CN105444315A - 一种用于圆柱罐的网状结构布水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于圆柱罐的网状结构布水器，包括一级分流器、若干分流管、二级分流器和若干布水管；一级分流器整体为圆柱状结构，在一级分流器的顶端设有一级进水口，在一级进水口处设置连接法兰，一级分流器的底端侧壁上均匀环绕分布有若干个一级出水口，每个一级出水口上连接一根分流管，分流管的外端连接二级分流器，二级分流器的整体为圆柱状结构，在二级分流器的顶部设置二级进水口，在二级分流器的底端侧壁上环绕分布有4个二级出水口，二级进水口通过分流管与一级分流器的一级出水口连接，每个二级出水口连接一根布水管。本发明大大提高了有效布水效率。

Description

一种用于圆柱罐的网状结构布水器
技术领域
本发明涉及水蓄冷/蓄热技术领域，具体为一种用于圆柱罐的网状结构布水器。
背景技术
在水蓄冷及水蓄热技术领域，为了确保蓄冷/蓄热的效果，以最大限度地利用有限的水池来蓄存最多的冷/热能，所采用的水蓄冷/蓄热装置必须能够有效地将冷热两种不同温度的液体进行隔离，在多种隔离方式之中，温差分层技术是当前使用得最多的一种技术。为了方便陈述，以下将以水蓄冷技术为例进行说明，针对水蓄冷技术所做的陈述同样适用于水蓄热技术。
温差分层蓄冷技术即是利用水在不同温度下具有不同的密度，从而在冷热水之间产生自然分层原理，在一定的流动条件之下，使冷热水能够维持稳定的分层结构的技术。据相关的理论及实验研究，影响温差分层效果的因素有三个，一个是布水器的总长度L，L要足够长，其二是喷孔的喷流速度V，V要足够低，一般不超过0.5m/s，其三是喷孔距离池底或者水面距离h，h足够小。对于圆柱状结构的蓄水池，传统的布水器做法为八角形结构（参见附图1），该种结构的布水器具有如下的缺陷：
1、布水器结构为内外两圈，其最大布水长度L与水罐的直径D具有固定的比例关系，也即对于确定的水罐直径D，其布水器长度L也是确定的，可调整的空间非常小。然而，对于一定直径的水罐，其高度却可以根据需要而做一定范围的变化。当直径不变而高度增加时，意味着蓄水量增加，相应的蓄冷量也会增加，具体有如下公式：
Qs=ρCV△tη（1）
=ρCπR2H△tη
式中：Qs：蓄冷量，kJ，ρ：水的密度，kg/m3，C：水的比热，kJ/kg.℃，V：水罐总蓄水容积，m3，△t：蓄冷温差，℃，η：蓄冷效率，%（与斜温层厚度有关以及布水器安装高度有关）；R：水罐半径，m，H：水罐蓄水高度，m；
由上式可以看出，在直径与蓄冷温差一定的情况下，蓄冷量与水罐高度成正比。也即随着高度的增加，蓄冷量也成比例增加，这就意味着在确定的蓄冷时间（一般为可资利用的低谷电价时间，正常情况下为8小时）和蓄冷温差下，单位时间的蓄冷流量将会增加，从而导致布水器的线流量增大。这并不利于确保温差分层的效果。以下为线流量的计算公式：
q=M/L（2）
=ηV/T/L
=ηπR2H/T/L
式中：q：布水器线流量，m3/m.s，M：蓄冷流量，m3/s，L：布水器总长度，m，T：总蓄冷时间，小时，其他符号含义同式（1）。
线流量增大的直接结果就是布水雷诺数的增加，这对于确保温差分层效果是极为不利的。该种结构的布水器的另一个缺陷是内外圈布水器所承担的布水面积不同，布水管长度不同，其每根布水管的流量也不相同，而这种流量差异很难通过分流管的设计来保证。这种缺陷将会导致布水均匀性的降低，也就相应降低了斜温层的质量，特别在斜温层邻近布水器的时候，其受到的扰动是非常大的。总的结果就是降低了蓄冷的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于圆柱罐的网状结构布水器，采用辐射网状结构，使得布水总长度可根据需要任意增减，并不受水罐直径的限制，同时，每个布水支管具有相同的长度，并承担相同面积的布水任务，能够很好地确保布水的均匀性，提高了蓄冷/蓄热的效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于圆柱罐的网状结构布水器，包括一级分流器、若干分流管、二级分流器和若干布水管；一级分流器整体为圆柱状结构，在一级分流器的顶端设有一级进水口，在一级进水口处设置连接法兰，一级分流器的底端侧壁上均匀环绕分布有若干个一级出水口，每个一级出水口上连接一根分流管，分流管的外端连接二级分流器，二级分流器的整体为圆柱状结构，在二级分流器的顶部设置二级进水口，在二级分流器的底端侧壁上环绕分布有4个二级出水口，二级进水口通过分流管与一级分流器的一级出水口连接，每个二级出水口连接一根布水管。
作为本发明更进一步的技术方案，二级出水口上连接的布水管呈散射状分布。
作为本发明更进一步的技术方案，一级分流器设置有个一级进水口。
作为本发明更进一步的技术方案，一级分流器的一级进水口与外部的进水源连接。
与现有技术相比，本发明可以根据需要任意调整布水长度，通过增加布水组件的组数，可以根据需要延长布水器的总长度，其组数可以无限增加，直至覆盖整个水罐的圆截面。在实际应用中，可根据需要安排组数，对比传统的8边形布水器，本发明在布水管总长度的增加方面具有明显的改进，大大提高了有效布水效率。
附图说明
图1为现有技术布水器的结构示意图。
图2为本发明一种用于圆柱罐的网状结构布水器的结构示意图。
图3为图2中一级分流器的结构示意图。
图4为图3的俯视结构示意图。
图5为图2中二级分流器的结构示意图。
图6为图5的俯视结构示意图。
图7为本发明一种具体实施例的结构示意图。
图中：1-布水管，2-分流管，3-一级分流器，4-二级分流器，100-上布水器，200-上循环管道，300-蓄冷罐，400-下布水器，500-下循环管路。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图2～7，一种用于圆柱罐的网状结构布水器，包括一级分流器3、若干分流管2、二级分流器4和若干布水管1；一级分流器3整体为圆柱状结构，在一级分流器3的顶端设有一级进水口31，在一级进水口处设置连接法兰，一级分流器3的底端侧壁上均匀环绕分布有若干个一级出水口32，每个一级出水口32上连接一根分流管2，分流管2的外端连接二级分流器4，二级分流器4的整体为圆柱状结构，在二级分流器4的顶部设置二级进水口41，在二级分流器4的底端侧壁上环绕分布有4个二级出水口42，二级进水口41通过分流管2与一级分流器3的一级出水口32连接，每个二级出水口42连接一根布水管1，二级出水口42上连接的布水管1呈散射状分布。
在本发明的一种优选实施例中，一级分流器3设置有8个一级出水口32，一级分流器3的一级进水口31与外部的进水源连接。
在此我们以8组布水管的布水器为例说明整个具体实施例的系统工作过程。在蓄冷时，下布水器400负责进水，上布水器100负责出水，放冷时则相反。在蓄冷模式下，蓄冷水由下循环管路500进入一级分流器3，分流后经分流管进入二级分流器4，再经二级分流器4进行分流，将流量均匀分配给各个布水管1。上布水器100则是由布水支管收集高温水后，在二级分流器4进行汇集，再经由分流管汇集到一级分流器3内，并最终经由上循环管道200流出，完成整个蓄冷循环。
由于分流器以及分流管几何尺寸相同，长度相同，可以确保每组布水器的流量的均匀性。而由于二级分流器位于水罐半径的中点，其内部圆面积为整个蓄冷罐300面积的四分之一，每组由一根布水支管负责内圈布水，而其外部圆环面积为整个蓄冷罐面积的四分之三，每组由三根布水支管负责布水，每根布水支管承担的面积相同并与内圈的布水面积也相同，从而从几何结构上保证了布水的均匀性。
在布水器总长度方面，传统8边形布水器一般仅能做到直径的4倍，并且不能再增加，而本发明则可以根据需要任意调整。以八组布水组件为例，其布水器总长度约为水罐直径的8倍。此外，本发明还可以通过增加布水组件的组数，可以根据需要延长布水器的总长度，理论上，其组数可以无限增加，直至覆盖整个水罐的圆截面。在实际应用中，可根据需要安排组数，一般为6~16组为宜。对比传统的8边形布水器，其在布水管总长度的增加方面具有明显的改进。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种用于圆柱罐的网状结构布水器，其特征在于，包括一级分流器、若干分流管、二级分流器和若干布水管；一级分流器整体为圆柱状结构，在一级分流器的顶端设有一级进水口，在一级进水口处设置连接法兰，一级分流器的底端侧壁上均匀环绕分布有若干个一级出水口，每个一级出水口上连接一根分流管，分流管的外端连接二级分流器，二级分流器的整体为圆柱状结构，在二级分流器的顶部设置二级进水口，在二级分流器的底端侧壁上环绕分布有4个二级出水口，二级进水口通过分流管与一级分流器的一级出水口连接，每个二级出水口连接一根布水管。
2.根据权利要求1所述的一种用于圆柱罐的网状结构布水器，其特征在于，二级布水口上连接的布水管呈散射状分布。
3.根据权利要求1所述的一种用于圆柱罐的网状结构布水器，其特征在于，一级分流器设置有一个一级进水口。
4.根据权利要求1所述的一种用于圆柱罐的网状结构布水器，其特征在于，一级分流器的一级进水口与外部的进水源连接。
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