CN104154808B - 一种旋转喷溅装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转喷溅装置，它涉及一种冷却塔冷却水喷溅装置，以解决现有喷溅装置存在出水沿轴向都在一个面内溅出，溅水对空气产生较强的阻力，以及周向布水均匀性差的问题。叶轮由圆盘、上圆环、轴套和数个叶片构成，上圆环位于圆盘的上方，轴套位于圆盘的下方，上圆环、圆盘和轴套同轴设置且制成一体，圆盘沿边缘均布设有数个叶片，相邻两叶片之间有空隙，每个叶片对应空隙的一侧设有驱动面，每个叶片的另一侧设有第一溅水面，第一溅水面的顶端距叶片的侧边之间的平面为第二溅水面，每个叶片的径向内表面设有第三溅水面和第四溅水面，叶轮.的轴套通过轴承装在支撑轴上，分水器装在叶轮的上圆环内，进水管装在放置口内。本发明用于冷却塔内喷淋。

Description

一种旋转喷溅装置

技术领域

本发明涉及一种冷却塔冷却水喷溅装置，具体涉及一种冷却塔内使用的旋转喷溅装置。

背景技术

冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。其工作原理是，挟带废热的冷却水通过布水系统(管式或槽式)分配到喷溅装置，喷溅装置将水打散变为小水滴，均匀的洒在淋水填料上，使其与空气充分接触蒸发散热。

《电力工程水务设计手册》(中国电力出版社2005年5月第一版685－687页)对喷溅装置的技术特性提出了具体的要求，其要点如下：a、径向水量分布应是喷嘴下方最大，向外延伸，随到中心距离的增加水量逐渐减小，这样可以保证喷嘴组合形成最佳布水效果；b、喷溅半径：是指以喷嘴为中心，在一定工作水头和溅落高度条件下，喷溅水滴达到的最远距离。喷溅半径工作水头在0.6－0.8米、溅落高度0.7－1米时，喷溅半径在1－2米，喷溅半径过大过小都不好，应以满足喷嘴群组组合配水整体效果要求为准则；c、喷溅水滴状态：喷溅水滴应均匀、细小，无“中空现象”，无伞状水膜，这种状态不但可以保证水在填料顶面上的均匀分布，而且通风阻力小，与空气接触面积大，充分发挥配水过程中的热交换效率；d、中空现象：如前所述，喷嘴下方存在无水“中空”现象，只靠相邻喷嘴的补充，很难使整个配水水面布水均匀，明显影响全塔布水均匀性。所以选用喷溅装置应尽量避免“中空”现象的存在。

手册中还对组合均布系数进行了详述：设计要求配水系统应将循环水均匀喷洒分布到整个冷却塔的填料顶面上，所以除了要求单个喷溅装置要具有良好的喷溅特性以外，还要求确定的设计条件下，全塔的喷嘴群组合形成的整体布水效果均匀合理，这种效果用喷嘴群的组合均布系数表示。

目前国内常用的喷溅装置，主要有重力溅散型、反射型、旋喷型、旋转式。

⑴、重力溅散型：水流出喷嘴后在重力和出口压力作用下冲击下方溅散盘，使水溅成水滴，故称重力溅散型。

不足：这种喷嘴形成的水滴粗大，还会形成伞型水膜(水滴溅散不充分便形成水膜，会增加通风阻力)，在溅水盘下方有无水的中空区，导致单个喷嘴的水量分布和水滴状态不佳。

⑵、反射型：反射型喷嘴下方有上下重叠的两层溅散盘，水向下冲击下层溅散盘后，上溅到上层溅散盘——反射盘。

不足：这种喷溅装置溅散盘周围仍有散状水膜存在，喷嘴下方仍有“中空”。

⑶、旋喷型：水流在喷头的蜗型壳体中旋转，在喷嘴出口形成散状旋转水膜冲击下方溅散齿环，水膜溅散成水滴。

不足：水滴不均匀，有大量的细小水滴，造成风吹损失增加；喷溅半径偏小布水不均，水滴呈伞形高速向下喷射，对空气产生较大的阻力影响通风。

⑷、旋转式：目前得到应用的旋转转型喷溅装置主要是在重力溅散型和旋喷型的基础上将溅散盘或溅散齿环改造成旋转式的，水流冲击叶片旋转，同时叶片将水甩出。

不足：溅水半径过大，存在较大的的中空，径向水量分布为一较窄的水环，布水严重不均。

上述各喷溅装置还存在二个的共同的不足点，一个是其溅水在喷溅装置轴向均分布在一个面上，在冷却塔的这一断面上空气流通面积变小，对空气产生节流作用，对空气产生一个较强阻力；另一个是周向布水均匀性差，现有的各种喷溅装置均未给出周向布水均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种溅水沿径向水量分布喷嘴下方最大，向外延伸，随到中心距离的增加水量逐渐减小，且无中空现象、无伞状水膜、溅水半径大小适中的喷溅装置；同时解决现有喷溅装置存在出水沿轴向都在一个面内溅出，导致冷却塔内对空气产生节流作用，溅水对空气产生较强的阻力，以及周向布水均匀性差的问题。

本发明包括骨架、叶轮、分水器和进水管，所述骨架由放置口、支撑架和支撑轴构成，放置口设置在支撑架上端，支撑轴设置在支撑架下端，放置口与支撑轴同轴设置，叶轮由圆盘、上圆环、轴套和数个叶片构成，上圆环位于圆盘的上方，轴套位于圆盘的下方，上圆环、圆盘和轴套同轴设置且制成一体，圆盘沿边缘均布设有数个叶片，相邻两叶片之间有空隙，每个叶片对应空隙的一侧设有驱动面，每个叶片的另一侧设有第一溅水面，第一溅水面的顶端距叶片的侧边之间的平面为第二溅水面，每个叶片的径向内表面设有第三溅水面和第四溅水面，叶轮的轴套通过轴承装在支撑轴上，分水器装在叶轮的上圆环内，进水管装在放置口内。

本发明与现有技术相比具有一下有益效果：

一、在溅落高度一定的情况下，水溅出的距离取决了水的流速和水滴与圆盘的平面溅出角度，本发明在叶轮的叶片上设计了驱动面、第一溅水面、第二溅水面、第三溅水面和第四溅水面，驱动面同时兼具溅水作用，由于叶轮上布置了多个角度的溅水面，可使水沿喷溅装置轴向呈多角度出水，使溅落到填料上的水滴距喷溅装置沿径向可通过调整不同的驱动面、第一溅水面、第二溅水面、第三溅水面和第四溅水面的比例按要求分布，同时沿喷溅装置轴向水滴呈立体分布，相比现有的其它喷溅装置出水沿轴向都在一个面内溅出大幅度减少了水滴对空气流通面积的影响；喷溅半径大小适中，可控制在1.5米左右，组合均布系数小，根据试验结果计算，组合均布系数可达到0.1以下；本发明是以喷嘴为中心溅水量分布可实现中心最大沿径向减小，且同一直径周向布水均匀。

二、本发明的驱动面延伸到溅水斜面内，可使部分水沿驱动面向下溅出，从而消除布水的中空现象；旋转的叶轮可保证溅水水滴均匀，无伞状水膜。

三、本发明变工况性能好，水头在较大的范围内变化时可保证喷溅装置组合均布系数无明显变化。

四、上圆环的内腔为滑润油室，可长时间对轴套与支撑轴之间的轴承进行润滑，保证装置具有较长的寿命。

五、在同等情况下，由于溅水半径大小适中，布水组合影响数量少，一般不超过五排，用本发明进行配水计算要比其他有中空现象的溅水设备容易，减少了计算量，节约劳动力；由于设计上可以调整其喷溅半径，对新设计安装的冷却塔可增加喷溅装置布置间距，减少喷溅装置及附件数量，节省原材料和安装工作量。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是骨架1的结构立体图；

图3是叶轮2的结构立体全剖视图；

图4是叶轮2的整体结构立体图；

图5是分水器3的体结构立体图；

图6是进水管4的结构立体图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图6说明本实施方式，本实施方式包括骨架1、叶轮2、分水器3和进水管4，所述骨架1由放置口1-1、支撑架1-2和支撑轴1-3构成，放置口1-1设置在支撑架1-2上端，支撑轴1-3设置在支撑架1-2下端，放置口1-1与支撑轴1-3同轴设置，叶轮2由圆盘2-1、上圆环2-2、轴套2-3和数个叶片2-4构成，上圆环2-2位于圆盘2-1的上方，轴套2-3位于圆盘2-1的下方，上圆环2-2、圆盘2-1和轴套2-3同轴设置且制成一体，圆盘2-1沿边缘均布设有数个叶片2-4，相邻两叶片2-4之间有空隙，每个叶片2-4对应空隙的一侧设有驱动面2-4-1，驱动面2-4-1同时兼具溅水作用，每个叶片2-4的另一侧设有第一溅水面2-4-2，第一溅水面2-4-2的顶端距叶片2-4的侧边之间的平面为第二溅水面2-4-3，每个叶片2-4的径向内表面设有第三溅水面2-4-4和第四溅水面2-4-5，叶轮2的轴套2-3通过轴承装在支撑轴1-3上，分水器3装在叶轮2的上圆环2-2内，上圆环2-2内注满润滑油，用分水器3分水器将其密封，进水管4装在放置口1-1内。叶片2-4的数量为3～10个。

具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式的驱动面2-4-1为由里向外、由上向下倾斜的斜面，所述驱动面2-4-1的驱动夹角β为10°～45°。驱动夹角β小，驱动面2-4-1的斜面大，驱动力大，叶轮转速高；驱动夹角β大，驱动面2-4-1的斜面小，驱动力小，叶轮转速低。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式的驱动夹角β为30°。驱动夹角β在这个数值，使得驱动力、叶轮转速高较为合理。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第一溅水面2-4-2为由里向外、由下向上倾斜的斜面，第一溅水面2-4-2的第一溅水夹角α为30°～60°。第一溅水面2-4-2的作用是将同驱动斜面下来的部分水打到喷溅装置底部的填料上。第一溅水夹角α在上述数值范围内使得水滴溅到喷溅装置下部，避免溅水出现“中空现象”。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第二溅水面2-4-3为由里向外、由上向下倾斜的斜面，第二溅水面2-4-3与圆盘2-1的第二溅水夹角δ3为150°～180°。第二溅水夹角δ3在上述数值范围内使得经第二溅水面2-4-3的溅水出水角度喷溅装置溅水半径达到较大的距离，由于各叶片2-4上的第二溅水夹角δ3的数值不同，使得各叶片第二溅水面溅水沿径向分布加宽。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第二溅水夹角δ3为165°。第二溅水夹角δ3为上述数值使得喷溅装置溅水半径较大，制造容易。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第三溅水面2-4-4为由下向上、由里向外倾斜的斜面，所述第三溅水面2-4-4的第三溅水夹角δ2为90°～120°。第三溅水面2-4-4作用是使水沿第三溅水面2-4-4溅出，由于第三溅水夹角δ2为90°～120°，溅水向上溅出，溅出后速度下降到零后再自由落下，由第三溅水面2-4-4溅出的在填料上分布在距喷溅装置中心较近的范围内。第二溅水夹角δ3与第三溅水夹角δ2的数值不同，以保证溅水出滴的出水角度不同，水滴均匀。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式八：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第三溅水夹角δ2为105°。第三溅水夹角δ2为105°，使得溅水向上溅出，溅出后速度下降到零后再自由落下，由第三溅水面2-4-4溅出的在填料上分布在距喷溅装置中心较近的范围内。第二溅水夹角δ3与第三溅水夹角δ2的数值不同，以保证溅水出滴的出水角度不同，水滴均匀。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式九：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第四溅水面2-4-5为由下向上、由里向外倾斜的斜面，第四溅水面2-4-5的第四溅水夹角δ1为90°～120°。第四溅水面2-4-5作用是使水沿第四溅水面2-4-5溅出，由于第四溅水夹角δ1采用不同的数值，溅落到填料上沿径向距喷溅装置的距离不同。第四溅水面2-4-5也可以为凹弧面。每个叶片上第四溅水夹角δ1和第三溅水夹角δ2相差5°。由于第四溅水夹角δ1和第三溅水夹角δ2为直角或接近直角，由第三溅水面2-4-4和第四溅水面2-4-5溅出的水向上或斜上溅出，溅出后速度下降到零后再自由落下，其溅水分布在喷溅装置径向较小的半径范围内，由于第二溅水夹角δ3在150°～180°，水由水平或略向上方向溅水，其溅出距离较远，为喷溅装置的的最大溅水半径。由于各叶片2-4上的第四溅水夹角δ1、第三溅水夹角δ2和第二溅水夹角δ3的数值不同，使得各叶片2-4上的各溅水面溅水沿径向分布加宽。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式十：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第四溅水夹角δ1为105°。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。

工作原理：

水由配水管(或配水槽)进入进水管4，经分水器3将水均匀的散开并冲向叶轮2，水经叶轮圆盘2-1冲向各叶片2-4，经驱动面2-4-1、第一溅水面2-4-2、第二溅水面2-4-3、第三溅水面2-4-4和第四溅水面2-4-5，导向后将水溅出，驱动面2-4-1上的水会产生一个切向分力，该切向分力会推动叶轮2连续旋转，叶轮2旋转后会将水甩散，避免形成伞状水膜，由于驱动面2-4-1、第一溅水面2-4-2、第二溅水面2-4-3、第三溅水面2-4-4和第四溅水面2-4-5按其各自的角度将水甩出(即按不同角度溅水)，因此，合理的分配驱动面2-4-1和各溅水面的角度即可使布水实现由以喷溅装置为中心沿径向按中心最大，向外延伸，随到中心距离的增加水量逐渐减小。另一方面，由于水由喷溅装置溅出是沿不同角度溅出，溅水沿喷溅装置轴向分布在多个平面上，且相对于喷溅装置绝大部分水滴下落的速度是由零或负数开始落下，整体上对空气的阻力低。

Claims (10)

1.一种旋转喷溅装置，所述一种旋转喷溅装置包括骨架(1)、叶轮(2)、分水器(3)和进水管(4)，所述骨架(1)由放置口(1-1)、支撑架(1-2)和支撑轴(1-3)构成，放置口(1-1)设置在支撑架(1-2)上端，支撑轴(1-3)设置在支撑架(1-2)下端，放置口(1-1)与支撑轴(1-3)同轴设置，其特征在于：叶轮(2)由圆盘(2-1)、上圆环(2-2)、轴套(2-3)和数个叶片(2-4)构成，上圆环(2-2)位于圆盘(2-1)的上方，轴套(2-3)位于圆盘(2-1)的下方，上圆环(2-2)、圆盘(2-1)和轴套(2-3)同轴设置且制成一体，圆盘(2-1)沿边缘均布设有数个叶片(2-4)，相邻两叶片(2-4)之间有空隙，每个叶片(2-4)对应空隙的一侧设有驱动面(2-4-1)，每个叶片(2-4)的另一侧设有第一溅水面(2-4-2)，第一溅水面(2-4-2)的顶端距叶片(2-4)的侧边之间的平面为第二溅水面(2-4-3)，每个叶片(2-4)的径向内表面设有第三溅水面(2-4-4)和第四溅水面(2-4-5)，叶轮(2)的轴套(2-3)通过轴承装在支撑轴(1-3)上，分水器(3)装在叶轮(2)的上圆环(2-2)内，进水管(4)装在放置口(1-1)内。

2.根据权利要求1所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述驱动面(2-4-1)为由里向

外、由上向下倾斜的斜面，所述驱动面(2-4-1)的驱动夹角(β)为10°～45°。

3.根据权利要求2所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述驱动夹角(β)为30°。

4.根据权利要求3所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第一溅水面(2-4-2)为由里向外、由下向上倾斜的斜面，所述第一溅水面(2-4-2)的第一溅水夹角(α)为30°～60°。

5.根据权利要求4所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第二溅水面(2-4-3)为由里向外、由上向下倾斜的斜面，所述第二溅水面(2-4-3)与圆盘(2-1)的第二溅水夹角(δ3)为150°～180°。

6.根据权利要求5所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第二溅水夹角(δ3)为165°。

7.根据权利要求5所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第三溅水面(2-4-4)为由下向上、由里向外倾斜的斜面，所述第三溅水面(2-4-4)的第三溅水夹角(δ2)为90°～120°。

8.根据权利要求7所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第三溅水夹角(δ2)为105°。

9.根据权利要求7所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第四溅水面(2-4-5)为由下向上、由里向外倾斜的斜面，所述第四溅水面(2-4-5)的第四溅水夹角(δ1)为90°～120°。

10.根据权利要求9所述一种旋转喷溅装置，其特征在于：所述第四溅水夹角(δ1)为105°。