CN104949568B - 一种调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法及装置，采用的设备包括实验室、冷却塔、实验室隔板、由隔板分隔出的实验室进风空间和实验室排风空间、实验室进风口、实验室排风口以及隔板上的回风口；冷却塔进风口位于实验室进风空间，冷却塔出风口位于实验室排风空间。测试时，当冷却塔进风的湿球温度低于标准规定的湿球温度时，打开并调节回风口的开度，可以但不限定同时调节实验室进风口和实验室排风口的开度，使得实验室排风空间中冷却塔的高湿球温度的排气的一部分进入实验室进风空间，与实验室下部进风口进入的环境空气相混合，用以提高冷却塔进风的湿球温度、直到达到标准规定的冷却塔进风湿球温度。

Description

一种调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法及装置

技术领域

本发明涉及调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法及装置。

背景技术

冷却塔是一种利用喷淋水的蒸发和对流、向空气散热的设备。通常，对于大部分的开式冷却塔，来自外部设备的热水从冷却塔上部的布液器喷出后，自上而下通过填料表面与空气换热，通过蒸发和对流的方式向空气散热、降温后，落入塔底的集水池，再送往外部设备执行冷却任务。对于逆流冷却塔，空气自下而上与喷淋水逆向流动；对于横流冷却塔，空气横向进入冷却塔与喷淋水交叉流动。空气的流动可以是通过冷却塔拔风实现自然通风，也可以通过风机的驱动实现机械通风。对于闭式冷却塔，被冷却的流体可以是水，也可以是其他流体，在塔内封闭式流动，而喷淋水是作为一种中间换热介质，但冷却原理大同小异。本发明所涉及的冷却塔以机械通风、开式、逆流冷却塔为例，但对机械通风的其它冷却塔也适用。

冷却塔的散热机理非常复杂，新研发的冷却塔往往要通过试验来确定其散热能力，这就需要合适的冷却塔试验装置。一个冷却塔的散热能力不仅取决于冷却塔的结构，也取决于一些热工参数，如进、出水温度，进风干、湿球温度等参数。因此，需要一个热工参数的基准来评判不同结构冷却塔的散热能力。相关标准中，对冷却塔的热工参数基准数值作了规定，比如GB/T 7190.1-2008规定冷却塔的标准设计工况为：进水温度37℃、出水温度32℃、进风湿球温度28℃、进风干球温度31.5℃等。试验装置中，进出水温度、水量和风量等热工参数都能方便地控制，但进风干、湿球温度却较难控制，这是因为常规的试验装置都是露天放置的，便于吸风和排风，吸入空气的干、湿球温度受环境气候的影响。因此，当环境空气的干、湿球温度不等于标准数值时，通常采用一些换算公式，来近似求得冷却塔的散热能力，但这会带来测试误差，特别是冬季湿球温度很低时，测试误差更大。为了能对冷却塔进行准确测试，有的测试装置安装在室内，室内空气的干、湿球温度通过空气调节设备进行调节，但这样的装置造价昂贵、运行费用很高，因此只有极少数企业或研究机构能够配置。事实上，对于以蒸发潜热散热为主体的冷却塔而言，进风的湿球温度的影响远大于干球温度的影响，因此，如果能有简易的、成本低的方法调节好进风的湿球温度，就可以既准确又经济地测试散热塔的散热能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法和装置，用以消除或降低目前应用的露天布置的冷却塔测试装置受环境湿球温度影响所导致的测试误差。

根据本发明的第一方面，提供一种调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法，包括以下步骤：

提供具有进风空间和排风空间的封闭式实验室，其中进风空间和排风空间之间通过隔板整体隔开，在进风空间对应的实验室壁上设置有实验室进风口，在排风空间对应的实验室壁上设置有实验室排风口，隔板上设置有连通进风空间和排风空间的回风口，回风口设置有开度调节装置；

将冷却塔置于实验室中，冷却塔为机械通风冷却塔，在其塔体上开设有冷却塔进风口和冷却塔排风口，其中将冷却塔进风口设置在实验室进风空间中，将冷却塔排风口设置在实验室排风空间中；在冷却塔进风口安装有湿球温度测试仪；

测试时，当冷却塔进风口的湿球温度测试仪检测到进风湿球温度高于或等于标准规定的湿球温度时，回风口保持关闭状态；当冷却塔进风口的湿球温度测试仪检测到进风湿球温度低于标准规定的湿球温度时，打开回风口，使得实验室排风空间冷却塔的排气的一部分进入实验室进风空间，与实验室进风口进入的环境空气相混合，用以提高冷却塔进风的湿球温度，并通过调节回风口的开度调节装置来达到标准规定的冷却塔进风湿球温度。

在优选实施例中，在实验室进风口和实验室排风口均设置有各自的开度调节装置，在调节隔板回风口的开度调节装置的同时配合调节实验室进风口和/或实验室排风口的开度调节装置。

在另一优选实施例中，实验室进风口、实验室排风口以及隔板回风口上的开度调节装置都为百叶窗。

根据本发明的第二方面，提供一种冷却塔测试装置，用来检测机械通风式冷却塔的散热性能，测试装置包括封闭式实验室，实验室具有进风空间和排风空间，其中进风空间和排风空间之间通过隔板整体隔开，在进风空间对应的实验室壁上设置有实验室进风口，在排风空间对应的实验室壁上设置有实验室排风口，隔板上设置有连通进风空间和排风空间的回风口，回风口设置有开度调节装置。

本发明关于冷却塔进风湿球温度调节的原理在于：初始的回风口关闭、实验室进风口和排风口全开；由于全年绝大部分时间(95％以上天数)的环境空气湿球温度低于有关国标规定的28℃，因此，当检测到冷却塔进风口的空气湿球温度低于28℃时，调节回风口的开度，让冷却塔高含湿量排气的一部分从实验室排风空间进入进风空间，与实验室进风口吸入的环境空气相混合，用以提高冷却塔进风湿球温度。由于冷却塔排风的相对湿度接近100％，且其湿球温度也高于冷却塔进风的湿球温度，因此两者的混合总是能提高冷却塔进风的湿球温度。随着冷却塔进风湿球温度的提高，排风湿球温度也会相应升高，再与室验室进风混合后会进一步提升冷却塔进风湿球温度；在这个反复混合过程中，冷却塔的进风湿球温度和排风湿球温度会逐步提高，但最终会达到稳定的数值。如果稳定后的冷却塔进风湿球温度未达到标准规定的28℃，则可以调大回风口的开度，必要时，配合以关小实验室排风口和实验室进风口的开度，用以增加回风量，直到冷却塔进风温度达到规定的标准数值28℃。如果稳定后的冷却塔进风温度超过标准规定的28℃，则可以调小回风口的开度，直到冷却塔进风温度达到规定的标准数值28℃。冷却塔进风湿球温度由冷却塔进风口附近布置的空气湿球温度测试仪进行检测。对于全年小于5％时间段的气候，即环境空气湿球温度大于或等于28℃的气候，则可将隔板的回气口关闭，回到常规测试方法。本发明所涉及到的冷却塔进风湿球温度的调节方法和测试装置虽然不适用于环境空气湿球温度大于或等于28℃的气候条件，但由于这一气候条件出现的概率小于5％，因此本发明所涉及的冷却塔进风湿球温度调节方法侧测试装置具有较大的实用价值。

根据本发明的调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法和装置结构简单、调节方法简易、试验装置成本低、运行费用低、适用于机械通风冷却塔散热性能的准确测试。

附图说明

图1是根据本发明的调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法和装置的一个优选实施例的示意图。

其中：1.实验室进风口，2.实验室墙面，3.实验室下部空间，4.隔板，5.回风口，6.实验室上部空间，7.实验室，8.集水池，9.湿球温度测试仪，10.冷却塔进风口，11.填料，12.塔身，13.布液器，14.冷却塔，15.风机，16.冷却塔排风口，17.实验室排风口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明所涉及的调节进风湿球温度的方法和测试装置适用于机械通风冷却塔，下面的实施例以开式、逆流冷却塔为例；在其它实施例中，也适用于闭式、横流冷却塔。

参见图1，待测试的冷却塔14包括集塔身12、集水池8、冷却塔进风口10、填料11、布液器13、风机15、冷却塔排风口16。该冷却塔的结构和工作原理已为本领域技术人员所熟知，在此不再详述。

用来检测机械通风式冷却塔散热性能的测试装置包括封闭式实验室7，实验室7具有上部空间6和下部空间3，其中上部空间6和下部空间3之间通过隔板4整体隔开。将冷却塔14布置于实验室7室内中部，在隔板4中间开孔，孔的尺寸与冷却塔塔身12尺寸一致，使得冷却塔塔身12与隔板4中间孔间隙配合(为了防止漏风，也可以通过密封圈进行密封)。当冷却塔14安装到位后，冷却塔排风口16处于上部空间6中、冷却塔进风口10处于下部空间3中。实验室顶部开设实验室排风口17，用于排出冷却塔14的排风；实验室排风口17配置有百叶窗，百叶窗的转动可以调节排风量。实验室7与冷却塔两个进风口10相对的两扇墙的底部开设实验室进风口1，用于吸入外界环境空气；实验室进风口1配置有百叶窗，百叶窗的转动可以调节外界空气的吸入量。隔板4开有两个回风口5，回风口5配置有百叶窗，百叶窗的转动可以调节上部空间6的排气进入下部空间3的流量(即回风量)；两个回风口5位置靠近两个实验室进风口1，但离墙面略有一点距离。实验室7配置一些温度、流量的测试仪表，与本发明相关的参数是冷却塔进风的湿球温度，本发明只提及在冷却塔进风口10附近布置空气湿球温度测试仪9。

结合图1所示，实验室几处风口的百叶窗的初始状态为：实验室进风口1和实验室排风口17全部打开，实验室回风口5的百叶窗关闭。

测试时，开启冷却塔风机15和布液器13，开始试验，空气和喷淋水逆向流动；当从实验室进风口1吸入的空气的湿球温度等于或高于国标规定的28℃温度时(全年出现的概率小于5％)，回风口5的百叶窗保持关闭，实验室进风口1吸入的空气进入冷却塔下部空间3，再从冷却塔进风口10进入冷却塔14，经过与喷淋水的换热从冷却塔排风口16排到实验室上部空间6，再全部从实验室排气口17排出。这种模式与常规冷却塔实验的模式相同。

当从实验室进风口1吸入的空气的湿球温度低于国标规定的28℃温度时(全年出现的概率大于95％)，回风口5的百叶窗打开一定的开度；由于风机15的作用，实验室上部空间6的气压大于实验室下部空间3，部分高含湿量(相对湿度接近100％)、高湿球温度的冷却塔排气进入冷却塔下部空间3，与实验室进风口1进入的空气相混合；混合后的空气湿球温度提高，再从冷却塔进风口10进入冷却塔，与喷淋水换热后从冷却塔排风口16排出到实验室上部空间6，然后部分从实验室排气口17排入外界，部分从回风口5回到实验室下部空间3，再与实验室进风口1进入的空气混合后进入冷却塔。在这个反复混合过程中，冷却塔的进风湿球温度和排风湿球温度会逐步提高，但最终会达到稳定的数值。之所以会逐步提高，是因为进风湿球温度提高后，经冷却塔内的换热后排气湿球温度也会提高，提高湿球温度后的排气与外界进气混合后会导致进冷却塔空气的湿球温度又得到提高；之所以会最终达到稳定，是因为进入冷却塔的空气湿球温度提高后，空气与热水的换热温差减小了，换热量减小了，因此，冷却塔排气湿球温度的提升幅度将小于进风湿球温度的提升幅度，再使得下一轮的进风湿球温度的提升幅度减小，这样，温升幅度会逐步缩小，最终达到稳定数值。如果稳定后的冷却塔进风湿球温度未达到标准规定的28℃，则可以调大回气口5的开度，必要时，配合以关小实验室排风口17和(或)实验室进风口1的开度，用以增加回风量，直到冷却塔进风温度达到规定的标准数值28℃。如果稳定后的冷却塔进风温度超过标准规定的28℃，则可以调小回风口5的开度，直到冷却塔进风温度达到规定的标准数值28℃；必要时，配合以开大实验室排风口17和(或)实验室进风口1的开度。

在上述实施例中，实验室进风口1、实验室排风口17以及回风口5的开度调节装置均优选采用百叶窗，在其它实施例中，也可以采用其它开度调节装置(例如通气阀)来替换百叶窗。另外，在本发明中，百叶窗的调节既可以手动调节，也可以采用电动调节。当采用电动调节时，可以设置一控制器，该控制器接收湿球温度测试仪9的检测信号，根据设定的程序来自动控制各百叶窗的开度，能够使冷却塔进风湿球温度快速达到标准值，从而使测试装置智能化。

在上述实施例中，实验室为上下两层空间结构，在其它实施例中，也可以设置为左右两层空间结构。实验室(或实验舱)既可以砌筑而成，也可以采用各种板材组装或焊接而成。

Claims (6)

1.一种调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法，包括以下步骤：

提供具有进风空间和排风空间的封闭式实验室，其中进风空间和排风空间之间通过隔板整体隔开，在进风空间对应的实验室壁上设置有实验室进风口，在排风空间对应的实验室壁上设置有实验室排风口，隔板上设置有连通进风空间和排风空间的回风口，回风口设置有开度调节装置；

将冷却塔置于实验室中，冷却塔为机械通风冷却塔，在其塔身上开设有冷却塔进风口和冷却塔排风口，其中将冷却塔进风口设置在实验室进风空间中，将冷却塔排风口设置在实验室排风空间中；在冷却塔进风口安装有湿球温度测试仪；

测试时，当冷却塔进风口的湿球温度测试仪检测到进风湿球温度高于或等于标准规定的湿球温度时，回风口保持关闭状态；当冷却塔进风口的湿球温度测试仪检测到进风湿球温度低于标准规定的湿球温度时，打开回风口，使得实验室排风空间冷却塔的排气的一部分进入实验室进风空间，与实验室进风口进入的环境空气相混合，用以提高冷却塔进风的湿球温度，并通过调节回风口的开度调节装置来达到标准规定的冷却塔进风湿球温度。

2.如权利要求1所述的调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法，在实验室进风口和实验室排风口均设置有各自的开度调节装置，在调节隔板回风口的开度调节装置的同时，配合调节实验室进风口和/或实验室排风口的开度调节装置。

3.如权利要求2所述的调节冷却塔测试时进风湿球温度的方法，实验室进风口、实验室排风口以及隔板回风口上的开度调节装置都为百叶窗。

4.一种冷却塔测试装置，用来检测机械通风式冷却塔的散热性能，测试装置包括封闭式实验室，实验室具有进风空间和排风空间，其中进风空间和排风空间之间通过隔板整体隔开，在进风空间对应的实验室壁上设置有实验室进风口，在排风空间对应的实验室壁上设置有实验室排风口，隔板上设置有连通进风空间和排风空间的回风口，回风口设置有开度调节装置；

测试时，将冷却塔置于实验室中，在其塔身上开设有冷却塔进风口和冷却塔排风口，其中将冷却塔进风口设置在实验室进风空间中，将冷却塔排风口设置在实验室排风空间中；在冷却塔进风口安装有湿球温度测试仪。

5.如权利要求4所述的冷却塔测试装置，在实验室进风口和实验室排风口均设置有各自的开度调节装置。

6.如权利要求5所述的冷却塔测试装置，实验室进风口、实验室排风口以及隔板回风口上的开度调节装置都为百叶窗。