CN103335539A - 无风机无动力能耗安全环保型冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，包括塔体、设置在塔体顶部的拔风筒、设置在塔体底部的集水盆和设置在集水盆下方并与其连通的集水缸，塔体下部设置进风窗，塔体内上部设置收水器，塔体内下部设置淋水填料，还包括均压流力喷管和导流板，均压流力喷管一端设置喷嘴并在塔体内，另一端设置在塔体外，导流板设置在塔体内收水器与淋水填料之间。综上所述，本发明的有益效果是：塔内通风阻力系数小，气流畅通、又分布均匀；拔风能力大，提高热交换能力；飘水损失率极低，节约水资源；热交换效率高，出水温度低，热力性能效率高；无产生动力能耗，节约电力资源，节约100%电费支付；噪声很低；节约费用。

Description

无风机无动力能耗安全环保型冷却塔

技术领域

本发明涉及一种冷却塔，尤其是涉及一种无风机无动力能耗安全环保型冷却塔。

背景技术

目前，国内外用于循环水冷却的主要设备为冷却塔，驱动风机叶轮转动取风散热降温的方式是采用机械传动，其机械传动装置是有：电动机、水轮机、减速器、风机（叶轮）组成，从水与气流流动的方向上主要可分为逆流式和横流式冷却塔，从外形上可分为方形、矩形，方形主要用于逆流式冷却塔上，矩形主要于横流式冷却塔上；从布水方式可分为管式配水、盘式（池式）配水、槽式配水等几种；冷却塔根据水与空气接触换热和蒸发冷却原理进行工作，其基本原理是热水通过上水管进入冷却塔上部的布水装置，然后，热水通过布水装置均匀喷溅在淋水填料片上，热水沿着填料片表面向下流动，在淋水填料片凹凸的表面上形成均匀的水膜，冷空气在风机叶轮转动的作用下，从进风口被抽吸进入塔内，穿过填料片之间的空隙，与填料片上的水膜进行热交换，吸收水膜中的热量，同时，由于塔内的负压作用，部分水被蒸发，从而将水中的热量带走，最后排出塔外，消散于大气中，被带走热量的热水得到冷却，最后汇集到冷却塔的底部集水盆（池）中，进入需要冷却的设备，准备下一次的循环。

在逆流式冷却塔中，水流与气流呈逆向流动，即气流从冷却塔下部进风口进入然后转向垂直向上流动，而热水从上部布水装置分散向下喷溅，流到淋水填料与冷气流进行热交换后落入集水盆（池）中，方形逆流式冷却塔一般采用管式配水方式进行分布水，喷头分布在布水管上，热水经喷头向下喷溅出，喷淋在淋水填料上。在横流式冷却塔中，水流与气流成垂直方向流动，即气流从冷却塔两侧的进风口进入，沿着水平方向穿过填料，而热水从塔顶部的配水盘底部的喷嘴（或小孔）处流出，垂直均匀的喷淋在淋水填料上，向下流动与水平经过的冷气流进行热交换，吸收热量的气流被风机叶轮抽吸而排出塔外，热水散发了热量而冷却变成冷水落入集水盆（池）中，进入需要冷却的设备；这二种冷却塔是目前国内外应用最广泛的冷却设备。 

目前用于循环水冷却系统的冷却设备，也有无风机无电机的冷却塔使用，存在问题有飘水损失率偏大、噪声偏大、喷嘴喷出的水量、水幕、水雾、喷水高度不均等，外界的气流进入塔内量偏小，热交换效率低，同样热力性能偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种无机械动力传动装置、无电器设备装置、无动力能耗、噪声极低、飘水损失率低的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，包括塔体、设置在塔体顶部的拔风筒、设置在塔体底部的集水盆和设置在集水盆下方并与其连通的集水缸，塔体下部设置进风窗，塔体内上部设置收水器，塔体内下部设置淋水填料，还包括均压流力喷管和导流板，所述的均压流力喷管一端设置喷嘴并在塔体内，另一端设置在塔体外，所述的导流板设置在塔体内收水器与淋水填料之间。依据流体动力学原理，借用循环水系统的供水压力，以高速喷出的水幕取风散热降低水温，替代电力驱动风机的叶轮和水力驱动风机的叶轮取风散热降低水温，因此冷却塔无需匹配机械动力传动装置，因此无需电力能耗，为用户节省100%电费支付；且由于无动力传动机械装置，无转动传递的噪声，周围安静无噪声污染，较为环保；还由于无匹配电器设备装置，冷却塔运行安全可靠，塔体内部设置收水器，飘水损失率极低，经试验飘水损失率0.00078%，而国标飘水损失率0.015%，各企业口号飘水损失率0.001%，可见本发明的飘水损失率明显低于国家标准，而且优于各企业口号中标榜的飘水损失率。

作为本发明的进一步改进，所述的拔风筒包括多个拔风筒中段和多个拔风筒角，且所述拔风筒中段之间通过拔风筒角连接并形成具有中空内腔的拔风筒本体；所述拔风筒本体顶端为出风口，其底端为引风口，且拔风筒本体的中空内腔的内径从顶端到底端先逐渐变小，再逐渐变大；所述拔风筒中段和拔风筒角的顶端和底端之间分别设有中段拔风区和筒角拔风区，且所述中段拔风区与筒角拔风区连通。所述冷却塔拔风筒包括由多个拔风筒中断和多个拔风筒角拼接形成的拔风筒本体，该拔风筒本体具有中空内腔，且该中空内腔的内径从顶端到底端先逐渐变小，再逐渐变大，除此之外，拔风筒本体的中部还设有由中段拔风区和筒角拔风区形成的拔风区，故所述冷却塔拔风筒不仅结构简单，而且这样的设计大大提高了冷却塔的热交换性能，增加了保证冷却塔安全运行的能力，即提高了安全性能，另外，还能降低水泵供水能耗，节约了能源。在本发明所述技术方案中，拔风筒本体的中空内腔的内径从顶端到底端先逐渐变小，再逐渐变大，即拔风筒本体的顶端为扩散式曲线状，其底端为渐缩式曲线状，扩散式曲线状的出风口不仅减少了出风口的动能损失，而且还能防止从冷却塔排出的湿热空气流回到冷却塔内，渐缩式曲线状的引风口可以减小引风口的阻力，使得引风口更顺畅无阻；另外，由中段拔风区和筒角拔风区连通构成的拔风区还增加了吸入外界气流的能力，也增加了所述冷却塔拔风筒的强度，这些都大大提高了所述冷却塔拔风筒的拔风效率，同时也降低了冷却塔拔风筒工作时的噪声。在本发明所述技术方案中，所述拔风筒安装在冷却塔塔顶，无需借助风机的转动从外界吸入空气，且与无拔风筒的冷却塔相比，本发明所述冷却塔凭借其塔顶的拔风筒从外界吸入的气流量增加了30%，这样不仅避免产生噪声，而且还大大降低了冷却塔的维修保养成本。

作为本发明的进一步改进，所述的导流板包括上部的竖面导流板和下部的锥面导流板，所述的竖面导流板由等间隔的设置在上导风板上的一组竖面导流板单元构成，所述的导流板单元呈V形，其上开有上导流槽；所述的锥面导流板包括对称设置的两个半锥面导流板，每个半锥面导流板包括设置在下导风板上的一组半锥面导流板单元，所述的半锥面导流板单元呈V形，其上开有下导流槽；所述的下导风板底部呈弧形，顶部向外弯曲，两个下导风板顶部构成V形固定槽，所述的上导风板底部设置在V形固定槽内。本发明所述冷却塔用的多功能导流板包括竖面多功能导流板、锥面多功能导流板和导风板，竖面多功能导流板与锥面多功能导流板的顶端相连，且导风板两端分别与两个半边锥面多功能导流板的内壁贴合，且在竖面多功能导流板和锥面多功能导流板上均设置有多个疏水热交换区（导流槽），故由此可知所述竖面多功能导流板不仅结构简单，且还不用依靠风机抽入外界空气进行热交换，从而大大降低了冷却塔工作时的噪音，安全性能好，提高了节能效果，还不用对风机等动力装置进行维修保养，降低了维修保养成本。在本发明所述技术方案中，竖面多功能导流板和锥面多功能导流板上均设置有疏水热交换区，这种设计大为提高了冷却塔的热交换能力，与没有设置疏水热交换区的导流板相比，本发明所述多功能导流板的热交换性能提高了16.5%。

作为本发明的进一步改进，所述的均压流力喷管包括均压流力回流分配管和与水源相通的进水分流总管，所述的均压流力回流分配管与进水分流总管之间设置不少于一根的喷管，每根喷管上设置不少于一个喷嘴，所述的喷管上靠近进水分流总管的一端设置水压显示仪。在喷管的末端设置均压流力回流分配管，是流过喷管内的水流进行二次分配，保证各喷管内的水压、水流速均等，因此喷管上喷嘴所喷出的水流量是均等的，水压显示仪用于显示各喷管中水的压力，便于判别各喷管内水压是否均衡。

作为本发明的进一步改进，所述的喷管与进水分流总管之间设置进水支立管，所述的进水支立管上设置进水支立管水流量控制阀。由于喷管位于淋水填料的上方，设置进水支立管可以降低进水分流总管的高度，使其不必和喷管位于同于水平面上。

作为本发明的进一步改进，所述的喷嘴包括喷嘴本体和设置在喷嘴本体底部的法兰，所述的喷嘴本体上部开有第一通水孔，所述的喷嘴本体下部和法兰上开有第二通水孔，所述的第二通水孔从下向上由大到小渐变，且其上端与第一通水孔大小相同，所述的喷嘴本体顶端开有V型槽，所述V型槽的中心线与第一通水孔的中心线重合。第二通水孔由大到小的渐变，水从大孔进入阻力较小，且渐变的造型对流入的水加快流速，实现经特种喷嘴高速喷出的循环水形成水幕状和雾化状态，水幕状提高吸引外界空气的能力，雾化状提高散热冷却效果，大大提高了散热区所需的热交换能力，实验证明利用本喷嘴比利用其他形状喷嘴的效率提高了18.8%。

作为本发明的进一步改进，还包括消音装置，所述的消音装置设置在集水盆与淋水填料之间。设置消音装置可减小从淋水填流落集水盆过程中所产生淋水的噪音，减小环境噪音污染。

作为本发明的更进一步改进，所述的消音装置包括由消音网架托梁支撑的消音网架，消音网架上设置消音垫，消音垫上设置隔音板。隔音板具有隔断水声向外传递功能，消音垫具有消除水落噪音之功能；冷却塔内下部有消音装置和无消音装置噪音相比，经对比水落噪音的测量，有消音装置的声音要比无消音装置的噪音要小8dB。

本发明用均压流力喷管将循环冷却水特种喷嘴喷出，使其形成水幕、水雾，高速喷出的水幕带动邻近的空气一起运动，水与空气在运动与混合过程中发生动能转换，并同时进行热交换。混合后的水和空气进入两多功能导流板中间各气室做进一步增压，使塔体内如同风机运转一样形成上下压力差，让外界新鲜空气进入塔内，进行二次热交换，热气排出塔外，消散于大气中。冷却水雾落至多功能导流板的多斜波纹疏水热交换区，与进入塔内的空气进行三次热交换，冷却水再次落至填料层，与进入塔内的空气进行四次热交换，使循环冷却水达到循环冷却系统的运行要求。

综上所述，本发明的有益效果是：塔内通风阻力系数小，气流畅通、又分布均匀；拔风能力大，冷空气进入冷却塔内气流量大，提高热交换能力；气流畅通又能截留水滴，飘水损失率极低，节约水资源；热交换效率高，出水温度低，热力性能效率高；确保循环冷却系统安全运行；无产生动力能耗，节约电力资源，节约100%电费支付；无动力匹配，无电器匹配，无动力传动噪声，噪声很低，既安全又环保；无需维护保养动力部件、电器元件和活动件，节约人工费和购买配件费用。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的左视图。

图3是反映本发明中均压流力喷管的结构图。

图4是图3的A向视图。

图5是图3的B向视图。

图6是反映本发明中导流板的结构图。

图7是图6的C向视图。

图8是图6中N处的局部放大图。

图9是图7中M处的局部放大图。

图10是反映本发明中拔风筒的结构图。

图11是图10的D向视图。

图12是图10的E向视图。

图13是反映拔风筒中段的结构图。

图14是反映拔风筒角的结构图。

图15是反映本发明中喷嘴的结构图。

图16是图15的F向视图。

图17是图15的G向视图。

图18是反映本发明中消音装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

如图1和图2所示的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，包括塔体、设置在塔体顶部的拔风筒1、设置在塔体底部的集水盆2、设置在集水盆2下方并与其连通的集水缸3、均压流力喷管7和导流板8，所述的塔体周围设置墙板11，塔体下部设置进风窗4，塔体内上部设置收水器5，塔体内下部设置淋水填料6，所述的均压流力喷管7一端设置喷嘴9并在塔体内，另一端设置在塔体外，所述的导流板8设置在塔体内收水器5与淋水填料6之间。所述的集水盆2下部设置出水口14，并且集水盆2通过底梁13由支墩12支撑。

如图10至图14所示，所述的拔风筒1包括多个拔风筒中段1-1和多个弧形的拔风筒角1-2，且所述拔风筒中段1-1之间通过拔风筒角1-2连接并形成具有中空内腔的拔风筒本体；所述拔风筒本体顶端为出风口1-3，其底端为引风口1-4，且拔风筒本体的中空内腔的内径从顶端到底端先逐渐变小，再逐渐变大；所述拔风筒中段1-1和拔风筒角1-2的顶端和底端之间分别设有中段拔风区1-5和筒角拔风区1-6，且所述中段拔风区1-5与筒角拔风区1-6连通。所述拔风筒中段1-1和拔风筒角1-2上设置有竖向加强筋1-7和横向加强筋1-8。

如图6至图9所示，所述的导流板8包括上部的竖面导流板和下部的锥面导流板，所述的竖面导流板由等间隔的设置在上导风板8-1上的一组竖面导流板单元8-2构成，所述的导流板单元8-2呈V形，其上开有上导流槽8-3；所述的锥面导流板包括对称设置的两个半锥面导流板，每个半锥面导流板包括设置在下导风板8-4上的一组半锥面导流板单元8-5，所述的半锥面导流板单元8-5呈V形，其上开有下导流槽8-6；所述的下导风板8-4底部呈弧形，顶部向外弯曲，两个下导风板顶部构成V形固定槽8-7，所述的上导风板8-1底部设置在V形固定槽8-7内。

如图3至图5所示，所述的均压流力喷管7包括均压流力回流分配管7-1和与水源相通的进水分流总管7-2，所述的均压流力回流分配管7-1与进水分流总管7-2之间设置若干根喷管7-3，每根喷管7-3上设置若干个喷嘴9（喷管7-3根数和喷嘴9个数依据塔的流量大小而定），所述的喷管7-3上靠近进水分流总管7-2的一端设置水压显示仪7-4。所述的喷管7-3与进水分流总管7-2之间设置进水支立管7-5，所述的进水支立管7-5上设置进水支立管水流量控制阀7-6。

如图15至图17所示，所述的喷嘴9包括横截面呈椭圆状的喷嘴本体9-1和设置在喷嘴本体9-1底部的法兰9-2，所述的喷嘴本体9-1上部开有第一通水孔9-3，所述的喷嘴本体9-1下部和法兰9-2上开有第二通水孔9-4，所述的第二通水孔9-4从下向上由大到小渐变，且其上端与第一通水孔9-3大小相同，所述的喷嘴本体9-1顶端开有V型槽9-5，所述V型槽9-5的中心线与第一通水孔9-3的中心线重合。所述的第一通水孔9-3和第二通水孔9-4横截面呈椭圆状。

为降低噪音污染，本发明还包括消音装置10，如图18所示，所述的消音装置设置在集水盆2与淋水填料6之间。所述的消音装置10包括由消音网架托梁10-1支撑的消音网架10-2，消音网架10-2上设置消音垫10-3，消音垫10-3上设置隔音板10-4。

前面所述的收水器5为申请人所有的现有技术。收水器5的具体结构如申请人于2010年7月28日提交并于2011年3月30日授权的专利号为201020274091.5的专利中所述，淋水填料6的具体结构如申请人于2012年11月26日提交并于2013年4月25日授权的专利号为201220631420.6的专利中所述，此处均不予赘述，且凡在本说明书中未作特别说明的均为现有技术。

本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，包括塔体、设置在塔体顶部的拔风筒（1）、设置在塔体底部的集水盆（2）和设置在集水盆（2）下方并与其连通的集水缸（3），塔体下部设置进风窗（4），塔体内上部设置收水器（5），塔体内下部设置淋水填料（6），其特征在于：还包括均压流力喷管（7）和导流板（8），所述的均压流力喷管（7）一端设置喷嘴（9）并在塔体内，另一端设置在塔体外，所述的导流板（8）设置在塔体内收水器（5）与淋水填料（6）之间。

2.根据权利要求1所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：所述的拔风筒（1）包括多个拔风筒中段（1-1）和多个拔风筒角（1-2），且所述拔风筒中段（1-1）之间通过拔风筒角（1-2）连接并形成具有中空内腔的拔风筒本体；所述拔风筒本体顶端为出风口（1-3），其底端为引风口（1-4），且拔风筒本体的中空内腔的内径从顶端到底端先逐渐变小，再逐渐变大；所述拔风筒中段（1-1）和拔风筒角（1-2）的顶端和底端之间分别设有中段拔风区（1-5）和筒角拔风区（1-6），且所述中段拔风区（1-5）与筒角拔风区（1-6）连通。

3.根据权利要求1所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：所述的导流板（8）包括上部的竖面导流板和下部的锥面导流板，所述的竖面导流板由等间隔的设置在上导风板（8-1）上的一组竖面导流板单元（8-2）构成，所述的导流板单元（8-2）呈V形，其上开有上导流槽（8-3）；所述的锥面导流板包括对称设置的两个半锥面导流板，每个半锥面导流板包括设置在下导风板（8-4）上的一组半锥面导流板单元（8-5），所述的半锥面导流板单元（8-5）呈V形，其上开有下导流槽（8-6）；所述的下导风板（8-4）底部呈弧形，顶部向外弯曲，两个下导风板顶部构成V形固定槽（8-7），所述的上导风板（8-1）底部设置在V形固定槽（8-7）内。

4.根据权利要求1所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：所述的均压流力喷管（7）包括均压流力回流分配管（7-1）和与水源相通的进水分流总管（7-2），所述的均压流力回流分配管（7-1）与进水分流总管（7-2）之间设置不少于一根的喷管（7-3），每根喷管（7-3）上设置不少于一个喷嘴（9），所述的喷管（7-3）上靠近进水分流总管（7-2）的一端设置水压显示仪（7-4）。

5.根据权利要求4所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：所述的喷管（7-3）与进水分流总管（7-2）之间设置进水支立管（7-5），所述的进水支立管（7-5）上设置进水支立管水流量控制阀（7-6）。

6.根据权利要求4所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：所述的喷嘴（9）包括喷嘴本体（9-1）和设置在喷嘴本体（9-1）底部的法兰（9-2），所述的喷嘴本体（9-1）上部开有第一通水孔（9-3），所述的喷嘴本体（9-1）下部和法兰（9-2）上开有第二通水孔（9-4），所述的第二通水孔（9-4）从下向上由大到小渐变，且其上端与第一通水孔（9-3）大小相同，所述的喷嘴本体（9-1）顶端开有V型槽（9-5），所述V型槽（9-5）的中心线与第一通水孔（9-3）的中心线重合。

7.根据权利要求1至6任一项所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：还包括消音装置（10），所述的消音装置设置在集水盆（2）与淋水填料（6）之间。

8.根据权利要求7所述的无风机无动力能耗安全环保型冷却塔，其特征在于：所述的消音装置（10）包括由消音网架托梁（10-1）支撑的消音网架（10-2），消音网架（10-2）上设置消音垫（10-3），消音垫（10-3）上设置隔音板（10-4）。

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