一种水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试系统及方法与流程

本发明属于工业和建筑空调系统循环水冷却技术领域，尤其涉及一种水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试系统及方法。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

众所周知，在大量的工业生产过程和建筑中央空调系统中，往往存在大量的工作热量需要带走，以满足系统的正常工作，提高产品质量和生产效率，常用较低温度的水作为冷却介质将系统运行过程中产生的部分废热带走，由此产生大量热水再通过冷却塔以冷空气作为冷却介质对热水的降温，进而实现水的循环利用。喷雾通风冷却塔相对于广泛采用的机械通风填料冷却塔具有能耗和运行费用低、维护少、噪音小、无填料及其维护、结构简单等优点，可应用于数十个行业冷却系统的节能环保改造升级。目前，喷雾通风冷却技术经过两代理论和系统的不断完善，已发展成为射流喷雾重力回水冷却技术及系统，降温性能、稳定性和节能环保效益更为显著，极具发展潜力。在射流喷雾重力回水冷却塔系统中，待冷却的循环热水通过多级多次高效雾化，利用对待冷却热水喷雾的同时将外部环境冷空气强力抽吸进入塔内，高度雾化的热水通过闪蒸和与冷空气的接触传热进行降温。显然，喷嘴是喷雾通风冷却塔的核心结构，一座冷却塔由成百上千个喷嘴构成，很大程度上决定了冷却塔的冷却降温性能，对每一个安装于系统中的喷雾喷嘴的雾化降温性能进行测试至关重要。事实上，喷头广泛应用于消防灭火系统、洒水车、淋浴和花草喷灌，由于相对重要性，对消防灭火系统和洒水车用喷头的性能测试关注较多，相关专利技术主要涉及到相关喷头的布水性能、力学性能等性能测试。

对于冷却用喷嘴雾化降温性能还未见涉及。

本发明所测试的射流喷雾冷却降温喷嘴为发明人核心专利部件，结构原理均为新研发、新发明，因此现有文献资料及专利库还未涉及同类或相近文献资料。

本发明测试方法及测试部件服务于发明人“一种多级射流喷雾重力回水无风机无填料型冷却装置”专利产品，为发明人独家研发设计，正处于初期推广应用阶段，因此现有技术中暂未涉及。

本发明测试方法及测试部件为发明人专利技术测试方法，无现有企业标准和行业标准可寻，因此现有技术中暂未涉及。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)冷却系统(尤其是循环水冷却塔)用射流雾化喷嘴，涉及到通过射流原理对周围冷空气进行引射，并与热水进行传热和传质，从而对热水进行降温，目前没有针对冷却系统用射流雾化喷嘴降温性能进行测试的方法和测试装置能够替代本发明的方法和装置。

(2)冷却系统(尤其是多级射流喷雾循环水冷却塔)往往同时存在多种不同要求的雾化喷嘴，它们各自的喷雾工况及雾化降温性能要求均不同，为了精准设计，需要进行单独进行试验和评价，导致没有能够完成该试验和评价要求的方法和系统。

现有技术(即传统技术)冷却降温装置为传统机力通风填料冷却塔，降温原理为机械风机强制抽风，所有布液喷头为普通低压喷淋喷头，仅仅起布液作用，不涉及射流雾化抽风机增大传质面积而达到冷却降温的目的，即本测试方法及测试的核心部件射流雾化喷头与现有技术相近部件有着原理、结构、作用的本质巨大区别。2、由于现有技术中相近布液喷头组件与本发明测试射流喷头组件完全不同，因此现有技术中相近布液喷头组件非核心组件，因此相关产品行业标准及现有专利文献中未有针对性测试资料。

单独试验和评价的目的是为了精确测量、记录、掌握本发明测试方法所测试的不同规格核心射流雾化喷头在不同工况下的综合冷却降温性能，从而为系统及装置设计提供数据依据。单独测试和评价只会对测试目的带来益处，为系统设计及解决问题提供科学数据支撑。

解决上述技术问题的难度和意义：

(1)解决上述技术问题的难度在于，自由射流雾化原理、结构和流场复杂，工作过程中影响雾化和降温性能的因素多；

(2)针对一个应用工况设计的冷却塔往往需要同时采用多种不同的喷嘴，各种喷嘴所处的工作工况和所起作用均不同，测试系统需要能够对多种喷嘴的雾化降温性能进行试验和评价；

(3)基于射流喷雾的循环水冷却技术发展较晚、推向市场较晚，对于相关射流雾化喷嘴单体的降温性能还没有引起足够的重视，没有参考。

本发明解决以上技术问题的意义在于，通过提出循环水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试方法和系统装置，可大大提高循环水冷却系统用核心器件的性能均匀性和稳定性，从而提高整个冷却塔系统的稳定性、综合降温性能和系统的重现性，进而推动射流喷雾冷却塔这类节能、环保、本质安全技术和装置在工业和建筑中快速产业化应用，推动产业转型升级，促进节能环保型社会的建设。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试系统及方法。本发明能解决射流喷雾冷却系统用雾化喷嘴这一核心元件尚没有降温性能评价的方法和系统装置而导致冷却系统性能不稳定、不均匀、重现性不好等问题，该试验方法和系统装置具有结构简单、测试快速、试验成本低、可操作性好等优点。

本发明是这样实现的，一种水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试系统设置有：喷雾降温室，喷雾降温室的两个侧面通过螺钉安装有百叶窗，喷雾降温室侧面和顶部通过螺丝固定有喷雾高度测试标尺和喷雾宽度测试标尺，喷雾降温室的进水管通过法兰与被测试喷嘴连接，喷雾高度测试标尺的旁边设置玻璃缝。

进一步，所述喷雾降温室的底部为集水池，喷雾降温室的底部集水池通过管路与第一截止阀连接，第一截止阀通过管路与循环水加热器连接。

进一步，所述循环水加热器通过管路与第二截止阀连接，第二截止阀通过管路与热水缓冲池连接。

进一步，所述热水缓冲池的底部的外部通过螺丝固定有待测试热水温度计，热水缓冲池出口通过管路与第三截止阀连接，第三截止阀通过管路与热水循环泵进水口连接。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述射流喷嘴雾化降温性能测试系统的射流喷嘴雾化降温性能测试方法，所述射流喷嘴雾化降温性能测试方法包括：热水循环泵通过管路与喷雾降温室的进水管连接，管路上安装回流调节阀及第三截止阀，通过第三截止阀改变由热水循环泵进入喷雾降温室的进水压力和流量，回流管将回流的热水送入热水缓冲池；

将待喷雾冷却的测试热水从热水缓冲池经管路由被测试喷嘴喷出，被测试喷嘴雾化过程中在其周围形成真空，在压差的作用下，外部的冷空气通过百叶窗吸入测试室内；

喷雾降温后的水在重力作用下落入喷雾降温室的集水池，收集后的冷水被送入循环水加热器进行加热达到要求的测试温度，达到测试温度后送入热水缓冲池暂存；

待测试热水温度计测试热水缓冲池热水的温度，达到测试温度并稳定后测试集水池冷水的温度，并与测试时的环境干湿球温度、大气压力数据计算，对喷嘴的雾化降温性能进行评价，对基于该类喷嘴雾化降温性能指导冷却塔的设计。

数据计算中，主要通过喷头进出系统水温监测记录，计算喷头在测量时间点气象工况下的降温温差。

评价中，通过对比相同规格喷头、相同进水温度下不同进水水压下的降温温差评价其降温性能，温差越大，则降温性能越好；还可对比相同进水温度、相同进水压力下不同规格喷头的降温温差，温差越大，则降温性能越好。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述射流喷嘴雾化降温性能测试系统的水冷却系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

(1)本发明在给定热水温度、压力和环境温湿度下，通过对喷嘴雾化程度和尺寸的测试和雾化后降温性能的测试，既实现了在实现了对喷嘴的雾化性能的简单测试，又为待测喷嘴的雾化降温性能进行综合评价提供了一种方法和试验手段。

(2)通过在系统中的进水输送管路上采用旁路回流及其控制手段，可以根据需要对不同应用压力要求工况下喷嘴的雾化降温性能进行分别测试，实现在本方法和同一套测试系统下对多种喷嘴的雾化降温性能进行试验和评价。

(3)待测试喷嘴可以通过调节法兰盘螺栓改变喷嘴的喷雾角度，以对大型多级冷却塔各级和同级喷嘴安装角度的优化设计，进一步优化冷却塔的结构设计和降温性能。

(4)由于射流喷雾的循环水冷却技术发展较晚，尤其是射流喷雾的无风机、无填料的节能环保型冷却塔的推广应用还处于起步阶段，本发明可为该技术的推广提供一种科学的质量评价方法和手段。

(5)本发明提出的方法和系统，为喷雾冷却塔或其他冷却系统中喷嘴这一核心元件的开发、结构优化提供了一种对比、检测和评价的方法及试验平台。

(6)本发明的喷雾降温室将喷嘴雾化、雾化程度检测、降温性能测试于一体，既能评价降温性能，又能评价雾化性能，从而对雾化降温性能进行综合评价。

(7)本发明系统主要用于单喷嘴的雾化降温性能测试评价，温度控制容易，启动快，做一次喷嘴的雾化降温性能评价所需时间不超过30分钟。

(8)本发明系统可通过温度和压力/流量的调节模拟不同循环水水温、不同工作压力，适应范围广。

(9)本发明系统不仅可用于冷却塔喷嘴的雾化降温性能评价，也可用于其他喷嘴的布水性能试验。

(10)本发明噪音小，结构紧凑，占地面积小，布置灵活。

(11)本发明系统技能单独测试喷嘴的雾化和布水性能，又能够单独测试通过喷雾后的传热、传质的降温性能，还能够评价喷嘴的雾化降温综合性能。

(12)本发明系统组成结构简单、造价低，结构紧凑，占地面积小，布置灵活，从而建设实施容易。

(13)本发明系统启动和操作简单，对操作者的要求不高，只需按照求安装好待测试喷嘴，调节好热水温度和进水压力，记录下冷、热水温度以及雾化尺寸即可。

(14)本发明本身不会产生“三废”污染，无噪音污染，属环境友好型试验系统；

(15)本发明系统为喷雾用喷嘴的性能测试提供可验证、对比和评价的基础平台；

(16)本发明系统的运行和维护费低，主体设备喷雾降温室几乎没有维护。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试方法流程图；

图中：1、热水循环泵；2、待测试热水温度计；3、回流调节阀；4、压力表；5、冷却水温度计；6、喷雾高度测试标尺；7、喷雾宽度测试标尺；8、被测试喷嘴；9、喷雾降温室；10、第一截止阀；11、循环水加热器；12、第二截止阀；13、热水缓冲池；14、第三截止阀。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

针对上述问题，本发明提出循环水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试方法和系统，旨在根据射流喷雾原理和射流喷雾冷却系统工作原理，将待测喷嘴置于循环水冷却系统类似的环境中，通过进出水温差、环境干湿球温度的测量，达到对喷嘴的雾化降温性能进行测试和评价的目的，为评价基于喷雾冷却原理的循环水冷却系统中喷嘴核心元件喷雾降温性能这一关键性能提供一种可操作的方法；同时，在上述方法的基础上，按照射流喷雾冷却原理和测试工艺流程，设计出专用成套装置实施整个测试方法，为相关方法的应用推广和相应的循环水冷却系统性能评价奠定基础。

如图1所述，本发明实施例提供的水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试系统包括：热水循环泵1、待测试热水温度计2、回流调节阀3、压力表4、冷却水温度计5、喷雾高度测试标尺6、喷雾宽度测试标尺7、被测试喷嘴8、喷雾降温室9、第一截止阀10、循环水加热器11、第二截止阀12、热水缓冲池13、第三截止阀14。

热水循环泵1进水口通过管路与第三截止阀14连接，第三截止阀14通过管路与热水缓冲池13出口连接，热水缓冲池13的底部的外部通过螺丝固定有待测试热水温度计2，热水缓冲池13通过管路与第二截止阀12连接，第二截止阀12通过管路与循环水加热器11，循环水加热器11通过管路与第一截止阀10连接，喷雾降温室9的底部为集水池，第一截止阀10通过管路与喷雾降温室9的底部集水池连接，集水池底部外面通过螺丝固定有冷却水温度计5，喷雾降温室9的两个侧面通过螺钉安装有百叶窗，用于通风，喷雾降温室9侧面和顶部通过螺丝固定有喷雾高度测试标尺6和喷雾宽度测试标尺7，喷雾降温室9的进水管通过法兰与被测试喷嘴8连接，被测试喷嘴8通过管路与压力表4和回流调节阀3连接，回流调节阀3通过管路与热水缓冲池13连接。

作为本发明的优选实施例，喷雾降温室9设置有进水管，进水管末端通过法兰连接被测试喷嘴8，被测试喷嘴8角度根据试验需要通过法兰连接螺栓在长条形孔的固定位置进行调节。

作为本发明的优选实施例，喷雾降温室9的侧面和顶部设置有喷雾高度测试标尺6、喷雾宽度测试标尺7，喷雾高度测试标尺6下端的零刻度对准喷嘴出口，喷雾高度测试标尺6的旁边设置玻璃缝，通过玻璃缝可记录喷雾的高度；喷雾宽度测试标尺7的零刻度设置在中部，零刻度在垂直方向对准喷嘴出口，通过该标尺可记录喷嘴雾化后的最大喷雾宽度。

作为本发明的优选实施例，喷雾降温室9侧面设置有百叶窗进风口，百叶窗窗页的开度可通过端部的调节杆进行调节。

作为本发明的优选实施例，喷雾降温室集水池靠近底部设置冷却水温度计，以便于对池内的水温进行测试。

本发明实施例提供的水冷却系统用射流喷嘴雾化降温性能测试方法带来如下技术效果：

(1)本发明的方法适用于各种常见循环水冷却用喷嘴的雾化降温性能评价，适应的范围很广；

(2)利用本发明的方法进行喷嘴雾化降温性能评价，系统耗能设备少，成本低；

(3)本发明的方法可以为新型喷嘴核心元件开发、结构优化设计提供性能评价和对比；

(4)本发明的方法所涉及的系统结构简单，建设容易；

(5)本发明的方法在对喷嘴进行雾化降温性能评价的过程中，无“三废”排放，无环境噪声污染。

本发明的工作原理为：

热水循环泵1通过管路与喷雾降温室9的进水管连接，管路上安装回流调节阀3及第三截止阀14，通过第三截止阀14可以改变由热水循环泵进入喷雾降温室9的进水压力和流量，回流管将回流的热水送入热水缓冲池。将待喷雾冷却的测试热水从热水缓冲池13经管路由被测试喷嘴8喷出，被测试喷嘴8雾化过程中在其周围形成真空，在压差的作用下，外部的冷空气通过百叶窗吸入测试室内。热水高效雾化过程中大大扩大水体的表面积，加大了与冷空气的接触面积，形成接触传热；另一方面，雾化后环境真空的产生加剧了热水的闪蒸，通过传质降温，从而形成了传热传质降温。喷雾降温后的水在重力作用下落入喷雾降温室9的集水池，收集后的冷水被送入循环水加热器11进行加热达到要求的测试温度，达到测试温度后送入热水缓冲池13暂存，以满足连续试验需要。待测试热水温度计2测试热水缓冲池13热水的温度，达到测试温度并稳定后测试集水池冷水的温度，并与测试时的环境干湿球温度、大气压力等数据计算，对喷嘴的雾化降温性能进行评价，进而对基于该类喷嘴和要求工况的冷却塔的设计降温性能进行预评估。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。