本发明涉及一种冷却塔的实验装置，尤其是一种淋水填料湿重测量的实验装置及测量方法。
背景技术：
冷却塔是利用水与空气的蒸发与传热来冷却循环水以排放工艺系统废热的装置。填料是冷却塔的核心部件，其作用是将热水飞溅成小水滴或在其表面分布成流动的水膜，以增加水和空气的接触面积和接触时间，即增加水和空气的热交换强度。按填料上水与空气的流向不同分为逆流填料和横流填料。
冷却塔运行时，填料挂水后的重量(湿重)是冷却塔强度设计的重要参数之一，除与淋水密度相关外，还与填料的形状、间距、表面亲水性及单位体积内接点数的多少有关。冷却塔填料湿重也与散热性能有一定的关系，在一定条件下，通过填料挂水量还能够预判填料的散热能力，一般挂水量较大，水与空气的接触充分，散热能力就相对较强。
因此，便捷准确地称量填料湿重，明确填料湿重和各种因素的关系，有助于快速方便地进行填料选型和冷却塔的设计。
技术实现要素：
本发明是要提供一种淋水填料湿重测量的实验装置及测量方法，用于准确地称量填料湿重，明确填料湿重和各种因素的关系，有助于快速方便地进行填料选型和冷却塔的设计。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种淋水填料湿重测量的实验装置，包括淋水部分、填料放置及称量部分，所述填料放置及称量部分的支撑托盘置于装置的淋水部分的集水盘和布水盘所形成的空间中，且淋水部分、填料放置及称量部分两者互不接触；所述淋水部分由集水盘、水泵、流量调节阀、流量计、水管路、布水盘、消能管组、导轨式立柱组成，所述集水盘依次通过水泵、流量调节阀、流量计后经过水管路连接并连通到带有消能管组的布水盘，所述布水盘通过四根导轨式立柱支撑在集水盘上方，并可沿四根导轨式立柱上下移动，所述布水盘采用小喷嘴布水，所述填料放置及称量部分由四根填料架立柱、用于悬挂穿杆式填料组装块穿杆的支撑梁、用于摆放粘接式填料组装块的支撑托盘、与四根填料架立柱相对应的四个称量仪器所组成，所述四根填料架立柱分别置于集水盘两侧的四个称量仪器上，同侧的两根填料架立柱之间连接有支撑梁组成填料架，所述支撑托盘连接在所述四根填料架立柱上。
进一步，四根所述导轨式立柱设置在集水盘内的四角，并与集水盘固定连接。
进一步，所述支撑梁根据穿杆式填料组装块穿杆的位置可沿两根填料架立柱上下移动。
进一步，所述集水盘还连接有辅助调节旁通阀；所述布水盘通过吊臂和丝杆与导轨式立柱移动连接。
进一步，所述消能管组为一矩形的环型管，搁置在布水盘的四个侧边上，并处在布水盘内的正上方，环型管对应布水盘的四个侧壁向下70～60°方向设有系列小孔，小孔与竖直方向的夹角为20°～30°；所述小孔的孔径为8mm，孔中心距为90mm。
进一步，所述布水盘的底面设有系列小孔，小孔的孔径为7mm，小孔中心距为40mm，呈矩形阵列排布。
进一步，所述小喷嘴为带有中心孔的单溅式小喷嘴，所述单溅式小喷嘴内直径为4mm，外直径为6.5mm，外直径上设有与布水盘7的底面小孔固定的卡头，所述单溅式小喷嘴的反溅盘为一锥台，锥的中心角为160°，锥台面上设有分水槽，锥台中心还设有直径为2mm的小孔。
进一步，所述布水盘底面上加装一块孔径调整板，所述孔径调整板上的小孔直径为2.25mm，其位置与布水盘7底面上的小孔位置一一对应，并通过定位销精确定位。
进一步，所述填料架采用不锈钢方管焊接组装而成，填料架立柱底部设有平整的底座，并通过底座置于称量仪器上。
一种采用淋水填料湿重测量的实验装置的测量方法，其步骤如下：
1)放置填料组装块及调整布水盘
将粘接式填料组装块接置于填料架的支撑托盘上，或者将穿杆式填料组装块穿杆悬挂在填料架的支撑梁上，调整布水盘的高度，使小喷嘴底部距离填料顶面10cm；
2)称量填料湿重
(1)未放置填料时，四个称量仪器读数me1、me2、me3、me4之和即为填料架干重me，即me＝me1+me2+me3+me4；
(2)未放置填料时，当淋水密度为x，四个称量仪器读数mex1、mex2、mex3、mex4之和即为该淋水密度下的填料架湿重mex，即mex＝mex1+mex2+mex3+mex4；
(3)放置填料后未淋水之前，四个称量仪器读数mf1、mf2、mf3、mf4之和即为填料架干重+填料干重mf，即mf＝mf1+mf2+mf3+mf4；
(4)放置填料后，当淋水密度为x，四个称量仪器读数mfx1、mfx2、mfx3、mfx4之和即为该淋水密度下填料架湿重+填料湿重mfx，即mfx＝mfx1+mfx2+mfx3+mfx4；
则有：
填料干重：gp＝mf-me；
淋水密度为x时的填料湿重：gpx＝mfx-mex；
淋水密度为x时填料上的水膜重量：gw＝gpx-gp。
本发明的有益效果是：
布水均匀、密集、稳定；填料放置平稳，重量分布均匀，非淋水区域不留水；淋水密度调节、填料放置空间和放置方式能够满足各种逆流和横流填料组装块的实验需要；操作方便，测量精度高；在单位体积内接点数相近的条件下，还可以预判填料的散热性能，实验成本低，快速有效，可用于填料初期开发的比对，能够大大缩短开发时间和节省开发费用。
附图说明
图1为本发明的淋水填料湿重测量的实验装置结构示意图；
图2为实施例的淋水填料湿重测量的实验装置结构三视图；
图3为消能管组三视图；
图4为布水盘三视图；
图5为单溅式小喷嘴的三视图；
图6为孔径调整板结构示意图；
图7为集水盘和立柱三视图；
图8为填料架三视图；
其中：图2～图5，图7～图8中，(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的淋水填料湿重测量的实验装置，主要分为两个部分：装置的淋水部分、填料放置及称量部分。填料放置及称量部分的支撑托盘12置于装置的淋水部分的集水盘1和布水盘7所形成空间中。装置的淋水部分、填料放置及称量部分两者互不接触。
淋水部分：由集水盘1、水泵2、辅助调节旁通阀3、流量调节阀4、流量计5、水管路6、布水盘7、消能管组8、导轨式立柱9组成。
集水盘1依次连接水泵2、流量调节阀4、流量计5后经过水管路6连接并连通到带有消能管组8的布水盘7，布水盘7靠四根导轨式立柱9支撑并能上下移动和固定，采用小喷嘴布水，并有可拆卸的孔径调整板以适应不同淋水密度下的水位要求，四根导轨式立柱9设置在集水盘1内的四角，并与集水盘1固定连接；集水盘1还连接辅助调节旁通阀3。
填料放置及称量部分：由四根填料架立柱10、用于悬挂穿杆式填料组装块穿杆的支撑梁11、用于摆放粘接式填料组装块的支撑托盘12、与四根填料架立柱10相对应的四个称量仪器13所组成，其中支撑梁11可根据穿杆式填料组装块穿杆的位置上下移动。
以下结合实施例作详细说明：
根据自然通风及机械通风所用横流和逆流填料淋水密度范围，以下实施例取逆流填料淋水密度范围为6～22t/h/m2，横流填料淋水密度范围为30～55t/h/m2，所测填料组装块最大高度2m，最大淋水面积为1.3m×0.5m。
实施例的淋水填料湿重测量的实验，如图2(a)，(b)，(c)所示，布水盘7在导轨式立柱9上的移动采用了吊臂+丝杆的方法。
其中，消能管组8为一矩形的环型管，搁置在布水盘7的四个侧边上，使其处在布水盘7内的正上方，环型管对应布水盘7的四个侧壁向下70～60°方向有系列小孔，即小孔与竖直方向的夹角为20°～30°。实施例中小孔的孔径为8mm，孔中心距为90mm，小孔与竖直方向的夹角为25°。这样做的好处在于减少出水对布水盘7水位的影响，使布水均匀。实施例中消能管组8，如图3(a)，(b)，(c)所示。
布水盘7的底面有系列小孔，实施例中设孔数为13×34＝442个布水孔，孔径为7mm，孔中心距为40mm，呈矩形阵列排布。实施例中布水盘7，如图4(a)，(b)，(c)所示。
每个小孔上安装了带中心孔的单溅式小喷嘴，如图5(a)，(b)，(c)所示，喷嘴内直径为4mm，外直径为6.5mm，外直径上有与布水盘7的底面小孔固定的卡头，反溅盘为一锥台型，锥的中心角为160°，锥台面上有分水槽，锥台中心还有直径为2mm的小孔。
由于逆流填料和横流填料的淋水密度差异较大，按以上喷头配置，试验逆流填料时的水位过低，故此时在布水盘7底面上加上一块孔径调整板，如图6所示，孔径调整板上的小孔直径为2.25mm，其位置与布水盘7底面上的小孔位置一一对应，并通过定位销精确定位。实施例中，在孔径调整板和布水盆7底面之间沿侧壁四周布置有厚6mm的橡胶垫，并用螺栓紧固，防止侧漏。
为使集水盘1满足蓄水、集水和收水的条件，集水盘1的长宽都比布水盆7大很多。实施例中集水盘1的宽为1m，长为2m。集水箱内立四根立柱，立柱下端用方钢与集水箱连接以保持立柱稳定。集水盘和立柱1，如图7(a)，(b)，(c)所示。
在实施例中，填料架采用不锈钢方管焊接组装而成，立柱底部有平整的底座，可置于称量仪器上。填料架，如图8(a)，(b)，(c)所示。
在实施例中，流量计5选用口径为80mm，量程为3600～36000l/h的浮子流量计；所用水泵口径80mm，在5m扬程下额定流量为50t/h；称量仪器选用四台量程为60kg的电子台称，精度为±1g；水管路在浮子流量计以上通过一个三通用软管接到消能管组8的两个进水口上，以方便布水盘7高度的调节。
实验方法如下：
如为粘接式填料组装块，可直接置于填料架的支撑托盘12上，如为穿杆式填料组装块，将穿杆悬挂在填料架的支撑梁11上，调整布水盘7的高度，使小喷头底部距离填料顶面10c左右。
未放置填料时，四个台秤读数之和即为填料架干重。
me＝me1+me2+me3+me4
未放置填料时，当淋水密度为x，四个台秤读数之和即为该淋水密度下的填料架湿重。
mex＝mex1+mex2+mex3+mex4
放置填料后未淋水之前，四个台秤读数之和即为填料架干重+填料干重。
mf＝mf1+mf2+mf3+mf4
放置填料后，当淋水密度为x，四个台秤读数之和即为该淋水密度下填料架湿重+填料湿重。
mfx＝mfx1+mfx2+mfx3+mfx4
则有：
填料干重：gp＝mf-me
淋水密度为x时的填料湿重：gpx＝mfx-mex
淋水密度为x时填料上的水膜重量：gw＝gpx-gp。