本发明涉及一种无级调量的冷却塔喷溅装置及其流量调节方法。
背景技术：
当前，工业生产不可缺少的循环水冷却系统正面临着一场以节能减排为核心的技术革命，传统的冷却塔喷淋系统(也即配水系统)在设计中认定的作用由一般的辅助作用提高到了主要作用。喷淋系统的主要设备装置是喷溅装置。喷溅过程的冷却作用在传统设计规程中被认定为冷却塔整体冷却效率的20％，淋水填料的作用为冷却塔整体冷却效率的70％，还有10％为雨区(即填料底部以下至集水池的尾部)，但忽略了喷溅装置喷溅状态对淋水效果的影响，上述比例纯碎是按照淋水在空中的流经长度来估算或通过实验而得到的，其喷溅的优劣程度被忽略了；另外，在工业塔实践中，一旦喷溅装置的流量被计算确定，在运行中就不得再更改，除非停机后进行更换。而实际运行时，夏季和冬春季运行流量是不一样的，由于土建质量的差异也会造成流量分配的不均匀、不合理，然而，目前所有喷溅装置的流量都是通过计算后得出喷嘴的直径来确定的，而喷嘴是必须事先与喷溅装置总成装配好的，如要调整流量，必须拆下总成更换喷嘴(也称作喷芯)，而在运行时是不可能实现调节的。因此探求一种能自由调节流量的喷溅装置很有必要。
技术实现要素：
本发明的第一个目的是提供一种可以无级调量的冷却塔喷溅装置
实现本发明目的的技术方案是一种无级调量的冷却塔喷溅装置，包括蜗壳、喷嘴、主轴和溅水盘；所述蜗壳的侧部和底部分别设置有进水口和出水口；所述喷嘴设置在蜗壳的出水口处；所述主轴的上部设置在蜗壳内，下部连接溅水盘；还包括设置于蜗壳内部的流量调节组件；所述流量调节组件包括连为一体的螺杆和锥体管芯；所述锥体管芯设置于螺杆的下端，可随着螺杆的向下移动切入喷嘴的出口平面而改变出口平面的大小。
所述流量调节组件还包括设置在蜗壳上的调节座；所述调节座上设置螺纹，用于与螺杆的螺纹啮合。
所述流量调节组件还包括用于固定螺杆的螺帽。
所述调节座上刻有基准线，该基准线代表锥体管芯的尖端与出口平面位于同一平面的位置。
本发明的第二个目的是提供一种无级调量的冷却塔喷溅装置的流量调节方法，包括以下步骤：
步骤一、采用前述所述的无级调量的冷却塔喷溅装置；
步骤二、确定生产的无级调量的冷却塔喷溅装置的螺杆的螺距为h，锥体管芯的中心角为α，喷嘴的出口直径为d0，出口平面的面积为sd0；当锥体管芯的尖端与出口平面位于同一平面后，继续下降，每下降一个螺距，锥体管芯切入出口平面处的直径为d1，计算出此时的实际喷嘴出口出水面积sy，得到下降1～n个螺距时的n个实际喷嘴出水口面积sy，n为自然数；
步骤三、用算式qy＝μ·sy·√2gh·3600计算下降1～n个螺距时的n个实际喷嘴出水流量qy，n为自然数，μ为流量系数，g为重力加速度，h为喷嘴工作水头米数；将该无级调量的冷却塔喷溅装置的n个流量调节组件移动时的实际喷嘴出水流量qy制成表格；
步骤四、运行时根据工况需要随时调整流量调节组件5的螺杆51的上下位置，进而调整喷嘴出水流量q。
本发明的原理是：
喷嘴的出水流量计算公式采用短管出流公式：
q＝μ·1/4π(d)2·√2gh·3600
式中：q为流量(m3/h)；μ为流量系数；d为喷嘴出口处直径(m)；g为重力加速度；h为喷嘴工作水头(m)。
从上面的公式可以看出，喷嘴的流量和喷嘴的直径是成正比例关系，喷嘴的直径越大，则喷嘴的出水面积越大，流量也就越大，本发明的技术原理就在于通过增减喷嘴的出水面积来达到调节流量的大小。假设喷嘴的出口面积按最大流量设计为sd，上述的锥体芯管置于喷嘴的中心，并通过螺杆的作用可以上下移动，当锥体芯管的下端和喷嘴出口平面持平时，其流量为qsd(此时为最大流量)，当锥体芯管继续往下，其与喷嘴出口在同一平面时的截面形成一个环形，设锥体的截面积为sj，这时的出水面积为qsd-qsj。
设螺杆螺距为h，锥体芯管的的中心角为α，当锥体芯管的下端与出水平面持平时，喷嘴出口直径为d0，出口面积为sd0，当旋动螺杆使锥体芯管下移c个h，令ch＝y，令锥体新馆切入出口平面时的直径为d1，半径为x，x＝tg(α/2)y，则锥体芯管切入出口时的截面积为1/4π[tg(α/2)y]2，所以得到此时的喷嘴出口的出水实际面积为sd0-1/4π[tg(α/2)y]2，其中：sd0＝1/4π(d)2，设喷嘴出口的出水实际面积为sy，则有
sy＝1/4π(d)2-1/4π[tg(α/2)y]2
由于喷嘴的流量公式q＝μ·1/4π(d)2·√2gh·3600(m3/h)，其中1/4π(d)2为喷嘴出口平面面积，因此可以确定实际喷嘴出水流量qy＝μ·sy·√2gh·3600，确定螺距和中心角就可以计算出来。
采用了上述技术方案后，本发明带来的积极的效果为：本发明改变了传统的喷溅装置流量调整方式，不再需要停机调整，通过旋动调节螺杆升高或降低锥体芯管的高度，改变锥体芯管和喷嘴出口平面的切入截面，从而改变喷嘴出口的出水面积，达到调节流量的目的，拆卸安装过程便捷，能极大地节省成本，而且可以在线调整，不需要停机。调节座是和蜗壳自成一体的，调节座设有内螺纹，螺杆设有外螺纹，螺杆每旋动一个角度，都将会使锥体芯管升高或降低某个高度，并改变锥体芯管和喷嘴出口的水平切入截面，从而改变喷嘴出口的出水面积，最终达到调整喷嘴出口的流量，螺母在螺杆旋动到适当位置时加以旋紧，以保证螺杆的高度稳定。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
附图中标号为：
蜗壳1、喷嘴2、主轴3、溅水盘4、流量调节组件5、螺杆51、锥体管芯52、调节座53、螺帽54。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的一种无级调量的冷却塔喷溅装置，包括蜗壳1、喷嘴2、主轴3、溅水盘4和设置于蜗壳1内部的流量调节组件5；蜗壳1的侧部和底部分别设置有进水口和出水口；喷嘴2设置在蜗壳1的出水口处；主轴2的上部设置在蜗壳1内，下部连接溅水盘4；流量调节组件5包括连为一体的螺杆51和锥体管芯52；锥体管芯52设置于螺杆51的下端，可随着螺杆51的向下移动切入喷嘴2的出口平面21而改变出口平面21的大小。流量调节组件5还包括设置在蜗壳1上的调节座53；调节座53上设置螺纹，用于与螺杆51的螺纹啮合。流量调节组件5还包括用于固定螺杆51的螺帽54。调节座53上刻有基准线，该基准线代表锥体管芯52的尖端与出口平面21位于同一平面的位置。
无级调量的冷却塔喷溅装置的流量调节方法，包括以下步骤：
步骤一、按照图1确定无级调量的冷却塔喷溅装置的结构；
步骤二、确定生产的无级调量的冷却塔喷溅装置的螺杆51的螺距为h，锥体管芯52的中心角为α，喷嘴2的出口直径为d0，出口平面21的面积为sd0；当锥体管芯52的尖端与出口平面21位于同一平面后，继续下降，每下降一个螺距，锥体管芯52切入出口平面21处的直径为d1，计算出此时的实际喷嘴出口出水面积sy，得到下降1～n个螺距时的n个实际喷嘴出水口面积sy，n为自然数；
步骤三、用算式q＝μ·sy·√2gh·3600m3/h计算下降1～n个螺距时的n个喷嘴实际出水流量qy，n为自然数，μ为流量系数，g为重力加速度，h为喷嘴工作水头米数；将该无级调量的冷却塔喷溅装置的n个流量调节组件移动时的喷嘴实际出水流量qy制成表格；
步骤四、运行时根据工况需要随时调整流量调节组件5的螺杆51的上下位置，进而调整喷嘴出水流量qy。
例：已知μ＝0.9，α＝300，d＝0.070m，h为0.001m，每下降一个螺距的y＝0.001m，h＝0.8，
则：qy＝0.9x{0.25x3.14x(0.07)2-0.25x3.14[tg(30/2)x0.001]2}·√2gh·3600
＝44(m3/h)。
计算结果：当旋动螺杆51使锥体芯管52下移1mm时，喷嘴的流量为44m3/h.
如果螺距设计为4mm，则这时的流量为：
q＝0.9x{0.25x3.14x(0.07)2-0.25x3.14[tg(30/2)x0.004]2}·√2gh·3600＝27.7(m3/h)。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。