一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置的制作方法

文档序号：13538942阅读：417来源：国知局

本发明属于冷却塔换热领域，尤其涉及一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置。

背景技术：

冷却塔淋水填料是决定冷却塔性能的最主要的部件之一，其作用是将配水装置出来的高温水经过流道后分散成水膜或细小的水滴，最大限度的增加水与空气的接触面积和时间，确保水和空气进行有效的热质交换。在湿式冷却塔中，淋水填料的冷却效率可达到60％～70％，因此测试填料特性并优化其结构对提高冷却塔换热能力至关重要。

目前工程上常用的填料有斜折波填料、S波形填料、双斜波填料、蜂窝填料和PVC格网填料等，不同型式的填料热力和阻力特性存在一定的差异，市场上的填料产品良莠不齐，因此亟待开发填料特性测试装置来评价填料性能优劣。

填料测试过程中，由于喷头淋水均匀性问题，测试装置中塔体内壁会出现壁流现象，该部分冷却水未实质性参与热交换，数据处理时若未扣除将会造成测试结果偏差。而在现有填料检测试验装置中，对于壁流现象中影响的测试结果，往往是忽视的，这样就无法准确地检测填料的性能。

技术实现要素：

针对上述技术不足，为提高填料性能测试结果准确度，本发明提供了可消除壁流损失、淋水喷头高度可调、结构简单、操作灵活的一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置，包括：进风管道、出风管道、喷淋系统、壁流回收装置、塔体、淋水填料、收水池，喷淋系统包括淋水喷头、定滑轮、移动平轮、定滑轮支架，定滑轮固定在定滑轮支架上，定滑轮支架固定在塔体的上部位置，淋水喷头固定在喷淋支架上，喷淋支架通过绳索与定滑轮连接，喷淋支架外侧设有移动平轮，移动平轮在塔体内侧可以平滑滚动，移动平轮在喷淋支架的每侧数量为2个，总数量为8个。通过收缩和伸展绳索，可将所述喷淋支架和所述淋水喷头在垂直方向上下移动，以调节淋水喷头与淋水填料之间的间距。

作为优选，所述壁流回收装置包括回收槽、回收管道、阀门和液体流量计，所述回收槽设置在所述塔体内壁圆周上，位于所述填料支架下方，所述回收管道上设有阀门和液体流量计，所述回收管道一端与所述回收槽连接，另一端与所述收水池连接。壁流回收装置的作用即是用于测量没有实质参与热交换的冷却水。

作为优选，所述回收槽在水平方向上形成一定倾斜角度，所述回收槽与回收管道的连接点处为回收槽的最低点，以保证壁流回收装置中的冷却水在重力作用下全部流入壁流回收管道中，并最终汇集到收水池。

作为优选，还包括与所述塔体固定连接的填料支架，淋水填料放置在填料支架上，填料支架与所述塔体固定连接。

作为优选，在所述填料支架下方和所述淋水填料上方设有若干温度传感器并固定，所述温度传感器在塔体内部方形横截面上均匀分布，温度传感器所测数据为冷却水进口温度t₁和出口温度t₂。

作为优选，所述收水池设在塔体下方，冷却水经淋水喷头喷洒后，大部分流经淋水填料并与空气进行热交换后落入收水池中，小部分冷却水沿着塔体内壁流入回收槽。

作为优选，在所述喷淋支架下方设有喷淋管道并固定，所述喷淋支架和所述喷淋管道均为网状结构，所述喷淋管道将所述淋水喷头串联在一起，冷却水流经所述喷淋管道后分配到每个淋水喷头。

作为优选，出风管道设置在所述塔体最上方中部，进风管道设置在所述塔体下方两侧。

本发明还提供了一种消除壁流损失的冷却塔填料检测方法，主要是利用上述的装置针对冷却塔填料进行检测，检测过程中记录如下数据：壁流质量流量Q_壁、冷却水进口温度t₁、冷却水出口温度t₂、进塔干空气量G_a、冷却水总量Q_w。

第一步，计算换热系统热平衡误差ΔQ_H，当热平衡误差小于0.5％，表明各个表计示值准确，且空气与冷却水进行充分热交换，可进行下一步的热力计算，否则测试工作应重做。

热平衡公式为：

热量系数公式为：

进塔空气比焓公式为：

出塔空气比焓公式为：

式中：

ΔQ_H为热平衡误差；

k为热量系数；

G_a为进塔干空气量(kg/h)；

h₂为出塔空气比焓(kJ/kg)；

h₁为进塔空气比焓(kJ/kg)；

t₁为冷却水进口温度(K)；

t₂为冷却水出口温度(K)；

Q_w为冷却水总量(kg/h)；

c_w为水比热容(kJ/kg.k)；

Q_壁为壁流质量流量(kg/h)；

θ为干球温度(℃)；

p″_θ为空气在干球温度时饱和蒸汽分压力(kPa)。

第二步，计算冷却数。

冷却数公式为：Ω＝A·λ^m

采用辛普逊积分法，冷却数计算公式如下：

气水比公式为：

式中：

Ω为冷却数；

A为热力试验系数；

λ为气水比；

h″为饱和空气比焓(kJ/kg)；

Δh为饱和空气与湿空气焓差(kJ/kg)；

第三步，计算容积散质系数。

容积散质系数公式为：

按照最小二乘法整理为：

K_a＝Bg^mqⁿ，其中

式中：

K_a为容积散质系数；

q为淋水密度(kg/(h.m2))

V为淋水填料体积(m3)；

S为淋水填料横截面积(m2)；

B为试验系数；

g为通风密度(kg/(s.m2))；

m和n为热力试验指数。

与现有的技术相比，本发明提出的一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置有益效果如下：

(1)设置了壁流回收装置，测取未流经淋水填料的壁流质量流量，该部分冷却水未实质性参与热交换，数据处理时扣除壁流损失，测试误差降低，试验结果准确度提高。

(2)喷淋装置为移动式，可灵活调节淋水喷头高度，改变淋水喷头与填料之间距离，测试不同间距下淋水填料热力和阻力特性，获得最佳喷淋系统与填料工作组合方式。

(3)现有技术获取冷却水进口温度t₁和出口温度t₂的做法是直接测量进水管道和收水池中冷却水温度，但喷淋装置至淋水填料上端、淋水填料下端至收水池这两段冷却水存在温降，该温降与淋水填料无关，因此现有技术测取冷却水进口温度和出口温度来计算填料热力特性是不科学的，本发明在淋水填料上部和下部设置温度传感器，测取数据最大限度反映填料热力特性，降低试验误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是对本发明的实施例的描述，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据技术方案进行简单变形或者名称变化，或者是采取惯用手段，也可以实现发明目的。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是沿A-A方向断面图；

图3是沿B-B方向断面图；

图4是沿C-C方向断面图。

1-塔体，2-出风管道，3-进风管道，4-淋水填料，5-填料支架，6-收水池，7-温度传感器，20-回收槽，21-回收管道，22-阀门，23-液体流量计，30-淋水喷头，31-移动平轮，32-定滑轮支架，33-定滑轮，34-绳索，35-喷淋支架。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

参见图1至图4，一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置，包括：喷淋系统、壁流回收装置、塔体1、淋水填料4及收水池6等，喷淋系统包括淋水喷头30、定滑轮33、移动平轮31，定滑轮33通过定滑轮支架32固定在塔体1上，淋水喷头30固定在喷淋支架35上，喷淋支架35通过绳索34与定滑轮33连接，喷淋支架35外侧设有移动平轮31与塔体配合，移动平轮31每侧数量为2个，总数量为8个。

移动平轮31有两个作用，一是保持喷淋支架35在水平方向上不发生倾斜，二是减少喷淋支架35上下移动过程中的摩擦阻力，通收缩和伸展绳索34来控制喷淋支架35移动方向，以调节淋水喷头30与淋水填料4之间距离。

本实施例中壁流回收装置设在填料支架5下方，由回收槽20，回收管道21，阀门22，液体流量计23组成，回收槽20沿着塔体1内壁一周环形布置，回收槽20与回收管道21连接，回收管道21上设有阀门22和液体流量计23，回收管道21另一端与收水池6连接，壁流回收装置通过壁流回收槽20将冷却水引入壁流回收管道21中，最终汇集到收水池。其作用是用于测量没有实质参与热交换的冷却水。

通过液体流量计23可直接测取壁流质量流量。壁流回收槽20在水平方向上有一定的倾斜角度，壁流回收管道21处为最低点，以保证壁流回收槽20中的冷却水在重力作用下全部流入壁流回收管道21中。

本实施例中淋水填料4放置在填料支架5上，填料支架5与塔体1固定连接。塔体1下方设有收水池6，冷却水经淋水喷头30喷洒后，大部分流经淋水填料4并与空气进行热交换后落入收水池6中，小部分冷却水沿着塔体1内壁流入壁流回收装置。淋水填料4上部和填料支架5下部均设置若干温度传感器7，温度传感器7均匀布置在塔体1方形横截面上，分别测取冷却水进口温度t₁和出口温度t₂，温度传感器7所测数据通过数据采集仪传输到计算机中，并取平均值作为试验数据来计算填料热力特性。

本实施例中喷淋支架35下方设有喷淋管道并固定，喷淋管道与喷淋支架35布置方式一致，均为网状结构，喷淋管道将淋水喷头30串联在一起，冷却水流经喷淋管道，并分配到每个淋水喷头30中。在塔体1最上方中部设有出风管道2，塔体1下方两侧设有进风管道3。

本实施例中一种消除壁流损失的冷却塔填料检测试验装置具体原理如下：

试验过程中需记录数据：壁流质量流量Q_壁、冷却水进口温度t₁、冷却水出口温度t₂、进塔干空气量G_a、冷却水总量Q_w。