专利名称：一种开放式冷却塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种冷却塔，特别是涉及开放式冷却塔。
背景技术：
目前，国内外用于循环水冷却的主要设备为冷却塔，从水与气流流动的方向 上主要可分为逆流式和横流式冷却塔，从外形上可分为方形、矩形、圆形等，其
中圆形主要用于逆流式冷却塔和双曲线自然通风冷却塔上；从布水方式可分为管 式配水、盘式(池式)配水、槽式配水和旋转布水等几种；冷却塔根据水与空气 接触换热和蒸发冷却原理进行工作，其基本原理是热水通过上水管进入冷却塔上 部的布水装置，然后，热水通过布水装置均匀喷洒在淋水填料片上，热水沿着填 料片表面向下流动，在淋水填料片凹凸的表面上形成均匀的水膜，冷空气在风机 的作用下，从进风口被抽吸进入塔内，穿过填料片之间的空隙，与填料片上的水 膜进行热交换，吸收水膜中的热量，同时，由于塔内的负压作用，部分水被蒸发， 从而将水中的热量带走，最后排出塔外，消散于大气中，被带走热量的热水得到 冷却，最后汇集到冷却塔的底部集水池中，进入需要冷却的设备，准备下一次的 循环。在逆流式冷却塔中，水流与气流呈逆向流动，即气流从冷却塔下部进风口进 入然后转向垂直向上流动，而热水从上部布水装置分散向下喷洒,流过填料与气流 进行热交换后落入集水盘中，方形逆流式冷却塔一般采用低压管式配水方式进行 分水，喷头按正方形或矩形排列布置，使冷却塔的布水均匀；圆形逆流式冷却塔一 般采用旋转布水器布水方式，布水器的布水管数量按冷却水时的大小为3-8根，每 根布水管上按一定的规律开有许多小孔，水流从小孔按某种角度向下喷出，喷淋在 填料上,而水喷出时所产生的反作用力，推动布水器按照与喷水相反的方向以一定 的速度旋转,使得热水能够均匀的喷洒在所有填料上，当水流越大、小孔的角度越 接近水平时，所产生的反推力越大，布水器的旋转速度也相应的越快；在横流式 冷却塔中，水流与气流成垂直方向流动，即气流从冷却塔两侧的进风口进入，沿水平方向穿过填料，而热水从塔顶部的配水池底部的喷嘴(或小孔)处流出，垂 直均匀的喷淋在填料上，向下流动与水平经过的气流进行热交换，吸收热量的气 流被风机抽吸而排出塔外，热水散发了热量而冷却变成冷水落入集水盘中；这二 种冷却塔是目前国内外应用最广泛的冷却设备。方形逆流式冷却塔和矩形横流式 冷却塔的平面形状绝大多数是长方形或正方形，风机因为是旋转部件，出风口一 般是圆形的，气流需要由方形渐变为圆形的一个过程，这种结构决定了冷却塔内 部的气体流场不可能是很顺畅的，必定存在气流不均匀和气流涡旋区；如方形逆 流式冷却塔气室上部的四角落区，是气流的死角区，在运行时会产生涡旋流，影 响塔内部气体流场的均匀，增加额外阻力，同时四角部位的冷却空间未被充分利 用起来，影响冷却塔的空间利用率，所以这四个角落区的出水水温要略高一些， 与此同时，管式布水中喷头的布置也会对冷却塔的冷却效果有影响，布水不均匀 或出现中空现象，会造成淋水密度不均匀，四周喷头的部分水会喷到冷却塔的围 护板上，然后沿围护板下流动，这部分水因为紧贴围护板，且围护板处气流几乎 很小，所以此部分基本上是没有与空气进行交换，出填料的水仍是热水，这称之 为壁流现象，因此如图la所示，方形逆流冷却塔的出水温度平面分布是四角最高， 四周次高，中间部位最低。矩形横流式冷却塔的填料分开安装于两侧，进入冷却 塔的气流首先与最外侧最上部的热水进行热交换，然后依次与内侧和下部的空气 进行热交换，因此，如图lb所示，横流式冷却塔的出塔水温温度场的分布是外侧 最低，向内逐渐升高，最内侧水温最高的形状，同时由于受到风机抽风的作用， 7jC流会向内侧倾斜一个角度，倾角的大小与风量及水量有关， 一般在5—10°之间； 一般情况，横流式冷却塔填料安装是上下垂直安装，没有倾斜某一角度，这样会 造成最外侧下部的部分填料没有参与热交换，降低填料的利用率，或当填料高度 较低时，部分内侧的热水在下半部没有填料参与分散来加强换热，水末得到充分 的冷却，冷却塔的热交换效率就降低；而当多台冷却塔布置时，圆形逆流式冷却 塔的塔与塔之间不能进行拼接，占地面积比较大，当用户使用场地受到限制时， 圆形逆流式冷却塔的使用受到限制，甚至无法使用。申请日为2001.7.2，名称为 "双重热交换高效复合型冷却塔"，专利号为01115112. 9,公告日为2004.3.3的 中国实用新型专利及申请日为2007. 3.6，名称为一种多边形逆流冷却塔，专利号 为200720049077. 3，公告日为2008. 3. 5的中国实用新型专利均只解决了上述缺陷中的部分问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种不仅占地空间小，方便用户拼接，且塔内气流 均匀，冷却空间利用率高的开放式冷却塔。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的-
一种开放式冷却塔，包括由塔脚、塔身和风筒组成的冷却塔本体，所述塔身 上部连接风筒，下部连接塔脚，风筒内设置风机及带动风机转动的电机，塔身内 纵向设置中心进水管及设置在中心进水管顶部并与中心进水管相连通的布水装 置，在所述布水装置的下方设置有填料，所述塔身设置有进风口，所述塔脚和塔 身的横截面均为中空的正八方形，所述风筒的与塔身相连接一端的横截面为中空 的正八方形，由此端向上其横截面由正八方形渐变成圆形；
所述填料为分为两层，上层为斜交错填料，二片反向盘巻设置，下层为折波 填料，沿正八方形周边依次旋转90°设置，折波填料的底部位于进风口 16中间处；
所述布水装置为旋转布水装置，布水装置与进水管间转动水密封连接；
所述旋转布水装置由布水器及与布水器连通的设有小孔的布水管组成，所述 布水管固定设置在布水器的四周，布水装置通过布水器与中心进水管间实现转动 密封连接；
所述每根布水管上设置有辅助风叶，辅助风叶平面与水平面间成一定的角度;
所述进风口设置在塔身的下端，进风口的上端设置有与塔身固定连接的挡水 斜板，该挡7jC斜板由上往下向塔身内倾斜；
所述填料分为两层，上层为斜交错填料，二片反向盘巻设置，下层为折波填 料，沿正八方形周边依次旋转90°设置，折波填料的底部位于进风口中间处，所 述布水装置为由布水器及与布水器连通的设有小孔的布水管组成的旋转布水装 置，所述布水管固定设置在布水器的四周，布水装置通过布水器与中心进水管间 实现转动密封连接，所述进风口设置在塔身的下端，进风口的上端设置有与塔身 固定连接的挡水斜板，该挡水斜板由上往下向塔身内倾斜，所述每根布水管上设 置有辅助风叶，辅助风叶平面与水平面间成一定的角度。
由于本实用新型冷却塔塔身的横截面采用正八边形，风筒自与塔身相连接端至风筒的顶端其横截面由正八方形渐变成圆形，此形状冷却塔的平面面积与其内
切园的面积之间的偏差《6%，可将气流由正八方形逐渐收縮过渡到圆形，因此冷 却塔内部的气体流场非常顺畅，使得冷却塔内气流均匀，无气流涡旋区和死角区， 水温更均匀；塔内冷却空间得以充分利用，因此，冷却塔冷却效率高；正八方形 的平面结构设计，克服了圆形冷却塔无法并联拼接的难题，也克服方形、矩形结 构组合方式单一的缺点，可以按场地或用户的要求设计拼接形式，进行布置，提 高场地适应能力。
图la为现有技术中方形逆流冷却塔出水水温分布示意图； 图lb为现有技术中横流式冷却塔出水水温分布示意图； 图2为本实用新型实施例结构示意图； 图3为本实用新型实施例平面结构示意图； '图4a为本实用新型实施例折波填料布置示意图； 图4b为本实用新型实施例二片斜交错填料反向设置示意图 图5a-图5j为本实用新型冷却塔拼接方式实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述
如图2、 3、 4所示，本实用新型的冷却塔是在现有幵放式冷却塔的结构上的 一种改进，包括由塔脚1、塔身2和风筒6组成的冷却塔本体，所述塔身2上部连 接风筒6，下部连接塔脚1形成一整体，风筒6内设置有风机5及带动风机转动的 电机4，塔身2内设置有纵向布置的中心进水管17及设置在中心进水管17顶部并 与中心进水管17相连通的布水装置，布水装置的下方设置有填料，塔身2设置有 进风口16，由进出水总成18将待冷却的热水引入，而后将被冷却的水排出，如图 3和4所示，塔脚1和塔身2的横截面均为中空的正八方形，风筒6的与塔身2相 连接一端的横截面为中空的正八方形，由此端向上其横截面由正八方形渐变成圆 形，冷却塔本体采用此种结构使塔本体的结构介于正方形和圆形冷却塔之间，此 形状的冷却塔的平面面积与其内切园的面积之间的偏差《6%，兼具二者的优点，因此，冷却塔内部的气体流动非常顺畅，使得冷却塔内气流均匀，无气流涡旋区
和死角区，水温更均匀；塔内冷却空间得以充分利用，因此，冷却塔冷却效率高; 优先选用旋转布水装置以旋转布水方式布水，可以达到布水更均匀的目的；在布 水管10下方叠加设置二种类型淋水填料，上部为斜交错填料ll， 二片反向盘巻安 装，下部为折波填料13，在正八方形内分为四个方向依次旋转90°安装，这样可 确保任何方向进风通畅；进风口 16设置在塔身的下端，折波填料13的底部处于 进风口 16处，但不得封闭进风口，这样外面的冷空气一部分通过进风口 16的下 部进入塔内后转向上进入填料，与喷淋向下的热水形成逆向流动，进行热交换， 另一部分直接从折波填料13的侧面进入塔内，首先进行横向水平流动，进入A区 域，在这个区域空气横向流动，热水向下流动，水的流动方向与空气的流动方向 相垂直，在此区域热交换过程是横流式的交换过程，完成这个热交换过程后的空 气会逐渐转向向上，之后，再与热水形成逆向流动，因此整个水与空气的热交换 过程会在区域A中形成横流式冷却塔一样的热交换过程，而其它区域一一中心和 上半部分则是完成逆流式冷却塔的热交换过程，使冷却塔同时具有横流和逆流式 冷却过程，即为全流冷却,克服横流式冷却塔和逆流式冷却塔在水温分布方面不均 匀的缺点，使得水温布更加均匀。
制作时，用八根短型钢作为支柱，支柱之间用型钢相互连接，组成一个正八 方形的底部框架作为塔脚l，再取八根型钢作为立柱，下端连接在底部正八方形钢 架的八个点上，上部用型钢将八根立柱相连接，组成一个正八方形的八面柱作为 中部框架3，用于热水进入和冷却后的冷水流出的进出水总成18同轴设置在底部 框架内，其中心管为中心进水管17，夕卜侧管与中心管之间间隙为出水通道，进出 水总成18同时用作中心进水管17的支撑底座；集水盘19采用玻璃钢制作，外周 为正八方形，中心处设置在进出水总成18上，四周设置在底部框架上并与之相匹 配，中心进水管17的顶端设置旋转布水器8，布水器8必须水平，本体上连接带 出水孔的布水管IO，布水管10等分设置在布水器8的四周，角度等分要均匀，布 水管10上小孔的数量和孔径须根据冷却水量的大小确定，充分利用旋转布水器8 旋转的特性，在每根布水管10上安装一玻璃钢风叶作为辅助风叶9，辅助风叶9 平面与水平面成一定角度，这样有利于通风，首先将其与布水管固定住，再用拉 杆拉紧布水管IO，加强布水管10的支撑力，当布水器8旋转时，带动辅助风叶9一起转动，从而产生一定的风量，增加塔内通风量，因此处转速通常较低，实际 只是起一定的辅助通风作用，因风量较小，风压较低，所以优选较薄的玻璃钢风 叶，在布水管上设置这样的玻璃钢风叶，还可以起到防溅水的作用，因为当从布 水管小孔中喷出的水碰到填料时，有小部分水滴会反溅起来，当这些水滴碰到布
水管上的玻璃钢辅助风叶9时就会受阻而滴落，减少飘水，辅助风叶9充分利用 水力的能量，可增强通风效果，当水量较大或水压较高时，布水器8的转速也加 快，辅助风叶9的风量和抽力也会相应提高，相对冷却能力也提高；因为辅助风 叶9的作用，可以相应的降低风机和电机的配置要求，特别是当大气温度降到一 定时.候，处于不开电机达不到冷却要求，开电机又浪费时，本实用新型的冷却塔 可以解决此难题，即只需借助辅助风叶9的风量抽力来满足此小量冷量要求；布 水器8和布水管10主要是将水分散，水滴越均匀越细小，冷却效果越好；在中心 进水管17的靠下部位用型钢水平的将中心进水管17与外侧立柱连接在一起，这 些水平横档之间再相互进行连接形成网状支架，用于安放填料，保证填料不会脱 落；'首先按如图4a所示设置折波填料13，然后再在折波填料13上部设置斜交错 填料ll，如4b所示，图斜交错填料ll为二片反向巻盘式安装，具有各向同性的特 征，布水管10与斜交错填料ll的顶面间隙宜在50 120mm之间，不宜太小，防止 卡住；用玻璃钢板作为围护板12对八面柱外侧进行围护，组成塔身2，确保冷却 塔内.部热交换场合是一个相对密封的空间，围护板12之间必须连接紧密无泄漏， 特别是不能有漏水或渗水，应当注意的是填料的下部周边须留出300 500mm不被 玻璃钢围护板阻隔的部分，保证冷空气内从填料的侧面进入塔内；在围护板12的 下沿设一个沿竖直方向由外向内倾斜45度的玻璃钢挡水斜板14，防止水滴外溅， 在围护板12下面，设置进风百叶板或百叶网15，用于引导风向和防止水滴外溅； 风筒6的横截面形状为"天圆地方"形，底部为正八方形，大小正好与中部结构 的八棱柱相一致，固定设置在中部框架3上用横梁支撑，上部为圆柱状，中间为 逐渐的流线形过渡段，风筒6由玻璃钢制作而成，主要起引导气流的作用，将气 流由正八方形逐渐收縮过渡到圆形，使其由风机抽吸而向上流动，最终排出塔外; 风筒可由四哈夫或八哈夫组成；风筒6上口处用型钢作支撑架，支撑电机4和减 速器，电机4输出轴上连接轴流风机5，电机是主要的动力源，而风机的作用是由 电机带动而旋转，风机转动时弯曲的辅助风叶9使上部空气被推动造成下面局部负压，进而吸引塔外空气从塔下进风口进入塔内，形成空气流动，在风机5和布 7jC舉8之间，安装有除水器7，将热交换中形成的湿热空气中的直径较大的水滴进 行回收，节约水源、减少对环境的污染，除水器可用PVC材质或玻璃钢材制作。
冷却塔运行时，热水通过中心进水管17送到塔上部的布水器8中，再通过布 水器8分配至布水管10内，再通过布水管10上的小孔喷出，喷淋在淋水填料上, 当热水从布水管上的小孔按一定的倾角喷出时，同时会对布水管10产生一个反作 用力，多根布管上10的许多小孔喷水产生的反作用力汇集在一起，共同作用于布 水器8上，推动布水器8和布水管绕中心轴线旋转，当水量增大时或水压加大时， 布水器8旋转加速，反之转速降低，当降到一定数值时，就无法推动布水器8旋 转了；随着布水器8的旋转，热水便均匀的喷洒在填料上，同时布水管上安装的 辅助风叶9随着布水器8的旋转而旋转，就会推动空气运动，产生一定的风量， 增强塔内的通风效果;热水从布水管小孔喷出后首先洒落到上部斜交错填料11上， 热水顺着斜交错填料的波纹向下流动，在斜交错填料表面形成均匀的水膜，斜交 错填料表面的波纹一方面增加斜交错填料的比表面积，扩大水膜的分布面,另一方 面增加水的紊流性,增加与空气接触换热，热水从斜交错填料11流出后进入折波填 料13之中，在折波填料13上形成新水膜，与进塔冷空气进行热交换。此结构冷却 塔相比常规逆流式冷却塔，多了一个A区域的横流热交换过程，可消除常规逆流 塔的壁流现象造成的四周出水温度偏高的现象，相比常规横流式冷却塔，它的中 心部分是逆流式换热交换，降低了出水温度，因此，这样结构的冷却塔结合了横 流和逆流冷却塔的优点，又消除了它们存在的缺点，达到最优状态。经冷却后的 水汇集到底部的集水盘19中，经水泵抽吸送入需冷却的设备中，对该设备再次冷 却；冷空气吸收了热量后变成湿热空气，经由顶部的轴流风机抽吸后，排入大气 中。
本实施例冷却塔的主要特点 一是水与空气的热交换形式同时具有逆流和横 流二种过程；二是塔体横截面采用正八方形设计，可以充分利用旋转布水方式的 优势，达到非常均匀的布水目的，从而最大限度的提高冷却效果；三是正八方形 的平面结构设计，克服了圆形冷却塔无法并联拼接的难题，也克服方形、矩形结 构组合方式单一的缺点，正八方形结构冷却塔可为用户提供非常多样的拼装组合 形式见图5a至图5j:可为一字形、T字形、7字形、J字形、Y形、Z字形、S形、杂形、U形、V形等，可以按场地或用户的要求设计拼接形式，进行布置，提高场 地适应能力；四是本实施例冷却塔其冷却交效果较其它产品提高10%以上，同时， 其成本可节约15%以上，具有非常明显的节能效果。
本实用新型冷却塔本体的正八方形结构不仅适用于本实施例所述的具体结 构，'它普遍适用于逆流开放式冷却塔中。
布水管10下方叠加设置二种类型淋水填料，上部为斜交错薄膜填料ll， 二片 反向盘巻安装，下部为折波填料13，在正八方形内分为四个方向依次旋转90。安 装，上述斜交错填料与折波填料叠置设置的结构可普遍适用于逆流幵放式冷却塔 中。.
权利要求1、一种开放式冷却塔，包括由塔脚(1)、塔身(2)和风筒(6)组成的冷却塔本体，所述塔身(2)上部连接风筒(6)，下部连接塔脚(1)，风筒(6)内设置风机(5)及带动风机转动的电机(4)，塔身(2)内纵向设置中心进水管(17)及设置在中心进水管(17)顶部并与中心进水管(17)相连通的布水装置，在所述布水装置的下方设置有填料，所述塔身(2)设置有进风口(16)，其特征在于所述塔脚(1)和塔身(2)的横截面均为中空的正八方形，所述风筒(6)的与塔身(2)相连接一端的横截面为中空的正八方形，由此端向上其横截面由正八方形渐变成圆形。
2、 如权利要求1所述的开放式冷却塔，其特征在于所述填料分为两层，上 层为斜交错填料(11)， 二片反向盘巻设置，下层为折波填料(13)，沿正八方形 周边依次旋转90。设置，折波填料(13)的底部位于进风口 (16)中间处。
3、 如权利要求1或2所述开放式冷却塔，其特征在于所述布水装置为旋转 布水装置，布水装置与进水管间转动水密封连接。
4、 如权利要求3所述开放式冷却塔，其特征在于所述旋转布水装置由布水 器(8)及与布水器(8)连通的设有小孔的布水管(10)组成，所述布水管(10) 固定设置在布水器(8)的四周，所述布水装置通过布水器(8)与中心进水管(17) 间实现转动密封连接。
5、 如权利要求4所述开放式冷却塔，其特征在于所述每根布水管(10)上 设置有辅助风叶(9)，辅助风叶(9)平面与水平面间成一定的角度。
6、 如权利要求1或2所述开放式冷却塔，其特征在于所述进风口 (16)设 置在塔身(2)的下端，进风口 (16)的上端设置有与塔身固定连接的挡水斜板(14)， 该挡水斜板(14)由上往下向塔身内倾斜。
7、 如权利要求1所述的开放式冷却塔，其特征在于所述填料分为两层，上 层为斜交错填料(11)， 二片反向盘巻设置，下层为折波填料(13)，沿正八方形 周边依次旋转90°设置，折波填料(13)的底部位于进风口 (16)中间处，所述 布水装置为由布水器(8)及与布水器(8)连通的设有小孔的布水管(10)组成 的旋转布水装置，所述布水管(10)固定设置在布水器(8)的四周，布水装置通过布水器(8)与中心进水管(17)间实现转动密封连接，所述进风口 (16)设置 在塔身(2)的下端，进风口 (16)的上端设置有与塔身固定连接的挡水斜板(14)， 该挡水斜板(14)由上往下向塔身内倾斜，所述每根布水管(10)上设置有辅助 风叶(9)，辅助风叶(9)平面与水平面间成一定的角度。
专利摘要一种开放式冷却塔，针对现有技术中横流式和逆流式冷却塔存在的水温分布不均匀，圆形冷却塔无法拼接占地面积大的不足，提供了一种塔内水温分布均匀，可以方便拼接的冷却塔，其塔脚和塔身的横截面均为中空的正八方形，风筒的与塔身相连接一端的横截面为中空的正八方形，由此端向上其横截面由正八方形渐变成圆形，在布水管上设置有辅助风叶，采用此种结构的冷却塔，塔内部的气体流场非常顺畅，使得冷却塔内气流均匀，无气流涡旋区和死角区，水温更均匀，辅助风叶的作用，使冷却塔冷却效率高。
文档编号F28F25/02GK201434607SQ20092012334
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者忠 梁 申请人:忠 梁