CN102966602A - 一种冷却塔节能导流风筒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷却塔节能导流风筒，属于电力、冶金、石油化工等工业技术领域，包括风筒外壳与风筒内水平设置的风机以及驱动风机的驱动电机，还包括在风机轮毂上固定安装的节能导流装置；节能导流装置为具有圆形横截面，且由下至上横截面半径逐渐减小的轴对称结构。节能导流装置根据风筒顶面与风机横截面间的高度关系的不同，可设计为不同外形结构。本发明同时还对风筒外壳的扩张角度进行了设计。本发明的优点为：有效克服风筒出口的涡旋流动，减低风筒出口动能，提高风机效率，降低风机能耗，达到节能目的。

Description

一种冷却塔节能导流风筒
技术领域
本发明涉及电力、冶金、石油化工等工业技术领域，具体来说，是一种冷却塔节能导流风筒。
背景技术
冷却塔主要应用于电力、冶金、石油化工、纺织等各工业领域和民用空调冷却系统，能耗在工业生产中占有较大的比例。
冷却塔是将工业生产中产生的废热带到大气中的主要设备，这些废热以热水的方式进入冷却塔，经过蒸发和传导散热使热水冷却，然后再返回工业生产中。要将热水的热量传给空气，需要为冷却塔提供大量的新鲜自然空气并把废热空气排向塔外，这一作用是冷却塔风机来完成的。冷却塔风机的运转便产生冷却塔的能耗，降低风机的能耗便能达到节能的目的。风机的能耗随气流经过冷却塔的阻力和通风流量的增大而增大，通过冷却塔的空气量与冷却塔散热量相关，所以，要在保障冷却塔散热量前提下，降低冷却塔的空气阻力是唯一途径。冷却塔排出热空气的动能是冷却塔空气阻力的一个重要组成部分，冷却塔安装风筒的目的是为减低冷却塔排空气的动能，其原理是将风机出口渐扩至风筒出口，以达到降低冷却塔排出空气的动能。由于目前风机和风筒结构的特性，风筒降低冷却塔排出空气动能并不是十分有效，如图1所示，在冷却塔风筒1内风机2出口气流形成涡流，一方面增加了能耗，另一方面使风筒出口流速分布不均匀加大的出口的动能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种冷却塔节能导流风筒，通过对风筒筒壁的设计以及在风机轮毂上表面或风筒上安装导流装置，可有效的克服了风筒出口的涡旋流动。使风机出口的气流能通过风筒的扩散到达风筒出口时达到均匀风速分布，从而有效降低冷却塔出口空气的动能损失，减低风机运行的能耗。
本发明一种冷却塔节能导流风筒，包括风筒外壳、风机、驱动电机与节能导流装置；其中，风筒安装在冷却塔顶部；内部水平安装有风机，风机通过设置于风筒外部的驱动电机驱动；所述节能导流装置为具有圆形横截面，且由下至上横截面半径逐渐减小的轴对称结构；节能导流装置的底面直径与风机轮毂直径相等，设置于风机轮毂上方，使节能导流装置顶端与风筒顶面位于同一水平面上，且节能导流装置在水平面上的投影与风机轮毂在水平面上的投影重合。
当风机叶片的横截面到风筒顶面的垂直距离H0=7.1R1~9.5R1时，节能导流装置具有下述两种外形结构：
结构A：节能导流装置整体外形设计为弹头结构，其纵截面的两条侧边为具有流线型弧的侧边；
结构B：节能导流装置整体外形设计为圆锥形结构；
上述R1为风机轮毂半径。
当风机叶片的横截面到风筒顶面的垂直距离H0＜7.1R1时，节能导流装置具有下述两种外形结构：
结构a：节能导流装置整体外形设计为弹头结构，其纵截面的两条侧边为具有流线型弧的侧边；
结构b：节能导流装置整体外形设计为圆锥形结构。
上述结构a与结构b中的节能导流装置顶面的半径r=R1-(0.11~0.14)H0。
本发明的优点在于：
1、本发明冷却塔节能导流风筒，可有效克服风筒出口的涡旋流动，减低风筒出口动能，提高风机效率，降低风机能耗，达到节能目的；
2、本发明冷却塔节能导流风筒，可有效提高冷却塔风筒出口气流的均匀性，减少塔气流阻力，保证风机在高效工作区运行，对提高冷却塔效果，降低电耗具有很大的社会意义和较高的经济效益；
3、本发明一种冷却塔节能导流风筒，结构简单，安装方便，制作成本低。
附图说明
图1为现有冷却塔风筒的结构及流态示意图；
图2（a）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构A的导流装置与流态向示意图（正视）；
图2（b）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构A的导流装置与流态示意图（俯视）；
图3（a）为本发明中通过连接杆安装结构A的导流装置与流态示意图（正视）；
图3（b）为本发明中通过连接杆安装结构A的导流装置与流态示意图（俯视）；
图4（a）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构B的导流装置与流态示意图（正视）；
图4（b）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构B的导流装置与流态示意图（俯视）；
图5（a）为本发明中通过连接杆安装结构B的导流装置与流态示意图（正视）；
图5（b）为本发明中通过连接杆安装结构B的导流装置与流态示意图（俯视）；
图6（a）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构a的导流装置与流态向示意图（正视）；
图6（b）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构a的导流装置与流态示意图（俯视）；
图7（a）为本发明中通过连接杆安装结构a的导流装置与流态示意图（正视）；
图7（b）为本发明中通过连接杆安装结构a的导流装置与流态示意图（俯视）；
图8（a）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构b的导流装置与流态示意图（正视）；
图8（b）为本发明中在风机轮毂上表面安装结构b的导流装置与流态示意图（俯视）；
图9（a）为本发明中通过连接杆安装结构b的导流装置与流态示意图（正视）；
图9（b）为本发明中通过连接杆安装结构b的导流装置与流态示意图（俯视）。
图中：
1-风筒外壳    2-风机    3-驱动电机    4-节能导流装置
5-连接杆
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步说明。
本发明冷却塔节能导流风筒，如图2~图9所示，包括风筒外壳1、风机2与驱动电机3，还包括节能导流装置4。其中，风筒外壳1为顶部具有扩张口的筒状结构，安装在冷却塔顶部。风筒外壳1内部水平安装有风机2，风机2通过设置于风筒外部的驱动电机3驱动。所述风筒外壳1的纵截面两侧边与轴线间的夹角α不大于8°，由此使从风机2排出风筒出口的气流不会在风筒侧壁处发生分离或漩涡，以减低风筒出口流速，降低风机2出口动能损失。所述风筒高度可设计为使风机2叶片的横截面至风筒顶面的垂直距离H0=7.1R1~9.5R1，R1为风机2轮毂半径，由此可以保障风机2排出的气流在风筒内流动时不产生漩涡和分离，在气流到达风筒出口时能够均匀，有效降低风机2出口动能损失，以达到降低风机2的能耗，从而达到节能的目的；若H0大于9.5R1时，风筒内的气流虽然也不发生分离，但风筒的高度将增大，一是增加了风筒的成本；二是风筒内气流将会产生延程摩擦阻力，又将增大风机2能耗；若H0小于7.1R1时，风筒内部中心处的气流漩涡并不能全部消除。
所述节能导流装置4为具有圆形横截面，且由下至上横截面半径逐渐减小的轴对称结构。节能导流装置4的底面直径与风机2轮毂直径相等，设置于风机2轮毂上方，具体为：将节能导流装置4的底面直接固定安装在风机2轮毂上表面上，或者将节能导流装置4通过至少两个沿风机2直径方向设置的连接杆5与风筒外壳1固定连接，增强了节能导流装置4的定位稳固性，且连接杆5与节能导流装置4的连接处在节能导流装置4周向上均匀分布，使节能导流装置4底面与风机2轮毂上表面间的垂直距离保持在5~10厘米。在节能导流装置4设置完毕后，需保证节能导流装置4顶端与风筒顶面位于同一水平面上，且节能导流装置4在水平面上的投影与风机2轮毂在水平面上的投影重合。上述节能导流装置4内部可设计为镂空，由此可减少制造材料，降低制造成本。
通过上述结构可有效克服风筒出口的涡旋流动，减低风筒出口动能，提高风机2效率，从而达到节能目的。
本发明节能导流装置4的整体外形尺寸是根据气流在扩散角θ不大于16°时，不会出现分离的原理来设计的，因此在上述风机2叶片的横截面到风筒顶面的垂直距离H0=7.1R1~9.5R1时，节能导流装置4具有下述两种外形结构：
结构A：节能导流装置4整体外形设计为弹头结构，其纵截面的两条侧边为具有流线型弧的侧边，如图2、图3所示。
结构B：节能导流装置4整体外形设计为圆锥形结构，如图4、图5所示；
上述两种结构，由于受限于H0与R1间的关系，因此节能导流装置4纵截面的顶点与底边两端点间的连线与节能导流装置4的轴线间夹角β必然不大于8°，由此气流扩散角θ必然不大于16°，使流经风筒外壳1内侧壁与导流装置外侧壁间的气流不会产生分离。
在实际应用时，采用上述方式需要严格满足H0=7.1R1~9.5R1，因此有时需要对风筒的整体结构进行改进，包括风筒外壳1与风机2的重新制作与安装。因此也可在不改变现有风筒的结构，直接安装节能导流装置4。但现有风筒的结构中难以保证H0=7.1R1~9.5R1，仍然会有H0小于7.1R1这种情况，在这种情况下，若采用上述结构A与结构B的节能导流装置4，使节能导流装置4纵截面的顶点与底边两端点间的连线和节能导流装置4的轴线间夹角β大于8°，造成气流扩散角θ大于16°。因此针对这种情况，本发明还提供两外两种节能导流装置4外形结构尺寸：
结构a：节能导流装置4整体外形设计为顶部为平面的弹头结构，其纵截面的两条侧边为具有流线型弧的侧边，如图6、图7所示；
结构b:节能导流装置4整体外形设计为圆台结构，如图8、图9所示；
上述结构a与结构b中，节能导流装置4的顶面的半径r=R1-(0.11~0.14)H0；
由此采用上述外形结构尺寸的节能导流装置4，应用于H0小于7.1R1的风筒中，节能导流装置4纵截面的顶点与底边位于同侧的两端点间连线和节能导流装置4的轴线间夹角θ必然不大于8°，由此气流扩散角θ必然不大于16°，使流经风筒外壳1内侧壁与导流装置外侧壁间的气流不会产生分离。

Claims (5)

1.一种冷却塔节能导流风筒，包括风筒外壳、风机与驱动电机；风筒安装在冷却塔顶部；内部水平安装有风机，风机通过设置于风筒外部的驱动电机驱动；其特征在于：还包括节能导流装置；
所述节能导流装置为具有圆形横截面，且由下至上横截面半径逐渐减小的轴对称结构；节能导流装置的底面直径与风机轮毂直径相等，设置于风机轮毂上方，使节能导流装置顶端与风筒顶面位于同一水平面上，且节能导流装置在水平面上的投影与风机轮毂在水平面上的投影重合；
当风机叶片的横截面到风筒顶面的垂直距离H0=7.1R1~9.5R1时，节能导流装置具有下述两种外形结构：
结构A：节能导流装置整体外形设计为弹头结构，其纵截面的两条侧边为具有流线型弧的侧边；
结构B：节能导流装置整体外形设计为圆锥形结构；
上述R1为风机轮毂半径。
当风机叶片的横截面到风筒顶面的垂直距离H0＜7.1R1时，节能导流装置具有下述两种外形结构：
结构a：节能导流装置整体外形设计为弹头结构，其纵截面的两条侧边为具有流线型弧的侧边；
结构b：节能导流装置整体外形设计为圆锥形结构；
上述结构a与结构b中的节能导流装置顶面的半径r=R1-(0.11~0.14)H0。
2.如权利要求1所述一种冷却塔节能导流风筒，其特征在于：所述节能导流装置的底面直接固定安装在风机轮毂上表面上。
3.如权利要求1所述一种冷却塔节能导流风筒，其特征在于：所述节能导流装置通过连接杆与风筒外壳固定连接，使节能导流装置底面与风机轮毂上表面间的垂直距离保持在5~10厘米。
4.如权利要求1所述一种冷却塔节能导流风筒，其特征在于：所述连接杆至少为两个，且连接杆与节能导流装置的连接处在节能导流装置周向上均匀分布。
5.如权利要求1所述一种冷却塔节能导流风筒，其特征在于：所述风筒外壳的纵截面两侧边与轴线间的夹角不大于8°。
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