CN102022953A - 一种新型冷却塔风机动能回收型风筒 - Google Patents

Abstract

一种新型冷却塔风机动能回收型风筒，风筒竖直侧壁剖线：中下喉部以下的气流收缩段采用与该部位收缩比相适应的维托辛斯基曲线；在喉部以上的扩散筒按高度分成两段：其第一段在高径比为0～0.3之间段，最大扩散角至29°；第二段为高径比为0.3之上至出口段，扩散筒曲线收拢；扩散筒上出口由收拢后的线形构成，最后一段近乎垂直段；喉部为垂直线段。有效强制气流收缩，减少气流收缩阻力；风机出口气流按流态本性合理扩散和约束地排入大气，可降低风筒高度，减少风筒壁的厚度，避免气流分离，缩小轮毂上方中心负压区，回收部分动能。减少风筒承受风荷载，提高稳定性与寿命，降低成本50％，缩小负压区，动能回收率达26％～30％。

Description

一种新型冷却塔风机动能回收型风筒

技术领域

本发明专利属于冷却塔部件，特别涉及一种新型冷却塔风机动能回收型风筒。

背景技术

冷却塔风机的能量主要用于克服气流在冷却塔内产生的阻力，并以

的余能扩散到大气中，气流以通过风筒喉部时的流速最高，若空气以这样的流速排入大气，风机所提供的动能最大，损失掉的能耗最高。增加扩散筒后气流出口的面积由喉部面积扩大到出口面积，流速降低，损失掉的余能也减小了。早期的风筒的扩散筒都是倒截锥型，从断面上看是一条斜直线，中心扩散角一般在14°左右，扩散段高度在0.5倍的风机直径以上。这样的风筒不仅成本高，且易出现气流的分离。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种新型冷却塔风机动能回收型风筒，它符合冷却塔风机进、出口气流流态的风筒，研究分析气流在冷却塔风机上、下区段的流态(即风筒的收缩段和扩散段)，设计出与流态特性吻合的风筒线形，降低气流强制收缩与自然扩散的阻力，缩小轮毂上方的负压区。

本发明专利的技术方案是：

一种新型冷却塔风机动能回收型风筒，其特征在于：

其风筒的竖直侧壁剖线形状为：

(1)在风筒的中下部的喉部以下的气流收缩段是采用了与该部位收缩比相适应的维托辛斯基曲线；

(2)在风筒喉部以上的扩散筒按高度分成两段，其第一段为高度在直径比h/D为0～0.3之间段，最大扩散角至29°；

(3)在风筒喉部以上的扩散筒按高度分成两段，其第二段为高度在直径比h/D为0.3之上至风筒出口段，扩散筒曲线收拢；

(4)风筒扩散筒上出口由收拢后的线形构成，最后形成一段近乎垂直段；

(5)风筒喉部为垂直线段；

(6)对风筒各线形变化的衔接处进行圆整处理，实现平顺圆滑过渡，尤其在喉部与扩散筒的交界处采用渐变角度，从0°开始逐渐增大至最大扩散角，此渐变段的高度控制在扩散区域的1/3左右。

本发明效果是：

本发明提供了一种新型冷却塔风筒，能够有效地强制气流收缩，减少了气流收缩的阻力；风机出口气流能够按其流态本性合理扩散和适当约束地排入大气，降低了风筒高度，避免了气流分离，缩小了轮毂上方中心负压区，回收了部分动能。该风筒与传统的倒截锥型风筒相比可使风筒高度降低40％～30％，减少了风筒承受的风荷载，提高了风筒的稳定性与寿命，减少了风筒壁的厚度15～20％，制造成本降低50％以上，缩小了中心负压区，动能回收率可达26％～30％。

附图说明

图1是维托辛斯基曲线图

图2是本新型扩散风筒(曲线扩散筒)与倒截锥型扩散风筒(直线扩散筒)的线形差别图

图3是倒截锥型风筒(直线扩散筒)

图4是本新型风筒(曲线扩散筒)

图中：1方法一部分，2方法二部分，3方法三部分，4方法四部分，5方法五部分，6方法六部分，7风筒喉部，8扩散筒部分，9直线扩散筒，10曲线扩散筒，11收缩段，12维托辛斯基曲线，13轴向速度分布线

具体实施方式

本发明涉及一种新型冷却塔风筒，在设计中采用了如下措施：

(1)在风筒喉部以下的气流收缩段采用了与该部位收缩比相适应的维托辛斯基曲线，见附图4中1方法一；

(2)在风筒喉部以上的扩散筒按高度分成两段，第一段为高径比(h/D)在0～0.3之间段，最大扩散角至29°，见附图4中2方法二；

(3)第二段为高径比(h/D)0.3之上至风筒出口段，扩散筒曲线收拢，以避免气流与风筒壁分离而出现涡流，亦可缩小风筒中心区出现的负压区，见附图4中3方法三；

(4)风筒扩散筒出口由收拢后的线形构成，最后形成一段近乎垂直段，以便对出口气流进行导流，增加气流向上的惯性，有利防止湿热空气回流，见附图4中4方法四；

(5)风筒喉部为垂直段，以便风机抽力的形成，见附图4中5方法五；

(6)对风筒各线形变化的衔接处进行圆整处理，实现平顺圆滑过渡，尤其在喉部与扩散筒的交界处采用渐变角度，从0°开始逐渐增大至最大扩散角，此渐变段的高度控制在扩散区域的1/3左右，消除线形突变造成的阻力，见附图4中6方法六。

其气流实际通过程

一、气流在风机进口处(风机下部区段)的流态是由方形流场向圆形流场转变且通道强制收缩的过程，收缩比一般在1∶4～1∶5的范围内，因此本发明的风筒收缩段的线形采用与这一收缩比相适应的收缩曲线——维托辛斯基曲线。见附图1。

二、气流在风机出口处(风机上部区段)的流态是流体力学中的旋转射流流态，根据流体力学的理论圆柱形射流出口，气流在离开出口处至高径比h/D＝0.3之间区段，普通射流的最大散射角可达29°，旋转射流的散射角还大，因此本发明在风机上部气流由离开出口处至高径比h/D＝0.3之间区段的风筒扩散段的扩散角做到29°，比国家规范(GB/T 50392-2006)规定的倒截锥型扩散筒的最大扩散角14°提高了一倍还多；射流气流在高径比h/D＝0.3之上扩散边界开始向中心收缩、回拢，根据这一特点本发明的扩散筒曲线在高径比h/D＝0.3之上开始收拢，向中心收缩，直至曲线与切线近乎重合，最后形成近乎垂直的出口，避免气流与风筒壁分离而出现涡流，缩小轮毂上方中心负压区。

三、本发明的风筒对各线形变化的衔接处进行圆整处理，实现平顺圆滑过渡，尤其在喉部与扩散筒的交界处采用渐变角度，从0°开始逐渐增大至最大扩散角，此渐变段的高度控制在扩散区域的1/3左右，消除线形突变造成的阻力。

Claims (1)

1.一种新型冷却塔风机动能回收型风筒，其特征在于：

其风筒的竖直侧壁剖线形状为：

(1)在风筒的中下部的喉部以下的气流收缩段是采用了与该部位收缩比相适应的维托辛斯基曲线；

(2)在风筒喉部以上的扩散筒按高度分成两段，其第一段为高度直径比h/D在0～0.3之间段，最大扩散角至29°；

(3)在风筒喉部以上的扩散筒按高度分成两段，其第二段为高度直径比h/D在0.3之上至风筒出口段，扩散筒曲线收拢；

(4)风筒扩散筒上出口由收拢后的线形构成，最后形成一段近乎垂直段；

(5)风筒喉部为垂直线段；

(6)对风筒各线形变化的衔接处进行圆整处理，实现平顺圆滑过渡，尤其在喉部与扩散筒的交界处采用渐变角度，从0°开始逐渐增大至最大扩散角，此渐变段的高度控制在扩散区域的1/3左右。

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