一种低气阻高效能逆流机力抽风冷却塔的制作方法

本实用新型属于循环水系统中的水冷却设备领域,特别涉及一种低冷却塔通风阻力、高冷却塔性能的逆流机力抽风冷却塔。

背景技术：

冷却塔的冷却性能是由两个方面的特性决定：一是热工性能，二是气动性能。热工性能主要由淋水填料的比表面积、填料材质的亲水性和水气接触的时间等因素决定；气动性能由气流在冷却塔内的通道决定，包括通道的形状、大小。以往冷却塔在气流通道上的技术属于粗犷型，忽略了气流通道阻力性能的优化，使得冷却塔处于冷却效率不高、能耗较大、体积庞大的状态，造成大量的资源和能源的浪费。

技术实现要素：

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种低气阻高效能逆流机力抽风冷却塔。

技术方案：本实用新型提供的一种低气阻高效能逆流机力抽风冷却塔，包括进风口以及自下而上依次设置的水池、雨区、填料区、配水区、收缩区、风筒、输水管；

所述进风口位于雨区侧壁，所述进风口两侧有一组垂直的框架柱，所述框架柱的迎风面为椭圆曲面；

所述填料区包括填料支撑梁和固定于填料支撑梁内的填料，所述填料支撑梁为圆管组成的钢架横梁，填料支撑梁的迎风面为圆弧形；

所述配水区包括配水管支撑梁、支配水管及喷头和除水器，所述支配水管及喷头固定于配水管支撑梁底部、所述除水器固定于配水管支撑梁顶部，或者所述支配水管及喷头固定于配水管支撑梁顶部、所述除水器固定于支配水管及喷头顶部；

所述收缩区内设有整流环；

所述风筒包括自下而上依次设置的风筒收缩段、喉部、第一扩散段和第二扩散段；所述整流环与风筒收缩段连接。

所述输水管与支配水管及喷头的支配水管连接；所述水池设于雨区底部用于收集供水管、支配水管及喷头组成的配水系统淋下的水。

作为改进，所述进风口处框架柱的迎风面设椭圆曲面板。

作为改进，所述除水器包括一组平行设置的纵截面为弧形的器片，器片弧线形中心朝向冷却塔中心；除水器低位安装。

作为另一种改进，所述整流环的形状为上下开口的曲面圆台形。

作为另一种改进，所述风筒的第一扩散段的扩散角为20-29°，优选为28°；所述第一扩散段的高度为0.3倍喉部直径以内。

作为另一种改进，所述风筒的第二扩散段的扩散角自第一扩散段的扩散角递减至 0°；所述第二扩散段的高度为0.2倍喉部直径以内。

有益效果：本实用新型提供的冷却塔结构简单、成本低，通过改变各构件的迎风接触面的几何形状，优化设计气流在构件间的空间通道，大大降低了风阻，提高了冷却塔的气动性能，从而大大提高了冷却塔的冷却效率。

附图说明

图1为本实用新型低气阻高效能逆流机力抽风冷却塔的结构示意图。

图2为进风口的俯视图。

图3为填料区的结构示意图。

图4为配水区的结构示意图一。

图5为配水区的结构示意图二。

图6为除水器的结构示意图一。

图7为除水器的结构示意图二。

图8为设置整流环的冷却塔的气体流场图。

图9为不设整流环的冷却塔的气体流场图。

图10为风筒的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型低气阻高效能逆流机力抽风冷却塔作出进一步说明。

低气阻高效能逆流机力抽风冷却塔，见图1，包括自下而上依次设置的水池(集水区) 2、进风区进风口1、雨区3、填料区4、配水区5、收缩区6、出风区风筒7；

进风口1设于雨区3侧壁，进风口1两侧为垂直的框架柱11，见图2，框架柱11的迎风面为椭圆曲面。通常，进风口的框架柱为方形的框架柱，风阻较大；本实用新型将传统方形框架柱的迎风面由方形改变成椭圆形，从而使进风处的阻力降低50％左右；通常逆流式冷却塔的进风口由填料支撑梁的底部作为进风口顶部、水池内液面作为进风口底部、两侧垂直的框架柱组成，顶部和底部不易改变，因此进风口框架柱的柱形基本上决定进风口的阻力；申请人经研究发现：方形框架柱的阻力系数约为3，圆柱形框架柱约为2，椭圆形框架柱约为1.5。

填料区4，见图3，包括填料支撑梁41和安装于填料支撑梁内的填料42，填料支撑梁41为圆管组成的钢架横梁，填料支撑梁41的迎风面为圆弧形。通常，填料支撑梁是冷却塔内占挡风面积的主要构件，为钢筋混凝土结构，呈矩形断面，其挡风面积一般为塔体截面积的12～15％，其产生的阻力占全塔静压的1～3％，小塔占比会高一些。而将混凝土填料支梁的迎风面底面做成圆弧状同样存在施工的困难，如果加设弧形玻璃钢导流板又会发生弧形玻璃钢导流板存水问题。本实用新型根据填料支梁的受力特点，采用承受垂直荷载较好的钢架代替传统的矩形断面混凝土结构的填料支撑梁，钢架的受力构件均采用圆管，迎风面为圆弧面，钢架投影面积计与混凝土支梁的挡风面积减少50％以上，且迎风面为圆形，最终使本实用新型的填料支撑梁的阻力仅为矩形断面混凝土支梁的1/3，可使阻力降低1Pa以上。

配水区5，包括配水管支撑梁51、支配水管及喷头52和除水器53，配水管42固定于配水管支撑梁51底部、除水器53固定于配水管支撑梁51顶部，见图4，或者支配水管及喷头52固定于配水管支撑梁51顶部、除水器53固定于支配水管及喷头52顶部，见图5；除水器53包括一组平行设置的纵截面为弧形的器片，器片弧线形中心朝向冷却塔中心，且除水器53低位安装，见图6。气流在冷却塔填料区和雨区与需要冷却的热水接触，并以一定的速度向上流动，因此会携带一定数量的水滴，这些水滴在没有任何拦截的情况下会飘出塔外，飘出水滴会导致水的浪费和环境的污染。除水器是设在配水装置上与气流出口间用于收集水滴的设施。通常，在冷却塔内设置独立的除水器层，位置偏高，除水器安装在除水器层内，然而，在冷却塔上部气流通道逐渐变小、气流处于收缩状态，流速进而增加，携带水滴的能力就会加强，现有除水器的安装方式收水效果不佳。本实用新型取消了独立除水器层，将配水层与除水器层合一，实现了除水器的低位放置，除水器处于气流尚未收缩的平顺段，除水效果提高了10％以上，阻力降低了15％以上。通常，除水器的叶片在安装时只关注块与块之间是否挤紧、是否存在缝隙，而忽略了除水器弧片的方向。然而，申请人发现，气流在通过除水器后是有向心收缩的趋势的，因此本实用新型在安装时明确规定除水器的叶片的凹形弧面向心布置，可大大减少除水器的空气阻力，提高除水效率，见图6；而相反布置，见图7，空气阻力就会增加30％以上。

收缩区6内设有整流环61，见图8；整流环61的形状为上下开口的曲面圆台形。传统冷却塔的气流通道由水气接触的填料区及配水区域的方形通道过渡到风筒段的圆形通道，冷却塔内气流收缩一般开始于除水器至风筒喉部，收缩比在10以下，流速由2m/s 左右增加至10m/s左右，传统冷却塔在过渡区是没有任何整流或导流措施的，极易形成涡流区，阻力很大，可达20～30Pa，占全塔阻力的1/5～1/4。本实用新型在收缩区内设置整流环，在风筒之下与风筒连接，延续风筒下部的线型向下设置一个能够使气流合理收缩的整流段，将风筒下部集气段与整流环的线型整体统筹设计，将两段收缩完美结合，采用同一条适合冷却塔内气流收缩比的曲线，将收缩段阻力降至最小，仅为无整流环的冷却塔见图9阻力的1/3～1/8。

风筒7，见图10，包括自下而上依次设置的风筒收缩段71、喉部72、第一扩散段73 和第二扩散段74；整流环61与风筒收缩段71连接，喉部72直径均小于风筒收缩段71、第一扩散段73和第二扩散段74。第一扩散段73的扩散角为20-29°，优选为28°；第一扩散段73的高度为0.3倍喉部直径以内；第二扩散段74的扩散角自第一扩散段73 的扩散角递减至0°；第二扩散段74的高度为0.2倍喉部直径以内。通常，冷却塔的风筒扩散角一般为14°左右。本实用新型根据流体力学中相关流态的理论，将接近风筒喉部的第一扩散段的扩散角确定为28°，高度控制在0.3倍的喉部直径以下；第二扩散段按照射流流态边界回拢理论，设计成曲线上收，即扩散角逐渐变小，最后扩散角接近0°的上收态势，高度控制在0.2倍的喉部直径以下；该设计既适应射流流态在0.3倍喉部直径后出现的边界回拢的形态，避免气流离壁及扰流，同时对出口气流进行导流，增加气流向上的趋势，有利防止湿热空气回流，并可缩小风筒中心区出现的负压区。扩散段的总高度控制在0.5倍风筒喉部直径以内，几段曲线包括直线平滑顺接，可降低气流在风筒出口处的动能的30％。

输水管8与支配水管及喷头52的支配水管连接；水池2设于雨区3底部用于收集供水管8、支配水管及喷头52组成的配水系统淋下的水。