专利名称：混流式喷雾推进通风冷却塔的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种新型冷却塔。冷却塔是以其内空气为冷却 介质，用低压液力驱动喷雾推进雾化装置进行喷雾抽风和喷头喷雾，实现对
循环热水的冷却。属于介质直接接触而不起化学反应的热交换设备类(F28C)。
背景技术：
现有冷却塔有机力通风式填料塔，喷雾通风冷却塔和自然通风双曲线冷却
塔几大类，无论哪类，其降温原理均是用冷风与热水进行热交换，使空气增热 增湿带走热量而使热水降温。根据这一原理，冷却塔降温满足下述热平衡方程:
Cw(twl-tw2)=入(r(X2陽Xi)+Cp(ta2画ta1))
或 A tw=入(600 A x+0.24 △ ta) (1)
式中
twi—进塔水温t:; tw2—出塔水温t:; tal—进塔空气干球温度'C; ta2-出塔空气湿球温度。C; Xi-进t荅空气的,含湿量Kg(wy Kg(A);
X2--出塔空气的绝对含湿量Kg(w)/ Kg(A); Cw"水的比热KJ/Kg. ;
入-空气和水的气水比Kg(A)/ Kg(W); r-水的汽化潜热，取2508KJ/Kg
△tw—水温降；Ata-进出^S气的^^l^; Ax-进出土體气^M^。
一般可以认为，流出塔的空气为饱和空气。按国标规定，当环境条为大气干 球温度31.5'C，湿球温度28t:时，要求冷却塔将37"C的热水降至32X:，降温5-C。 按此标瓶根据湿空气的含湿量表和上述(l)式，便可算出冷却塔水温降与气水比 和出塔风温的关系曲线，见图6。由于大气湿球温度28t:时，干球温度通常为34 °C，而不是31,5'C，所以图6中取干球驢为34°C。查图6曲线，为获得国际规 定水温降指标，要求冷却塔的气水比不小于0.80，出塔MM接近34"C，即是说，不 仅要求冷却塔风量要大，且出风要热。现行冷却塔风机为了节倉^设计气水比在 0.65 1.0范围内，风压约在5(^100Pa^难以达上述指樣其原因如下
①风具有向阻力小区域流动的特性。在填料塔中，风会自动流向填料间隙 大且无水空间。喷雾塔中风会绕开水雾流动。②填料、水帘和水雾流存在巨大 的风阻。现行填料塔通常装设2 3层填料，在未发生堵塞的情况下，每层填料 的风阻至少在30pa以上，即现行冷却塔风机设计风压仅为5(M00pa。
根据风机功率公式N=QAP (2)
式中:N-风机功率;Q-运行中风机风量；AP一设计风压；
见公式(2)，当风机功率N给定时，由于运行中冷却塔存在风亂因此造成实 际运行风量Q比设计风量下降，例如风机设计风压AP为100pa,填料阻力R 为50 pa^运行中风机风量Q减少一半。因此常见冷却塔风量难以达到设计要求。图7,是现有冷却塔风机功率与风量、风压关系曲线。现行冷却塔空塔设计风速 1.5m/s，而塔内水滴和下帘的自由沉降速度均在6m/s以上造成大量回流下沉 风。塔内有填料，风阻大，风量下降；而无填料塔气水传质效果变差，这是现行
冷却塔难调和的矛盾。
③气水对流形式对出塔风温的影响。气水间有如下三种对流形式
A.顺流(空气与水雾流动方向相同)顺流风阻小，出塔风温小于等于出塔 水温。例如；出塔水温为32'C，出塔风温小于等于32°C,显然此种状态不利 于提高出塔风温。但有利于减小风压，提高风量。B.逆流(空气与水雾流动方 向相反)逆流风阻大，出塔风温小于等于进塔水温。例如；进塔水温为37 6C，则出塔风温小于等于37'C，显然此种状态有利于提高出塔风温。但要求 风机有较高风压。C.横流情况介于上两者之间。
中国实用新型专利申请 <下喷式喷雾推进通风冷却塔和射流冷风机' (200710050740.6)，在总结喷雾推进通风冷却塔实践的基础上，提出了以顺流喷 雾方式降低风机风压和提高风量的设计概念，但未提出提高风温的设计概念， 且冷却塔中布水、导风等不完善，同时也无对水质处理、减小堵塞的措施。
发明内容
本实用新型提供的混流式喷雾推进通风冷却塔，就是解决上述专利申请 '下喷式喷雾推进通风冷却塔和射流冷风机'设计不完善之处，如出塔风温 的提高、布水、导风的优化布置以及减小水堵塞等。其技术方案如下
混流式喷雾推进通风冷却塔，包括塔体17、进风口和出风口、塔体底部 为与出水管14相连的积水盘11，其特征是
(A) 塔体17内由上至下顺次装设喷雾,雾化装置2、 集水盘3和它的 底盘固定的至少两根流水管5、筛网风筒16;在筛网风筒外周，流水管5下方装与 塔壁间密封的淋水筛板7，淋水筛板下方至少设一层与筛网风筒16和塔壁均密 封的淋7jC筛网8;最下一层淋水筛网8下方和筛网风筒16下端外周处塔壁开百 叶窗出风口 10;最下一层淋水筛网8下端轴向伸在积水盘11上方百叶窗10 的中间位置；
(B) 进风口设在塔顶迸风筒1处，其内的喷雾,雾，置2内设周向至少 两个下喷旋转喷头2.2和喷头上方的周向至少设两支向下抽风的旋转叶片2.1;喷 雾皿雾tt^置下方进水管12a进水端装固液分离器4，再S^水管12 ，夕卜 进水管13舰
(C) 固液分离器4置于喷雾集水盘3下方，在固液分离器4的旋流室4.1上装 设至少三支通入旋流室进水的旋流雾化喷头6;圆柱状或圆柱扩张型筛网风筒16 装在旋流雾化喷头外周，且旋流雾化喷头6轴向正位亍筛网风筒16入口截面上。上述喷雾皿雾，置2(以下简述为喷雾装置2)采用中国实用新型专利'外旋 式喷雾鄉抽離置，(专利号ZL00112630.X)型式的6Wft^构(舰之处在实施 例中详述)。上述旋流雾化喷头6(以下简述为喷头6)采用喷雾装置2中的下喷 旋转喷头2.2，即上述9卜旋式喷雾推进抽风装置'专利(ZL0O112630.X)中图5 所示。上述其余构件在后面实施例中结合附图详细描述。
本实用新型有益效果
i冷却塔采用了合理的气水对流形式，用顺流、横流和逆流的混流形式， 提高了出塔风温,进而优化降温效果。冷风由塔顶进入，首先以从上至下以的 顺流形式与喷雾流进行热交换，下部流出筛网风筒的空气与T^水滴又以横向 和逆向方式再次进行热交换，最后从百叶窗排出塔外，因此塔内不存在涡流区， 也没有短路风。依据100T/h的单元冷却塔初步运行试验表明，当大气干球温 度为20t:，湿球温度为18t:时，迸塔水温29t，出塔水温25X:,温降4"C，大 大优于传统冷却塔的降温效果。
ii. 设置固液分离器4，防止悬浮颗粒和杂物进入水喷头，减少喷头、筛板 和筛网的堵塞。
iii. 本实用新型采用如下设计，获得大风量、高气水比①采用工作于液悬浮 状态，且经长期优化的喷雾装置2,自身能产生大的风量(见工作过程)，且叶片采 用向下抽风与喷雾流同向，喷雾流产生的引射真空使叶片处于低背压工作状态， 增大风量。②在筛网风筒入口截面处设旋流雾化喷头6，再次引射，进一步降低 了叶片的负载背压，增大风量。③塔内无堵塞，风道阻力小。实验证明，当喷水 流量为I00T/h，喷压力为0.12MPa时，出塔风量为8XI0M/h^气水比达0.8。
iv. 现行冷却塔的空塔风速设计在1.5m/S左右，本实用新型塔内风速按4 ra/s设计；筛网风筒横截面占塔体比例为0,48~0.52，筛网风筒内风速高达7 m/s左右；由于气水传质系数与风速的0.5次方成正比，故高风速强化了传质 效果。此外塔内气水间是在雾状或滴状下传热传质，其传质系数增大。
v. 旋转叶片用顺流工作，降低了风压；且工作水压从0.15MPa降至 0.08^0.12MPa大大节省了水泵功率；同时使塔内叶片、淋水噪音大幅降低。
vi ^1^12翻了液W^^效率、可靠14S^r竊JaWW鹏。 vii.采用塔顶进风，解决了塔顶出风的难以克服的飘水问题，也无霈在塔 顶出口加除雾器。
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图l混流式喷雾推进通风冷却塔结构图2喷雾装置2结构图(见^外旋式喷雾IIM风装置，专利中图9，将叶 片改为下抽风便与图2机型相同)； 图3旋流雾化喷头6剖视图；图4固液分离器4正剖视图； 图5图4A-A剖视图6冷却塔水温降与气水比和出塔风温的关系曲线<按国标规定环境条 件，湿空气含湿量表和本文公式(l)确定的曲线>; 图7现有冷却塔风机功率与风量和风压关系曲线。 具体实施方式
实施例1:见图1~图5
见图l，混流式喷雾推进通风冷却塔，总体结构及布置用如下(A)(B)(C)(D)(E) 描述
(A) 塔体17内由上至下顺次装设喷雾,雾化装置2、喷流集水盘3和它的 底盘固定的三根流水管5、筛网风筒16。在筛网风筒16外周,流水管5下方装 与塔壁间密封的淋水筛板7,淋水筛板7下设一层与筛网风筒16和塔壁均密封 的淋水筛网8;淋水筛网8下方和筛网风筒16下端外周处塔壁开百叶窗出风口 10。淋水筛网8下端轴向伸在积水盘11上方百叶窗10的中间位置。塔体底部 为与出水管14相连的积水盘11。三根流水管5横向伸至淋水筛板7的上方。 在淋水筛板7和淋水筛网8间的塔壁处可设风斗9。
(B) 进风口设在塔顶进风筒1处，其内的喷雾推进雾化装置2内设周向四个 下喷旋转喷头2.2和喷头上方的周向四支向下抽风的旋转叶片2山喷雾,雾化 装置2下方进水管12a端装固液分离器4，再由进水管12与塔外进水管13连通。
(C) 固液分离器4置于喷雾集水盘3下方，在固液分离器4的旋流室4.1上装 设至少三支通入旋流室进水的旋流雾化喷头6;圆柱扩张型筛网风筒16装在旋流 雾化喷头6外風且喷头6轴向正位于筛网风筒16入口截面上；
(D) 塔顶为冷风进风道A;喷流^7jC盘3和淋水筛板7间空间圆锥面为进风道 B;筛网风筒16上端为逬风道C;下端出风道D;百叶窗出风道E，设计中保 证B，C，D,E均大于A。
(E) 塔体横截面的选择按风速按4m/s设计；筛网风筒16横截面积占塔体 横截面的比例可选为0.48~0.52。
见图2，喷雾装置2内设有空心旋转水室2.3和外表面周向装四个下喷旋转 喷头2.2(见图3)，在喷头上方旋转水室外周固定四支向下抽风的旋转风叶2.1; 中心设有与旋转水室和雾化喷头水路连通的静止进液机构2.4(包含静止中轴水 管2,4b、进水安装法兰2.鈕等)，静止进液机构与外圆周旋转水室间装上、下水 轴承2.5;并开上、下径向水孔2.6;上、下摩擦环2.7及上压盖2.8;进水安装法 兰2.4a与进水管12a的法兰连接。
本实用新，用的喷雾装置2与中国专利'外^喷雾fiatt风，'实施例1有如下不同和改迸①喷头2.2为下喷。②叶片2.1为向下抽风。③旋转水室2.3 上端面积S2大于下端面面积Sl,其面积差产生的静压升力，正好等于工作状态 的喷雾反推力加上转动部分重量，因此旋转水室2.3处于轴向悬浮状态，同时增 设径向流水孔2.6，经径向流水孔产生的静压力，使水轴承处于径向悬浮状态，使 装置2具有转动摩擦力小，寿命长运行可靠。@静止的中轴水管2.4由圆柱形 改为下大上小的台阶形，由此减小流阻降低水压。
见图3，旋流雾化喷头6采用与喷雾装置2内的相同的下喷旋转雾化喷头 2.2,即外引射式旋转雾化喷头，其结构如下收敛-扩张型水喷嘴6.2外放置 至少1个开有进气孔6.5的圆柱形或圆锥形薄壁引射套6.4，在其外装有锥形 内孔的进气整流锥6.3,并将此组件固定于开孔的薄壁球形水室6.1下部，球 形水室通过切向水管6.6与固液分离器4水路连通。
见图4，图5,固液分离器4如下组成圆柱形水室4.1上、下端面分别固 定出水管4.3和进水管4.4，分别与上方进水管12a和下方中心进水管12连通; 在水室4.1内设变向切流弯头4.2，在下端面设排污阀4.5,圆柱形水室4.1侧 壁开孔与切向水管6.6连通，给喷头6提供压力进水。压力热水从4.4进入水 室4.1，经变向切流弯头4.2变成沿水室外圆切向流动的旋流，在旋流离心力 作用下，重的悬浮物集中在水室中下部，经排污阀4.5排放，清水由出水管4.3 送入进水管12a^或由水室侧面流入喷头切向水管6.6。
本实用新型工作过程来自塔外热水泵的压力水经进水管13进入塔体内 中心进水管12，流入固液分离器4,经固液分离后，悬浮杂物被排除，清水的 小部分流经喷头6以雾状形式向下喷出6a;清水的大部分经进水管12a进入 喷雾装置2，在其内经周向多支旋转喷头2.2以皿形式喷射出后，在喷雾流推动 下，旋转叶片2.1也随同旋转，由此喷雾量增丸又反过来l^t两者旋转加速，相 互m使喷雾装置获得大喷雾量和大抽风量；下喷喷雾流Q2大部分被收集在喷 流集水盘3，并通过 管5駄淋水筛板7中駄后以滴状落入淋水筛网8上水 滴经淋水筛网鹏和细化后，以滴状形式Q8自由下落。同时，冷风Q1从塔顶进 风筒1^首先与喷雾流Q2进行热质交换，热水笫一次降亂冷风第一次增热 增湿后在叶片压力和下喷射流抽力的双重作用下，流入筛网风筒16，在筛网风筒 内，空气使下喷雾流Q6和风筒筛网上的流动,同时被^，冷风第二次被增热 增湿后空气为Q16横向流出筛网风筒，与上述自由下落7jC滴Q8以横向加逆向方式 继续进行热质交瓶再度冷却，冷却后的水落入积冰盘11，最后通过出水管14和 泵送至用户。热风由该处百叶窗口15排出。
权利要求1. 混流式喷雾推进通风冷却塔，包括塔体(17)、进风口和出风口、塔体底部为与出水管(14)相连的积水盘(11)，其特征是(A)塔体(17)内由上至下顺次装设喷雾推进雾化装置(2)、喷流集水盘(3)和它底盘固定的至少两根流水管(5)、筛网风筒(16)；在筛网风筒外周，流水管下方装与塔壁间密封的淋水筛板(7)，淋水筛板下方至少设一层与筛网风筒(16)和塔壁均密封的淋水筛网(8)；最下一层淋水筛网下方和筛网风筒下端外周处塔壁开百叶窗出风口(10)；最下一层淋水筛网(8)下端轴向伸在积水盘(11)上方百叶窗出风口的中间位置；(B)进风口设在塔顶进风筒(1)处，其内的喷雾推进雾化装置(2)内设周向至少两个下喷旋转喷头(2.2)和喷头上方的周向至少设两支向下抽风的旋转叶片(2.1)；喷雾推进雾化装置下方进水管(12a)进水端装固液分离器(4)，再通过进水管(12)与塔外进水管(13)连通；(C)固液分离器置于喷雾集水盘(3)下方，在固液分离器的旋流室(4.1)上装设至少三支通入旋流室进水的旋流雾化喷头(6)；圆柱状或圆柱扩张型筛网风筒(16)装在旋流雾化喷头外周，且旋流雾化喷头(6)轴向正位于筛网风筒(16)入口截面上。
2. 按权利要求1所述冷雄蟠，其特征是皭^t雾化装置(2)内设有空心旋 转水室(2.3)和外表面周向装至少两个下喷的旋转雾化喷头(2.2〗，在喷头上方 碌转水室上周定奎少两支向下抽凤的旋转叶片(2,i);中心绿'有与旋转水室和 雾化喷头水路莲通的静止迸液机构C^)，进液机构与旋转水室间装上、、下本執 承<2,5);开上、下径向水子1(2.6);襄上、下摩擦环(2.乃及上压盖《2J);进液机 构的进水安装法兰(l麵)与錄水管《Ua》的法兰逸接。
3. 按权利要求2所述妹却塔，其特征是旋转水室(2.3)上端面积大于下 端面面积Sl;进液机构中静止的中轴水管a4b)为下大上小銜台阶形。
4.繊利要求1 ffeW塔灘征魏流魏喷錄溯与下喷的^l^(2外 相同的如"B^f: i<4r张S^喷l^62)外^^ 1 ^有^报6.5辦圆, 或菌锥形薄壁彌翁,在薄壁鄉餘4)# 1|形附,气整巯*崎并 将1^且传周定于开孔的薄壁^^水室(6.1)下龈球形水^ :切向水管(6.6)与固液分 离糊净水出口魏o
5.按权和要求i所迷冷却塔，其特征是歸液分离器(4)内设有如下构件圆 桂形水室(4,1)内设变向切流弯头(4.2)，画柱形水室<4,1)上、下端面分规固定 出水管(4J)和进水管(4，4)，分别与上方雄水管(12一和下方进水斷12)连通；底 面设排污阀(4.狄侧壁开孔与銜流雾化喷头(6)的切向水管(6.6)连通。
专利摘要混流式喷雾推进通风冷却塔。在塔内由上至下装喷雾推进雾化装置、喷流集水盘、流水管和筛网风筒；筛网风筒外装淋水筛板和淋水筛网；进水管端装分离杂物的固液分离器，其上装旋流喷头。雾化装置内设下喷旋转喷头和下抽风的旋转叶片，产生喷雾并推动叶片旋转，同时形成风叶机械风和射流抽风对热水进行冷却。由于风叶风与雾流顺流，降低了风压，故极大地提高冷却风量。喷雾水流被收集于喷流集水盘中，再通过淋水筛板和淋水筛网分配为细小水滴下落，而进风则从塔顶进入和通过设于塔中部的筛网风道，以顺流、横流和逆流三种方式与水滴传热带走热量。塔内无涡流区和短路风。具有风量大、传质充分、温降好；且结构简单、可靠性高、噪音小、可用于污水冷却等一系列优点。
文档编号F28C1/06GK201281554SQ20082006379
公开日2009年7月29日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者魏仕英, 魏永刚 申请人:魏仕英