CN115682818A

CN115682818A - 重力式冷却塔变流量水调节系统

Info

Publication number: CN115682818A
Application number: CN202211179918.8A
Authority: CN
Inventors: 陈永胜; 曾亚军
Original assignee: Shanghai Ace Cooling Refrigeration Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Ace Cooling Refrigeration Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2023-02-03

Abstract

本发明公开了一种重力式冷却塔变流量水调节系统，属于重力式冷却塔技术领域。它包括配水槽；分布于所述配水槽的底部的多个喷头，所述多个喷头之间彼此间隔并形成流道，所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口露出于所述配水槽的槽底，并且不同喷头的进水口露出于所述配水槽的槽底的高度不同，所述多个喷头的进水口具有不同的开口口径；以及凸起物，包裹于所述喷头露出于所述配水槽槽底的部位，并被构造成为在不影响所述流道内水流分配的同时，能够占用所述所述配水槽槽底上方的一定体积空间。本发明的一种重力式冷却塔变流量水调节系统，满足冷却塔变流量工况性能条件下，实现低蓄水量，优化整塔设计结构，降低成本。

Description

重力式冷却塔变流量水调节系统

技术领域

本发明属于重力式冷却塔技术领域，更具体地说，涉及一种重力式冷却塔变流量水调节系统。

背景技术

重力布水式冷却塔的冷却循环水通常分压力扩散和重力扩散两种扩散方式，前者为冷却水通过进水管路分配到支管通过喷头喷洒，后者冷却水进到布水、洒水盘，然后通过喷头或小孔均匀的喷洒；然后在填料上形成均匀的水膜跟冷却空气进行热交换实现蒸发散热过程。随着节能与高性能应用的需求，满足变流量适应性已是冷却塔一个很重要的性能指标。

在最大名义冷却水量下，对于重力布水式冷却塔而言，如果喷洒喷头或小孔数量多或大、过水面积较大，在系统部分流量、变流量调节工况下，容易出现冷却水在部分喷孔上流空，导致没有水流或少水流的喷孔下填料未参与换热，严重影响冷却塔变流量工况下的热力性能；反之，如果喷洒喷头或小孔数量少或小、过水面积较小，在大流量下，洒水盘液位就会很高，这就导致洒水盘自身高度较高，对应的塔下集水盆蓄水量也需较大，不然会容易出现开机吸空、停机溢流导致无法形成正常的冷却水循环状态等问题。然而，由于冷却塔洒水盘、集水盆一般位于冷却塔的高处，冷却塔洒水盘、集水盆较大的体积不只制作成本高，对冷却塔体结构与基础结构承重及运营维护也带来了较大的问题。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有存在的问题，本发明提供一种重力式冷却塔变流量水调节系统，满足冷却塔变流量工况性能条件下，实现低蓄水量，优化整塔设计结构，降低成本。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

重力式冷却塔变流量水调节系统，包括：

配水槽；

分布于所述配水槽的底部的多个喷头，所述多个喷头之间彼此间隔并形成流道，所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口露出于所述配水槽的槽底，并且不同喷头的进水口露出于所述配水槽的槽底的高度不同，所述多个喷头的进水口具有不同的开口口径；以及

凸起物，包裹于所述喷头露出于所述配水槽槽底的部位，并被构造成为在不影响所述流道内水流分配的同时，能够占用所述所述配水槽槽底上方的一定体积空间。

优选地，所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口齐平于所述配水槽的槽底，所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口低于所述配水槽的槽底。

优选地，所述多个喷头的进水口开口口径与所述喷头的进水口高度有关；其中：若所述喷头的进水口齐平或露出于所述配水槽的槽底，所述喷头的进水口开口口径与所述喷头的进水口高度成正比例关系。

优选地，若所述喷头的进水口低于所述配水槽的槽底，所述喷头的进水口开口口径略大于最高进水口高度的喷头开口口径。

优选地，所述喷头在所述配水槽的底部的分布比量与所述喷头的的进水口高度有关；其中：

所述多个喷头中进水口低于所述配水槽的槽底的喷头比量为所述喷头总数量的1/20。

优选地，若进水口露出于所述配水槽的槽底的喷头包括中层喷头和高层喷头，其中，所述高层喷头的进水口高度高于所述中层喷头的进水口高度，则进水口齐平于所述配水槽的槽底的喷头、中层喷头、高层喷头之间的分布比量需要满足以下条件：

所述进水口齐平于所述配水槽的槽底的喷头至少能够承担所述配水槽总过水量的10％～30％；

所述中层喷头至少能够承担所述配水槽总过水量的30％～60％；

所述高层喷头至少能够承担所述配水槽总过水量的60％～100％。

优选地，所述多个喷头均包括：位于所述喷头进水口与出水口之间的导流段，所述喷头之间的导流段长度不完全相同，以使得所述多个喷头之间的进水口高度相同或不同。

优选地，自所述进水口至所述出水口所述导流段的内壁面逐渐收缩。

优选地，所述喷头还包括：

挡水段，位于所述导流段底部，与所述导流段相连接；所述挡水段包括：

迎水面，所述迎水面的中心部位高于边缘部位，所述迎水面的中心部位向所述边缘部位自然平滑过渡，以引导垂直方向流下的水流通过所述抛物线面逐渐向水平方向转换。

优选地，所述迎水面至少具有第一点和第二点，所述第一点位于所述迎水面的中心部位，所述第二点位于所述迎水面的边缘部位，所述第一点与所述第二点之间的线段与所述挡水段的径切面在所述迎水面上的交线重合。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明改变传统平面洒水盘方式，采用重力式喷头，根据变流量调节性能指标需求，按比例分配，分别调整各比例喷头水平高度位置，形成多层立体高度的喷头进水层。其中，水平层用于水流的平均分配，下凹层能够消除水盆层流层积淤问题，中层和高层能够满足变流量需求的承担的调节水量范围下，将水流均匀喷洒覆盖到喷头下方的散热填料上。进而使得本发明中的重力式冷却塔变流量水调节系统，在同液位工况下，一方面，能够减少洒水盘蓄水量，另一方面实现了变流量调节功能。

附图说明

图1为本申请其中一实施例中的重力式冷却塔变流量水调节系统整体结构示意图；

图2为本申请其中一实施例中的重力式冷却塔变流量水调节系统主视图；

图3为本申请其中一实施例中的喷头结构示意图；

图4为本申请其中一实施例中的迎水面结构示意图；

图中：100、配水槽；200、喷头；210、导流段；220、挡水段；221、迎水面；300、凸起物。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种重力式冷却塔变流量水调节系统，适用于重力式冷却塔的洒水设备，洒水设备可以为洒水盘或接水盘等，对此不作具体限定。

在本发明其中一具体实施方式中，如图1～图2所示，所述重力式冷却塔变流量水调节系统包括：配水槽100、多个喷头200以及凸起物300。

配水槽100一般为洒水盘，可以呈盒状设置，也可以呈其他形状设置，对此不作具体限定。

多个喷头200平均分布于所述配水槽100的底部，所述多个喷头200之间彼此间隔并形成流道，以方便水体在配水槽100内自由流动。

所述多个喷头200中至少有部分喷头的进水口露出于所述配水槽100的槽底，其中，露出是指，所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口高度高于所述配水槽100的槽底的水平高度，使得该部分喷头至少有一部分位于所述配水槽100的槽底的上部空间内。不同喷头的进水口露出于所述配水槽100的槽底的高度不同。示例性的，进水口露出于所述配水槽100的槽底的喷头包括中层喷头和高层喷头，其中，所述高层喷头的进水口高度高于所述中层喷头的进水口高度。

所述多个喷头的进水口具有不同的开口口径；其中，位于同一进水口高度的喷头开口口径相等，位于不同进水口高度的喷头开口口径不相等。若所述喷头的进水口齐平或露出于所述配水槽100的槽底，所述喷头的进水口开口口径与所述喷头的进水口高度成正比例关系，即，所述喷头的进水口高度越高，所述喷头的进水口开口口径越大，进而能够实现低流量下均匀下水，高流量下利用大小喷头组合进行综合调节；若所述喷头的进水口低于所述配水槽100的槽底，所述喷头的进水口开口口径略大于最高进水口高度的喷头开口口径，进而能够消除配水槽100中的积淤。

所述凸起物300包裹于所述喷头露出于所述配水槽100槽底的部位，其底部与配水槽100槽底紧密连接，顶部齐平于包裹喷头的进水口，并被构造成为在不影响所述流道内水流分配的同时，能够占用所述所述配水槽100槽底上方的一定体积空间。

值得说明的是，常规配水槽100的蓄水量一般为15厘米。而由于配水槽100一般位于冷却塔的高处，这种高蓄水量导致对冷却塔体结构与基础结构承重及运营维护提出较大要求。本具体实施方式中为了降低配水槽100的蓄水量，一方面利用凸起物300的设置消去所述配水槽100(水盘)中不必要的空间，另一方面利用大小喷头开口口径的组合在不同工况下进行过水量的调节，进而能够使得本申请中配水槽100的蓄水量仅需要设置为常规配水槽100的蓄水量的一半，满足了冷却塔变流量工况性能条件下，实现低蓄水量，优化整塔设计结构，降低成本的需求。

为了进一步满足冷却塔变流量工况的要求，在另一个具体的实施方式中，请参考图3～图4，所述多个喷头200中至少有部分喷头的进水口齐平于所述配水槽100的槽底，所述多个喷头200中至少有部分喷头的进水口低于所述配水槽100的槽底。并且，若所述喷头的进水口低于所述配水槽100的槽底，所述喷头的进水口开口口径略大于最高进水口高度的喷头开口口径。

通过进水口齐平于所述配水槽100的槽底的喷头，以及进水口低于所述配水槽100的槽底的喷头，使得所述系统在进行过水量的调节时，首先通过进水口齐平于所述配水槽100的槽底的喷头使得配水槽100内形成层流，利用层流将水流中的黏泥沉淀至配水槽100的槽底，然后利用进水口低于所述配水槽100的槽底的喷头排出黏泥。

更优选的实施方式中，所述多个喷头中进水口低于所述配水槽100的槽底的喷头比量为所述喷头总数量的1/20，并且进水口低于所述配水槽100的槽底的喷头军分布于所述配水槽100的槽底的中间位置，进而不会冷却塔自身的热性能造成影响。

由于变流量工况下对配水槽100内液位调节的需求不同，因此本具体实施方式中对不同喷头200的进水口高度、进水口口径、分布比量等均可以根据需要进行设置。在另一个具体的实施方式中，若若进水口露出于所述配水槽100的槽底的喷头包括中层喷头和高层喷头，其中，所述高层喷头的进水口高度高于所述中层喷头的进水口高度，则进水口齐平于所述配水槽100的槽底的喷头、中层喷头、高层喷头之间的分布比量需要满足以下条件：

所述进水口齐平于所述配水槽100的槽底的喷头200至少能够承担所述配水槽100总过水量的10％～30％；

所述中层喷头至少能够承担所述配水槽100总过水量的30％～60％；

所述高层喷头至少能够承担所述配水槽100总过水量的60％～100％。

通过进水口齐平于所述配水槽100的槽底的喷头、中层喷头、高层喷头之间的分布比量进行限定，能够保证在同样性能的情况下，始终保持本申请中配水槽100的蓄水量仅需要设置为常规配水槽100的蓄水量的一半，降低了对冷却塔体结构与基础结构的承重，进而给整塔留下了更多的可设计空间。

在另一个具体实施方式中，所述多个喷头200均包括：位于所述喷头200进水口与出水口之间的导流段210，所述喷头200之间的导流段210长度不完全相同，以使得所述多个喷头200之间的进水口高度相同或不同。自所述进水口至所述出水口所述导流段210的内壁面逐渐收缩。使得在进水口液位较低工况下，液体从较大进口沿导流段210于出水口汇聚后，出水为满液柱状连续水流，形成稳定的撞击扩散工况，进一步保障喷洒扩散状态与冷却塔热力性能。

在一个优选地具体实施方式中，所述喷头200还包括：

挡水段220，位于所述导流段210底部，与所述导流段210相连接；所述挡水段220包括：

迎水面221，所述迎水面221的中心部位高于边缘部位，所述迎水面221的中心部位向所述边缘部位自然平滑过渡，以引导垂直方向流下的水流通过所述抛物线面逐渐向水平方向转换。

上述迎水面221为引导垂直方向流下的水流通过所述抛物线面逐渐向水平方向转换的弧面。该弧面可按照如下进行设置：所述迎水面221至少具有第一点和第二点，所述第一点位于所述迎水面221的中心部位，所述第二点位于所述迎水面221的边缘部位，所述第一点与所述第二点之间的线段与所述挡水段220的径切面在所述迎水面221上的交线重合。如此设置，水从所述导流段210210内流出之后落在挡水段220的迎水面221上时，由于迎水面221的中心部位高于四周的边缘部位，水流首先与中心部位相接触，并沿着迎水面221向迎水面221的边缘部位流动，由于迎水面221为能够将水流方向由竖直方向逐渐向水平方向转换的弧形面，如此，一方面，能够使水流能够沿弧形面由竖直流动方向逐渐向水平流动方向转换，使水喷的更远；另一方面，由于所述第一点与所述第二点之间的线段与所述挡水段220的径切面在所述迎水面221上的交线重合，进而使得在任何方向水流的分配都是均匀的。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims

1.重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：包括：

配水槽；

2.根据权利要求1所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口齐平于所述配水槽的槽底，所述多个喷头中至少有部分喷头的进水口低于所述配水槽的槽底。

3.根据权利要求2所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：所述多个喷头的进水口开口口径与所述喷头的进水口高度有关；其中：若所述喷头的进水口齐平或露出于所述配水槽的槽底，所述喷头的进水口开口口径与所述喷头的进水口高度成正比例关系。

4.根据权利要求3所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：若所述喷头的进水口低于所述配水槽的槽底，所述喷头的进水口开口口径略大于最高进水口高度的喷头开口口径。

5.根据权利要求2所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：所述喷头在所述配水槽的底部的分布比量与所述喷头的的进水口高度有关；其中：

6.根据权利要求5所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：若进水口露出于所述配水槽的槽底的喷头包括中层喷头和高层喷头，其中，所述高层喷头的进水口高度高于所述中层喷头的进水口高度，则进水口齐平于所述配水槽的槽底的喷头、中层喷头、高层喷头之间的分布比量需要满足以下条件：

7.根据权利要求1所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：所述多个喷头均包括：位于所述喷头进水口与出水口之间的导流段，所述喷头之间的导流段长度不完全相同，以使得所述多个喷头之间的进水口高度相同或不同。

8.根据权利要求7所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：自所述进水口至所述出水口所述导流段的内壁面逐渐收缩。

9.根据权利要求7所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：所述喷头还包括：

10.根据权利要求9所述的重力式冷却塔变流量水调节系统，其特征在于：所述迎水面至少具有第一点和第二点，所述第一点位于所述迎水面的中心部位，所述第二点位于所述迎水面的边缘部位，所述第一点与所述第二点之间的线段与所述挡水段的径切面在所述迎水面上的交线重合。