一种用于汽液两相微小液滴聚并的节水装置的制作方法

本实用新型涉及节水装置技术领域，具体为一种用于汽液两相微小液滴聚并的节水装置。

背景技术：

我国蓬勃发展的工业和人口数量的增加使得城市生活用水和工业用水急剧增长，水资源也变得越来越重要。而工业耗水中，火电厂的耗水量是比较大的，其中火电厂的冷却塔耗水量占了很大比例，目前，火电厂的节水重点是逆流湿式冷却塔的循环冷却水，而水量损失的主要原因是冷却塔内排出的热湿气流，在风吹作用下小水滴被气流带出塔外，进入大气或者随风飘落在周围地上造成大量水耗损，另外，跟随气流排出外界的水滴还会影响周围环境；

冷却塔内部一直都是非常湿热的环境，此环境适合微生物的生长、繁殖加速了传统节水装置的变形与老化，且微生物产生粘液可直接引起金属腐蚀破坏，同时产生的黏泥覆盖在收水器和换热器表面，影响冷却水的冷却作用，并且加大收水器的受力，传统节水装置结构复杂，容易堵塞不利于节水装置运行，而且安装较为繁琐，延长了安装周期。

另外由于其安装位置的特殊环境，还需要考虑节水装置的使用寿命问题，为此，我们提供了一种用于汽液两相微小液滴聚并的节水装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于汽液两相微小液滴聚并的节水装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于汽液两相微小液滴聚并的节水装置，所述节水装置由多个节水单体拼接并卡接安装在支撑架上而形成，所述节水单体由拼接板和导管组成，多个拼接板的中心位置均开有安装孔，每个安装孔的侧壁分别与多个导管的下端侧壁固定连接，所述导管的内侧壁上设有导叶，所述拼接板的左右两侧壁上设有对接结构，每行拼接板之间均通过对接结构进行连接，所述拼接板的前后两侧壁上分别固定连接有下接板与上接板，且所述下接板与上接板上设有用于将每列拼接板之间进行连接的卡接结构；

所述上接板与下接板的两端均开有用于安装定位的v型缺口，所述v型缺口的内部固定卡接有双头插杆，所述双头插杆的下端固定连接有固定板，所述固定板上且位于双头插杆两侧均开有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有卡钩，且所述卡钩活动卡接在支撑架的钢筋上。

优选的，所述对接结构包括两个对接块，且两个对接块分别固定连接在拼接板的左右两侧壁上，位于左侧的对接块的侧壁上开有u型槽，位于右侧的对接块的侧壁上开有u型块，所述u型槽的两侧内侧壁上开有第一卡槽，所述第一卡槽的内部活动卡接有卡块，所述卡块固定连接在u型块的侧壁上。

优选的，所述卡接结构包括孔槽与l型块，所述孔槽与l型块分别设在上接板与下接板上，且所述l型块由下而上贯穿孔槽并与第二卡槽卡接，所述第二卡槽开在上接板的上侧壁上。

优选的，所述导管与拼接板的连接处固定连接有多个加强筋。

优选的，所述安装孔及导管的横截面均为圆形，且所述导叶的数量为4个，以圆周阵列的形式并呈单层固定连接在导管内壁，所述导叶的形状呈螺旋状扭曲，且所述导叶的外端高度高于内端的高度，每个导叶的外端与导管的内侧壁之间留有用以形成涡流气旋的间隙。

优选的，所述安装孔及导管的横截面为直径400mm的圆形，且导叶横向投影高度为200mm、纵向宽度为150mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型由小面积拼接成大面积，安装于冷却塔中，通过导叶对汽流流向的改变，使汽流路径扭曲同时汽流旋转碰撞过程增加，进而使小液滴碰撞聚并的聚合度变大，继而小液滴聚合形成大液滴，大液滴自身重量大于气流托浮力将滴落回收，实现提高对蒸汽液化的机率；并且本装置仅通过导叶来改变气流的方向，设计结构较为巧妙，不含复杂结构，其中单层四片形式的导叶的设置效果最好，并且采用聚丙烯作为基体复合玻璃纤维的材料，表面光滑、抗拉强度高、热导率较低、介电性好，吸湿性小，可有效避免微生物堆积、现有材料结构强度不足等问题，从而基本不会受到湿热环境的影响，可以在蒸汽塔内部的湿热环境下稳定工作，另外该节水装置通过卡固拼接的方式连接安装，不仅连接稳定，并且施工快速便捷，有效的缩短了安装周期。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图i；

图2为本实用新型的整体结构示意图ii；

图3为本实用新型的拼接板与导管处的剖视图；

图4为本实用新型的图3的a处放大图；

图5为本实用新型的拼接板、上接板与下接板处的结构示意图i；

图6为本实用新型的多个拼接板拼接后的爆炸图；

图7为本实用新型的图6的b处放大图；

图8为本实用新型的拼接板、孔槽、l型块与与第二卡槽处的结构示意图；

图9为本实用新型的拼接板、上接板与下接板处的结构示意图ii；

图10为本实用新型的图9的c处放大图；

图11为本实用新型的孔槽、l型块与与第二卡槽处的剖视图；

图12为本实用新型的导管与导叶处的剖视图；

图13为本实用新型的拼接板、导管与导叶处的结构示意图；

图14为本实用新型的v型缺口、双头插杆、固定板、滑槽与卡钩处的爆炸图；

图15为本实用新型的v型缺口、双头插杆与固定板处的爆炸图；

图16为本实用新型的固定板、滑槽与卡钩的底部结构示意图；

图17为本实用新型的安装位置处的示意图；

图18为本实用新型6种结构模型的示意图；

图19为本实用新型6种结构模型的壁面处轴向速度曲线图；

图20为本实用新型6种结构模型的横截面速度云图；

图21为本实用新型6种结构模型的纵向截面速度云图；

图22为本实用新型6种结构模型的纵向截面速度曲线图；

图23为本实用新型仿真模拟单层导叶与双层导叶的效果示意图；

图24为本实用新型的节水应用效果的聚并数据图。

图中：1、拼接板，2、导管，3、安装孔，4、导叶，5、对接结构，501、对接块，502、u型槽，503、u型块，504、第一卡槽，505、卡块，6、下接板，7、上接板，8、卡接结构，801、孔槽，802、l型块，803、第二卡槽，9、加强筋，10、v型缺口，11、双头插杆，12、固定板，13、滑槽，14、卡钩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例请参阅图1-24，本实用新型提供一种技术方案：一种用于汽液两相微小液滴聚并的节水装置,所述节水装置由多个节水单体拼接并卡接安装在支撑架上而形成，所述节水单体由拼接板1和导管2组成，多个拼接板1的中心位置均开有安装孔3，每个安装孔3的侧壁分别与多个导管2的下端侧壁固定连接，所述导管2的内侧壁上设有导叶4，为了实现最优导管2、导叶4的形状及其配合，选取了如图18形式的6种形式的进行了模拟仿真，图18-1、18-2分别为圆形和六棱柱，18-3、18-4、18-5、18-6分别为单层多叶片螺旋、双层多叶片螺旋、单叶片螺旋、多瓣型叶片；

对这6种结构模型的轴向速度、横截面速度、纵向截面速度等进行模拟结果如图19-22所示，通过数据可知，六棱柱型集水器压降较大，圆柱形收水装置压降较小。圆柱型集水器中，多片(4片)螺旋导叶的效率较其它叶片型导叶更优即图18中3、4效果更优，另外进行了fluent两相流模拟技术仿真模拟单层导叶与双层导叶结构，其结果如图23所示，所以采用安装孔3和导管2的横截面为圆形，导叶数量为4个的单层导叶4的形式效果最好，导管2的形状呈圆柱形，相比较如图13所示的导管2为六棱柱型的状态集水器压降较大，圆柱形具有均匀的轴向压力，圆柱形收水装置压降较小，该装置连接成片后，多个该装置的上方形成一个大汽液两相聚并融合场，进入冷却塔内的气流会先通过导管2然后再进入冷却塔的内部，同时流体流动后压力降较小，对集水装置的挤压变形较小，利于气流中水蒸气的凝结回收，导叶4的数量设为四个，并且按照如图2所示的单层导叶4的状态设置，相比较例如图12所示的双层导叶4的状态，单层螺旋导叶4的效率较其它叶片型导叶4更优，每个导叶4的形状均呈螺旋状扭曲，且所述导叶4的外端高度高于内端的高度，每个导叶4的外端与导管2的内侧壁之间留有用以形成涡流气旋的间隙，空气在经过导管2内部的时候会被多个导叶4所影响，形成涡流气旋从而可以加快水蒸气内部小液滴之间的碰撞聚集，也使水蒸气的运动路径变长，从而可以使水蒸气更好的液化，有利于水资源的回收；

所述拼接板1的左右两侧壁上设有对接结构5，每行拼接板1之间均通过对接结构5进行连接，对接结构5可实现快速稳定的拼接的作用，所述拼接板1的前后两侧壁上分别固定连接有下接板6与上接板7，相邻两个拼接板1上的下接板6与上接板7以重合搭接的形式连接，下接板6与拼接板1的下侧面齐平，下接板6厚度只有拼接板1的一半，相反的上接板7与拼接板1的上侧面齐平，其厚度也只有拼接板1的一半，下接板6、上接板7均与拼接板1是一体成型的，从而保证下接板6、上接板7能够稳固的将相邻拼接板1固定连接在一起，并且拼接后的拼接板1处在同一平面内，且所述下接板6与上接板7上设有用于将每列拼接板1之间进行连接的卡接结构8，卡接结构8可实现与对接结构5同时处于卡接与脱离的状态，本装置可以随意拼接，改变面积，可以适用于不同型号的冷却塔，如同1所示，多个拼接板1在摆放角度相同的情况下进行有规律的行列摆放，两个相邻拼接板1之间通过卡接结构8与对接结构5进行快速卡接，继而保证了拼接板1之间的连接稳定性。

具体而言，所述对接结构5包括两个对接块501，且两个对接块501分别固定连接在拼接板1的左右两侧壁上，以图4为例，位于右侧的对接块501的侧壁上开有u型槽502，位于左侧的对接块501的侧壁上开有u型块503，u型块503的外部轮廓与u型槽502的内部轮廓相适配，所述u型槽502的两侧内侧壁上开有第一卡槽504，所述第一卡槽504的内部活动卡接有卡块505，所述卡块505固定连接在u型块503的侧壁上，u型块503与u型槽502的两侧边可实现变形，当u型块503与u型槽502在对接过程中，u型槽502的侧边会与卡块505的斜面进行接触，随着u型块503与u型槽502的进行对接，卡块505的斜面会将u型槽502的侧边向外撑开，当卡块505卡进第一卡槽504的内部后，u型槽502的侧壁会瞬间恢复原来状态，继而完成固定对接，继而使相邻的拼接块1完成连接，而且也保证了两个连接块1之间具有良好的气密性。

具体而言，所述卡接结构8包括孔槽801与l型块802，孔槽801的形状与l型块802上侧面的形状相同，且孔槽801的尺寸略大于l型块802的上侧面尺寸，继而保证l型块802能够贯穿孔槽801，所述孔槽801与l型块802分别设在上接板7与下接板6上，且所述l型块802由下而上贯穿孔槽801并与第二卡槽803卡接，所述第二卡槽803开在上接板7的上侧壁上，l型块801的下端设有圆形凸块，便于上接板7与l型块802之间的相对滑动，当上接板7随着拼接板1滑动时，上接板7的上侧壁会挤压l型块801的圆形凸块，使l型块801产生塑性形变后向上弯曲，待l型块801的圆形凸块滑动至如图11所示的状态时，l型块801的圆形凸块与第二卡槽803完成对接，此时相邻的拼接块1完成连接。

具体而言，所述上接板7与下接板6的两端均开有用于安装定位的v型缺口10，如图9所示，当拼接板1在拼接时，每行相邻的两个拼接板1上的上接板7与下接板6在重叠搭接过程中，其端部的v型缺口10会分别组合成一个方形孔，每列相邻的两个拼接板1上的上接板7与下接板6在搭接过程中，其上的相同端部的两个v型缺口10会相互重合，因此相邻四个拼接板1的对角处的四个v型缺口10会拼接成两个完全重合的方形孔，在安装过程中观察v型缺口10的对接状态实现定位的目的，所述v型缺口10的内部固定卡接有双头插杆11，双头插杆11的上端头部较大，下端较小，当v型缺口10拼成方形孔时，双头插杆11的下端与方形孔相适配，继而可使双头插杆11卡在方形孔内部，所述双头插杆11的下端固定连接有固定板12，安装时，固定板12位于下接板6的下方，并且固定板12的安装走向与下接板6的方向一致，所述固定板12上且位于双头插杆11两侧均开有滑槽13，滑槽13的长度要长于支撑架上相邻两个钢筋之间的间距，所述滑槽13的内部滑动连接有卡钩14，且所述卡钩14活动卡接在支撑架的钢筋上，如图17所示，此时双头插杆11卡在方形孔的内部，由于该装置在拼接时，v型缺口10所组成的方形孔的位置与支撑架内部纵横交错的钢筋位置不确定，因而固定板12的位置会随着v型缺口10的位置改变而改变，通过卡钩14在滑槽13的内部滑动，可以将固定板12上的卡钩14移动至最近的钢筋处(如图16所示)，保证了卡钩14与钢筋卡接，继而使固定板12固定在支撑架上，此时拼接板1便会稳固的卡接在支撑架上。

具体而言，所述导管2与拼接板1的连接处固定连接有多个加强筋9，加强筋9是导管2与拼接板1连接的组件，可以增强本装置的抗弯曲性、抗拉伸性和承载能力。

由于本节水装置的安装环境是湿热的，如采用传统的材料不可避免的其使用寿命较短，而且容易引起微生物堆积，降低聚并效果，为此本申请提出一种复合材料的应用，首先我们要考虑采用的是耐湿性能好、损伤容限高、又可再生、易修复的热塑性材料，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，而其中聚丙烯材料耐热性、熔点以及环保性优于其他复合材料，所以聚丙烯是首选材料，除此之外为了能够增加本申请的化学稳定性，并且在高湿环境下吸湿性降低，添加长玻璃纤维，为了得到两者最优的复合配比，对不同含量配合的复合材料进行了拉伸性能、抗弯曲性能的测试，其结果表a和表b：

表a玻璃纤维含量对复合材料拉伸性能的影响

表b玻璃纤维含量对复合材料抗弯性能的影响

通过比较，可以看出，不含玻璃纤维的纯聚丙烯材料的性能最差，加入30％玻璃纤维提高了材料的综合性能，使其拉伸强度和拉伸模量分别由32mpa和175.77mpa提高到了59.28mpa和933.36mpa，弯曲强度和弯曲模量分别由41mpa和1392mpa提高到112mpa和4826mpa。因此，最终确定过饱和汽液两相纤维复合材料装置的原料为长玻璃纤维增强聚丙烯，体积含量为30％玻璃纤维增强复合材料，从而获得化学稳定性高，表面光滑、抗拉强度高、热导率较低、介电性好，吸湿性小的热塑型复合材料，有利于水蒸气在涡流中凝结成股流下，吸湿性小利于蒸汽的收集，也不容易锈蚀。

目前常规使用的波纹板技术基本仅能对大于50微米的微小液滴起到拦截、收集的效果，而且其耐腐蚀性弱、抗疲劳度低，常规波纹板的使用，饱和湿空气经过波纹板后向上是平直气流状态，气流流过后微小液滴聚并将结束不利用微小液滴的收集，而本申请提出的结构由于导叶4的设置，空气变为聚并的湍流状态，离开装置后，聚并场并不会立刻消失，通过改变微小液滴运动路劲增大了液滴之间的碰撞几率，使直径较小的液滴快速碰撞融合成直径较大的液滴，打破“临界水”的汽液平衡状态。水蒸气中的水分子及微小液滴以碰撞后形成的较大直径的液滴为核，集聚成大液滴被收集。由于发生聚并的水分子及微小液滴的直径较小，所以液滴裹挟的杂质也相对较少。故本装置收集到的水的清晰度要比循环冷却水高，另外在所述安装孔3及导管2的横截面为直径400mm的圆形，且导叶4垂直投影高度为200mm、宽度为150mm的参数条件下的节水装置的单体，其对20-50微米不同阶段都有微小液滴的聚并如图24所示，提高了微小液滴聚并概率，提升节水、节能以及水质的功效。

工作原理：将多个拼接板1拼接成指定大小的面积，拼接的时候，将上接板7上的孔槽801对准相应的l型块802，然后向下按动拼接板1，此时l型块802会贯穿孔槽801，然后按照如图9所示的箭头方向推动拼接板1，这样拼接板1左侧的u型槽502会与相对应的u型块503相对接，与此同时，l型块802的上半部分会在上接板7的上侧面滑动后与第二卡槽803进行卡接，拼接完成后将其安装于蒸汽经过的支撑架(位于冷却塔的内部)上，此时该装置安装完毕；当冷却塔内部的气流经过本装置的时候，会被导叶4所影响，形成水蒸气涡流从而可以加快水蒸气内部小液滴之间的碰撞聚集，也使水蒸气的运动路径变长，达到使水蒸气更好液化的目的，因此在聚并不断的进行中蒸汽大量的转化为液态，继而实现对资源的节能环保、水资源的节约，本申请采用复合材料制备，不限于火电厂的冷却塔，也可用于其他气流挥发、蒸发的塔中，汽流通过本节水装置后运动轨迹发生变化，汽流中液滴碰撞聚并程度加剧，对节能、节水以及水质量改善都有明显的功效。

汽流通过本节水装置后运动轨迹发生变化，汽流中液滴碰撞聚并程度加剧，对节能、节水以及水质量改善都有明显的功效。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。