CN113310342B - 一种填料结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冷却塔填料与冷却水塔技术领域，提供了一种填料结构。改进的填料结构是带有二次槽道的填料结构，增加了冷却水与空气在填料中充分接触的程度。通过改变填料的结构，优化填料方案，使得在相对较少的进风量的条件下，达到同样的冷却效果，从而降低冷却塔的运行能耗；现有的普通填料支撑结构为圆柱形，定位柱两侧水流较大，通风阻力大，严重影响水蒸汽与风流的热交换效率。现改进的新型定位柱结构，采用半径渐变的带有凹槽的梯形半圆柱结构，且一侧圆弧面增加了三条凹槽，经实验验证，新型定位柱结构大大减少了定位柱两侧的水流，有效降低通风阻力，且增加风的湍流扰动，提高了水蒸汽与风的换热效果。
Description
技术领域
本发明属于冷却塔填料与冷却水塔技术领域，具体为一种可以增强换热效果、提高冷却性能、提高水蒸汽与风的换热效果的填料结构。
背景技术
冷却塔是使热流体冷却到合理温度的一种设备。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中。填料在冷却塔中的作用是增加散热量，延长冷却水停留时间，增大气液的接触面，使其相互强烈混合，增加换热量，均匀布水。填料性能优劣主要取决于，有较大的表面积、液体在填料表面有较好的均匀分布性能、气流能在填料层中均匀分布和填料具有较大的空隙率。
填料是冷却塔最重要的部分，它的作用是增加散热量，延长冷却水的停留时间，其效率取决于冷却水与空气在填料中充分接触的程度。冷却塔填料可以分为S波填料、斜交错填料等多种，现有的斜交错填料中的槽道两侧为平滑表面，冷却水与空气的接触时间较短。通过改变填料的结构，可以很好的提高冷却效率。因此，设计出了一种填料结构—二次槽道，即对填料槽道进行二次加工。
定位柱是两片填料之间的固定装置。由期刊《自然通风冷却塔的改造》得知，目前市场上的填料固定支撑结构多为圆柱形，普遍存在定位柱两侧水流较大，通风阻力大的现象，严重影响水蒸汽与风换热效果，实用性较低，故而提出一种新型的填料支撑结构，大大减少定位柱两侧的水流并强化水蒸汽与风的换热，用以解决上述所出现的问题。
发明内容
本发明的目的通过改变填料的结构，优化填料方案，使得在相对较少的进风量的条件下，达到同样的冷却效果，从而降低冷却塔的运行能耗，并且减少定位柱两侧的水流，有效降低通风阻力，提高水蒸汽与风的换热效果。本发明的目的在于提供一种可以增强换热效果、提高冷却效率的填料结构。
本发明的技术方案：一种填料结构，该填料结构增设二次槽道结构并改变定位柱结构形状；二次槽道结构位于填料每个槽道两侧，在每侧等间距的开四个二次槽道，槽道的角度均为90°。
定位柱结构分为两部分，两部分定位柱结构最终组成的柱体结构，内凹的表面朝上，面向冷却水的来流方向，将其称为上表面；外凸且带有槽道的表面朝下，与地面平行，面向来风方向，将其称为下表面。
第一部分定位柱结构是半径渐变、带凹槽的梯形半圆柱结构，其横截面由两弧线围成，上表面向内凹陷，下表面向外凸起，定位柱横截面半径随着远离贴合填料的位置逐渐缩小；凹陷侧表面为光滑弧面，凸起侧表面带有三条半圆弧形槽，每两条槽道夹角为70°，中间槽道位于凸起侧表面正中间；第二部分定位柱结构是半径渐变、无凹槽的梯形半圆柱结构，横截面同样由两弧线围成，上表面向内凹陷，下表面向外凸起；横截面直径随着远离填料位置逐渐缩小；两部分定位柱结构均固定在填料上，填料上的第一部分定位柱结构与另一填料上的第二部分定位柱结构交互啮合，两个填料相互贴合。
第一部分定位柱结构与第二部分定位柱结构相互左右啮合最终组成一个空心的半径渐变的截面类似月牙形的柱状结构；相较于第一部分定位柱结构，第二部分定位柱结构上下弧面均为光滑弧面，无凹槽结构，且柱体长度较短。由于二次槽道的深度会影响湍流效果，考虑到对模具生产的技术要求，二次槽道的深度根据槽道深度而定。通过在填料槽道上增加四个二次槽道，增大了填料的换热面积以及湍流强度。通过实验可以看出，填料性能有明显的提升。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：在相对较少的进风量的条件下，冷却水的温度降低的更多，减少了能量消耗，提高了冷却塔的换热性能。半径渐变以及上表面内凹的结构可以大量减少定位柱两侧水流，降低通风阻力；下表面带有的三条槽道结构可以增大风的湍流扰动，强化水蒸汽与风流的换热效果。
附图说明
图1为KG15塔DG4填料U/N性能曲线图；
图2中的(a)为填料二次槽道模型整体结构图，左边部分为改进的二次槽道填料结构，右边部分为现有的填料结构，(b)为填料模型的俯视图，(c)为填料模型的侧视图；
图3为定位柱结构的第一部分，(a)为整体视图，(b)为右视图，(c)为正视图；
图4为定位柱结构的第二部分，(a)为整体视图，(b)为左视图，(c)为正视图。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案进一步说明本发明的具体实施方式。
参见图2(a)为填料结构的二次槽道模型结构图，二次槽道结构位于填料每个槽道两侧，在每侧等间距的开四个二次槽道，槽道的角度均为90°；图3(a)和图3(b)分别为定位柱第一部分和第二部分的整体视图，第一部分定位柱结构是半径渐变、带凹槽的梯形半圆柱结构，上表面向内凹陷，下表面向外凸起，定位柱横截面半径随着远离贴合填料的位置逐渐缩小；凹陷侧表面为光滑弧面，凸起侧表面带有三条半圆弧形槽，每两条槽道夹角为70°，中间槽道位于凸起侧表面正中间；第二部分定位柱结构是半径渐变、无凹槽的梯形半圆柱结构，横截面同样由两弧线围成，上表面向内凹陷，下表面向外凸起；横截面直径随着远离填料位置逐渐缩小；两部分定位柱结构均固定在填料上，填料上的第一部分定位柱结构与另一填料上的第二部分定位柱结构交互啮合，两个填料相互贴合。
结合实验结果，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
以KG15塔为例进行实验，通过改变流量和进风量，设计了十五种工况，记录进口温度、出口温度、湿球温度、风速和压损，实验结果用性能曲线来表示，DSP表示原始填料，DG4表示开四个二次槽道的填料，用水空气比N(流量与进风量的比值)和热交换量标准的无名数U/N(填料性能系数)的对数的图表来表示，两者的函数关系式为U/N＝aN-b，在动力一定的情况下，填料性能系数尽可能大的填料是好的填料。数据和图表如下：
表1 KG15塔DG4填料性能试验数据表
Claims (2)
1.一种填料结构，其特征在于，该填料结构增设二次槽道结构并改变定位柱结构形状；二次槽道结构位于填料每个槽道的两侧，在每侧等间距的开四个二次槽道；定位柱结构分为两部分：第一部分定位柱结构是半径渐变、带凹槽的梯形半圆柱结构，其横截面由两弧线围成，上表面向内凹陷，下表面向外凸起，定位柱横截面半径随着远离贴合填料的位置逐渐缩小；凹陷侧表面为光滑弧面，凸起侧表面带有三条半圆弧形槽，每两条槽道夹角为70°，中间槽道位于凸起侧表面正中间；第二部分定位柱结构是半径渐变、无凹槽的梯形半圆柱结构，横截面同样由两弧线围成，上表面向内凹陷，下表面向外凸起；横截面直径随着远离填料位置逐渐缩小；两部分定位柱结构均固定在填料上，填料上的第一部分定位柱结构与另一填料上的第二部分定位柱结构交互啮合，两张填料相互贴合；
第一部分定位柱结构居于左侧，第二部分定位柱结构居于右侧，二者边界曲线相互啮合最终组成一个空心的半径渐变的截面类似月牙形的柱状结构；相较于第一部分定位柱结构，第二部分定位柱结构上下弧面均为光滑弧面，无凹槽结构，且柱体长度较短。
2.根据权利要求1所述的一种填料结构，其特征在于，四个二次槽道均匀分布在填料槽道两侧，二次槽道的角度均为90°。
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