。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述智能化数据采集***为超声波液位测量仪或雷达液位计。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述冷却塔蒸发损失水量计算用的公式为de＝(d2-d1)*υρA；其中，de为蒸发损失水量，单位为kg/s、d1为进入冷却塔的空气的含湿量，单位为kg/kg DA、d2为排出冷却塔的空气的含湿量，单位为kg/kg DA、υ为冷却塔内的风速，单位为m/s、ρ为冷却塔内的空气密度，单位为kg/m3、A为冷却塔淋水面积，单位为m2。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述υ＝((υ1+υ2+υ3)/3+0.1) /2，其中υ1、υ2和υ3分别为连续测量的三次的冷却塔内的风速，单位为m/s。
前述的冷却塔水量损失的精确测量方法，所述排污损失水量通过集水池排污通道的流量表直接测量。
本发明的有益效果
1、本发明通过是先测量冷却塔的总损失水量，然后测量塔内风速、空气密度、冷却塔淋水面积和进出冷却塔的空气含湿量，计算蒸发损失水量，最后通过总损失水量减去蒸发损失水量和排污损失水量计算得出漂滴损失水量，从而对造成损失水量的各个部分进行分析，使测试结果更加精确，能够满足补充水回收漂滴水项目、冷却塔水量损失的精确分析和冷却塔设备水工设计的需要；
2、本发明冷却塔总损失水量的获得只需要测量集水池水位变化、集水池面积以及补充水的流量即可，而蒸发损失水量只需要测量进出冷却塔的空气含湿量、风速、空气密度和冷却塔淋水面积并进行计算即可，测量过程简单，方便，且可实时检测、测量和计算，具有测量方法简单，测试周期短的优点。
附图说明
附图1为本发明测量方法的一种集水池液位测量装置。
附图2为本发明测量方法的另一种集水池液位测量装置。
附图标记说明：1-虹吸管，2-U形管水位测量计，3-L形管水位测量计， 4-智能化数据采集***。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1：冷却塔水量损失的精确测量方法，步骤如下：
(1)利用传统的面积测量的方法测量冷却塔集水池的水面表面积Aa，单位为m2、利用附图1所示的L形管水位测量计3或附图2所述的U形管水位测量计2人工测量单位时间内集水池内的液位变化量dhw，单位为m/h，另外，用流量计测量注入冷却塔循环水***内的补充水流量W1，单位为m3/h，然后通过微分方程dE＝W1±Aa*dhw计算获得冷却塔总损失水量dE，单位为 m3/h；
其中，当单位时间内液位是升高时，Aa*dhw为负号，反之为正号；
(2)利用湿度测量仪测量进入冷却塔的空气的含湿量d1和排出冷却塔的空气的含湿量d2，单位为kg/kg DA，并用风速仪测量冷却塔内的空气流速υ，单位为m/s，利用常规面积测量方式测量冷却塔淋水面积A，单位为 m2，再通过公式de＝(d2-d1)*υρA获得冷却塔的蒸发损失水量de，单位为kg/s；ρ为冷却塔内的空气密度，单位为kg/m3；
(3)利用冷却塔总损失水量dE减去蒸发损失水量de和排污损失水量 (在测量时，排污损失水量通常为0，如果有排污情况，则直接通过安装在排污管道上的流量表进行测量即可)，获得漂滴损失水量，从而精确得到冷却塔循环水的蒸发损失水量和漂滴损失水量。
实施例2：冷却塔水量损失的精确测量方法，步骤如下：
(1)利用传统的面积测量的方法测量冷却塔集水池的水面表面积Aa，单位为m2、利用附图2所述的智能化数据采集***4(超声波液位测量仪或雷达液位计)智能化测量单位时间内集水池内的液位变化量dhw，单位为m/h，另外，用流量计测量注入冷却塔循环水***内的补充水流量W1，单位为m3/h，然后通过微分方程dE＝W1±Aa*dhw计算获得冷却塔总损失水量dE，单位为 m3/h；
其中，当单位时间内液位是升高时，Aa*dhw为负号，反之为正号；
(2)利用湿度测量仪测量进入冷却塔的空气的含湿量d2和排出冷却塔的空气的含湿量d1，单位为kg/kg DA，并用风速仪连续三次测量冷却塔内的空气流速υ1、υ2和υ3，利用公式υ＝((υ1+υ2+υ3)/3+0.1)/2计算得出平均空气流速υ(其中0.1为最低风速)，单位为m/s，利用常规面积测量方式测量冷却塔淋水面积A，单位为m2，再通过公式de＝(d2-d1)*υρA获得冷却塔的蒸发损失水量de，单位为kg/s；ρ为冷却塔内的空气密度，单位为kg/m3；
(3)利用冷却塔总损失水量dE减去蒸发损失水量de和排污损失水量 (在测量时，排污损失水量通常为0，如果有排污情况，则直接通过安装在排污管道上的流量表进行测量即可)，获得漂滴损失水量，从而精确得到冷却塔循环水的蒸发损失水量和漂滴损失水量。
应用实例：
2017年2月在贵州盘江精煤股份有限公司火铺矸石发电厂实施了对冷却塔水量损失的精确测试。该发电厂的2座自然湿式冷却塔高60m，集水池平面直径42m，淋水面积为2*1000m2，额定循环水流量为9720m3/h。
测试时，该厂未有排污损失水量，为此，冷却塔水量损失就简化为等于蒸发损失和漂滴损失的水量。
实施方式为，首先在补充水管道安装了流量计，然后，将一段透明软管注满清水，排出管内的空气后，将透明软管的一端置于集水池内一定深度的水里，另一端与循环水机房内的U型管液位计(如附图2所示)的一端相连接，并且液位计的安放高度与集水池高度相等，约在同一水平面。这时，根据流体静力学压力传导原理，U型管液位计显示出集水池液位的数据，U型管液位计刻度尺为1m钢直尺，最小刻度为1mm，显示精度为±1mm。
表1:测试数据汇总
注：1.液位数据在计算时，当时数据减前一个数据得到液位变化量；2. 塔内风速采用平均值＝(测试平均值+最小按0.1m/s)/2。3.循环水流量为两座塔的，计算时按9720*0.85/(2*3.6)＝1147kg/s。
结果分析
塔出口总损失水量，根据未补充水时，集水池单位时间内液位的变化获得；补充水时，液位升高/降低，补充水量减/加液位变化相应的水量。具体按下式获得：
测量冷却塔集水池的水面表面积Aa，单位为m2、测量单位时间内集水池内的液位变化量dhw，单位为m/h，另外，用流量计测量注入冷却塔循环水***内的补充水流量W1，单位为m3/h，然后通过微分方程dE＝W1±Aa*dhw计算获得冷却塔总损失水量dE，单位为m3/h；其中，当单位时间内液位是升高时，Aa*dhw为负号，反之为正号；
根据电厂提供的两座相同尺寸冷却塔集水池面积为Aa＝1384.74m2，在未补充水时，集水池液位下降1mm(0.001m)，则相应的单位时间内集水池容积水量的变化量dV＝(Aa*dhw)*2＝(1384.74*0.001)*2＝2.77m3。
根据对集水池液位的测试结果，计算得冷却塔水损失量在不同时间段，有不同的水损失量见表2。
表2:测试液位数据计算表
注：水损失量为总损失水量，一座湿塔损失水量为总量的一半。
这表明在工程应用中的冷却塔运行过程，循环水流量和温度等运行参数稳定的条件下。塔出口水量损失是变化的，在液位下降值最大的7-8点之间，液位下降44-38.8＝5.2cm/h(0.052m/h)，集水池液位相应的下降容积水量为144m3/h，13-14点之间的水损失量次之，8-9点之间液位变化最小为 2.2cm/h，液位下降容积水量为60.9m3/h，不是一个常数。
测试结果显示，从早上7点至16点，液位下降值最大的7-8点之间，液位下降44-38.8＝5.2cm(0.052m)，集水池液位相应的下降容积水量为 0.052*2*42*42*3.14/4＝144m3/h，13-14点之间的水损失量次之，8-9点之间液位变化最小为2.2cm，液位下降容积水量为60.9m3/h，该时段，流量计显示进入冷却塔循环水***的补充水量为21m3/h，合计该时段冷却塔水量损失为60.9+21＝82m3/h。
蒸发损失水量的测量结果如表3所示。
注：(1)de为含湿量差计算的数据；de *为蒸发损失方程的计算数据；de #为蒸发损失经验公式的数据。(2)数据来自表1和表2。(3)“*”表示使用式 (3-7)计算。(4).Δ＝(de *-de.)/de **100％。(4).Ee为经验公式获得；Ee *为精确计算结果。
表3显示，漂滴的精确分析结果最大为7.9kg/s，最小为0.25kg/s；与经验公式的误差，最大的漂滴精确数据是经验公式计算数据的约3.5倍，最小的是经验公式数据的10％，可见精确计算的Ee的变化范围较大，不是常数。
含湿量差所得de显示最大数据为第1组的为12.11kg/s；最小的为9.35 kg/s。两种精确分析蒸发损失的计算结果较接近，最大误差为3.1％，最小为0.54％。经验公式的结果与含湿量差的结果最大误差为第7组的 (13.53-11.94)/13.53*100％＝11.75％；最小为第2组为0.9％。
这样的测试结果显示，在运行参数稳定的条件下，冷却塔蒸发损失和飘滴损失也将是随着环境条件的变化而变化的。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：首先测量冷却塔的总损失水量，然后测量冷却塔内的风速、空气密度、冷却塔淋水面积和进出冷却塔的空气含湿量，计算得冷却塔蒸发损失水量，最后用总损失水量减去蒸发损失水量和排污损失水量，获得漂滴损失水量，从而实现蒸发损失水量和漂滴损失水量的精确计算。
2.根据权利要求1所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述总损失水量是通过测量冷却塔集水池的水面表面积、单位时间内集水池内的液位变化量和注入冷却塔循环水***内的补充水流量后计算得出。
3.根据权利要求2所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述计算用的微分方程为dE＝W1±Aa*dhw；其中，Aa为冷却塔集水池的水面表面积，单位为m2、dhw为单位时间内集水池内的液位变化量，单位为m/h、W1为注入冷却塔循环水***内的补充水流量，单位为m3/h、dE为冷却塔总损失水量，单位为m3/h，当单位时间内液位是升高时，Aa*dhw为负号，反之为正号。
4.根据权利要求2或3所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述单位时间内集水池内的液位变化量，是根据流体静力学压力传导原理，通过在集水池设置的液位计，采用人工或智能化数据采集***获得。
5.根据权利要求4所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述智能化数据采集***为超声波液位测量仪或雷达液位计。
6.根据权利要求1所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述冷却塔蒸发损失水量计算用的公式为de＝(d2-d1)*υρA；其中，de为蒸发损失水量，单位为kg/s、d1为进入冷却塔的空气的含湿量，单位为kg/kg DA、d2为排出冷却塔的空气的含湿量，单位为kg/kg DA、υ为冷却塔内的风速，单位为m/s、ρ为冷却塔内的空气密度，单位为kg/m3、A为冷却塔淋水面积，单位为m2。
7.根据权利要求6所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述υ＝((υ1+υ2+υ3)/3+0.1)/2，其中υ1、υ2和υ3分别为连续测量的三次的冷却塔内的风速，单位为m/s。
8.根据权利要求1所述的冷却塔水量损失的精确测量方法，其特征在于：所述排污损失水量通过集水池排污通道的流量表直接测量。
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