比热容对闭式冷却塔选型的影响

日期：2017-05-04            来源：江苏华塔            人气：

闭式冷却塔也称为密闭式冷却塔和封闭式冷却塔，在工业冷却中起着越来越重要的作用。闭式循环中，一般冷却的介质是水或水的混合物，所以一般要计算热量，就需要了解比热容这个概念。今天小卫给大家介绍一下比热容以及在闭式冷却塔选型过程中起着怎样的作用。

一、定义

一定质量的一物质，在温度升高时，所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比，称做这种物质的比热容(比热)，用符号c表示。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J /(kg·K) ]或焦耳每千克每摄氏度[J /(kg·℃)]。J是指焦耳，K是指热力学温标，即令1千克的物质的温度上升（或下降）1开尔文所需的能量。Q为吸收（或放出）的热量；m是物体的质量，ΔT是吸热（或放热）后温度所上升（或下降）值，初中的教材里把ΔT写成Δt，其实这是不规范的（我们生活中常用℃作为温度的单位，很少用K，而且ΔT=Δt，因此中学阶段都用Δt，但国际或更高等的科学领域仍用ΔT）。物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比热容三种。定压比热容Cp：是单位质量的物质在压力不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。定容比热容Cv：是单位质量的物质在容积（体积）不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的能量。饱和状态比热容：是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。

二、单位

比热容的单位是复合单位。在国际单位制中，能量、功、热量的主单位统一为焦耳，温度的主单位是开尔文，因此比热容的国际单位为J/(kg·K)，读作“焦[耳]每千克开[尔文]”。国际单位或为J/(kg·℃），读作“焦[耳]每千克摄氏度（[]内的字可以省略。）常用单位：J/(kg·℃）、J/(g·℃）、kJ/(kg·℃）、cal/(kg·℃）、kcal/(kg·℃）等。注意摄氏度和开尔文仅在温标表示上有所区别，在表示温差的量值意义上等价，因此这些单位中的℃和K可以任意互相替换。例如“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。

三、计算

设有一质量为m的物体，在某一过程中吸收（或放出）热量ΔQ时，温度升高（或降低）ΔT，则ΔQ/ΔT称为物体在此过程中的热容量（简称热容），用C表示，即C=ΔQ/ΔT。用热容除以质量，即得比热容c=C/m=ΔQ/mΔT。对于微小过程的热容和比热容，分别有C=dQ/dT，c=1/m*dQ/dT。因此，在物体温度由T1变化到T2的有限过程中，吸收（或放出）的热量Q=∫（T2,T1）CdT=m∫（T2,T1）cdT。一般情况下，热容与比热容均为温度的函数，但在温度变化范围不太大时，可近似地看为常量。于是有Q=C(T2-T1）=mc(T2-T1）。如令温度改变量ΔT=T2-T1，则有Q=cmΔT。这是中学中用比热容来计算热量的基本公式。

在英文中，比热容被称为：Specific Heat Capacity(SHC）。

用比热容计算热能的公式为：能量=质量×比热×温度变化，可简写为：Q=cmΔt。

与比热相关的热量计算公式：Q=cmΔT 即Q吸（放）=cm(T初-T末） 其中c为比热，m为质量，Q为能量热量。吸热时为Q=cmΔT升（用实际升高温度减物体初温），放热时为Q=cmΔT降（用实际初温减降后温度）。或者Q=cmΔT=cm(T末-T初），Q>0时为吸热，Q<0时为放热。

Q吸=cm（t-to）Q放=cm（to-t）：c表示比热容.m表示物体的质量，to表示物体的初温，t表示物体的末温，(△t:物体变化温度，即t-t0)。这是用来计算物体温度升高时的公式。若物体降低时，则是用物体的初温度减去末温度。

四、闭式冷却塔选型中的实用

液态水的定压比热容经常会被用来计算吸收或放出的热量，水作为最常见的物质，它的比热数据较易获得，当实验要求精度不高时，可近似认为常压下水的定压比热为4.186kJ/KG.K。

江苏华塔某一项目选型要求如下：冷却水设计水量：250m³/h，循环冷却回水温度：t1=55℃，循环冷却给水温度：t2=42℃，温差：△t=13℃，湿球温度参考：28.6℃，选型过程如下：

1.确定水温差降55℃-42℃=13℃

2.确定逼近度（出水温度与湿球温度之间的温度差）42℃-29℃=13℃；

3.排热系数：查表可知湿球29℃时逼近度13℃，对应的排热系数=0.24

4.计算热负荷：水量（L/s）*温降（℃）*4.186=3754.8kw

5.修正后负荷：负荷*排热系数=901kw。根据热量守恒定理，只要找到对应热量的闭式冷却塔即可。

以上小卫给大家归纳了几点，供大家参考。江苏华塔冷却技术有限公司专注于工业冷却装备的研发、制造与服务，产品包含介质冷却、空冷却及混合型联合冷却系统。华塔以高品质的产品和专业的服务使冷却系统变得更节能环保、高效、可靠耐用和便捷，持续地为客户创造最大价值。

详细请参考江苏华塔冷却技术有限公司编写的《闭式冷却塔选型参考说明书》。