CN203053258U - 一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，包括塔体、设置在塔体顶部的风筒，风筒内设置叶轮，塔体上部与风筒通过导流装置连接，塔体下部周边设置进风口，所述的塔体中设置淋水填料，淋水填料的上方设置布水装置，布水装置上方设置收水器，所述的布水装置包括布水管和设置在布水管底部用于将水喷入淋水填料的布水喷头，还包括水力驱动装置，水力驱动装置包括主轴和连接进水口的涡轮，主轴与叶轮连接，所述的水力驱动装置的出水口通过中心管柱连接布水装置。本实用新型的有益效果是：以水力驱动叶轮取风散热降温替代电力驱动叶轮，无电力消耗，为用户节省100%电费支付，且无齿轮转动传递噪声，周围安静无噪声污染。

Description

一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔

技术领域

本实用新型涉及一种冷却塔，尤其是涉及一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔。 

背景技术

目前，国内外用于循环水冷却的主要设备为冷却塔，驱动叶轮（也称风机）转动取风散热降温的动力源均为电动机（电力），依靠电力驱动，其叶轮匹配每台冷却塔均为单台。从水与气流流动的方向上主要可分为逆流式和横流式冷却塔，从外形上可分为方形、矩形，方形主要用于逆流式冷却塔上，矩形主要于横流式冷却塔上；从布水方式可分为管式配水、盘式（池式）配水、槽式配水等几种；冷却塔根据水与空气接触换热和蒸发冷却原理进行工作，其基本原理是热水通过上水管进入冷却塔上部的布水装置，然后，热水通过布水装置均匀喷溅在淋水填料片上，热水沿着填料片表面向下流动，在淋水填料片凹凸的表面上形成均匀的水膜，冷空气在叶轮转动的作用下，从进风口被抽吸进入塔内，穿过填料片之间的空隙，与填料片上的水膜进行热交换，吸收水膜中的热量，同时，由于塔内的负压作用，部分水被蒸发，从而将水中的热量带走，最后排出塔外，消散于大气中，被带走热量的热水得到冷却，最后汇集到冷却塔的底部集水盆（池）中，进入需要冷却的设备，准备下一次的循环。 

在逆流式冷却塔中，水流与气流呈逆向流动，即气流从冷却塔下部进风口进入然后转向垂直向上流动，而热水从上部布水装置分散向下喷溅，流到填料与气流进行热交换后落入集水盆（池）中，方形逆流式冷却塔一般采用管式配水方式进行分布水，布水管按树形排列布置，喷头分布在树形布水管上，热水流入端均为设置在单面，流入始端流入喷头水量较小（占整个布水面约30%），终端流入喷头水量较大，使冷却塔的布水不均匀，淋水密度不均匀，热水经喷头向下喷溅出，喷淋在淋水填料上，而淋水填料形式均采用单种形式。在横流式冷却塔中，水流与气流成垂直方向流动，即气流从冷却塔两侧的进风口进入，沿着水平方向穿过填料，而热水从塔顶部的配水盘底部的喷嘴（或小孔）处流出，垂直均匀的喷淋在填料上，向下流动与水平经过的气流进行热交换，吸收热量的气流被叶轮抽吸而排出塔外，热水散发了热量而冷却变成冷水落入集水盆（池）中，进入需要冷却的设备；这二种冷却塔是目前国内外应用最广泛的冷却设备。方形逆流式冷却塔和矩形横流式冷却塔的平面形状绝大多数是长方形或正方形，因为叶轮是转动部件，是圆周转动，冷空气在叶轮转动的作用下，从进风口被抽吸进入塔内，冷空气流量（也称风流量）大小分布为如图3中的d区风流量最大，如 图3中的c区风流量次大，如图3中的a区风流量小（因是死角），如图3中的b区风流量最小（叶轮有叶片与轮毂组成，因叶轮中间部分是轮毂，轮毂底面是实心平面，轮毂周边与叶片之间是空心没有叶片）；出风口一般是圆形的，气流需要由方形渐变为圆形的一个过程，这种结构决定了冷却塔内部的气体流场不可能是很顺畅的，必定存在气流不均匀和气流涡旋区；如方形逆流式冷却塔气室上部的四角落区，是气流的死角区，在运行时会产生涡旋流，影响塔内部气体流场的均匀，增加额外阻力，同时四角部位的冷却空间未被充分利用起来，影响冷却塔的空间利用率，所以这四个角落区的出水水温要略高一些，与此同时，管式布水中喷头的布置也会对冷却塔的冷却效果有影响，布水不均匀或出现中空现象，会造成淋水密度不均匀，四周喷头的部分水会喷到冷却塔的墙板上，然后沿墙板往下流动，这部分水因为紧贴墙板，且墙板处气流几乎很小，所以此部分热水基本上是没有与空气进行交换，出填料的水仍是热水，这称之为壁流现象，因此方形逆流冷却塔的出水温度平面分布是四角如图5中的e区最高，如图5中的g区次高，如图5中的f区次高，如图5中的h区最低。矩形横流式冷却塔的填料分开安装于两侧，进入冷却塔的气流首先与最外侧最上部的热水进行热交换，然后依次与内侧和下部的空气进行热交换，因此，横流式冷却塔的出塔水温温度场的分布是外侧最低，向内逐渐升高，最内侧水温最高，同时由于受到叶轮抽风的作用，水流会向内侧倾斜一个角度，倾角的大小与风流量及水流量有关，一般在5°～8°之间；一般情况，横流式冷却塔填料安装是上下垂直安装，没有倾斜某一角度，这样会造成最外侧下部的部分填料没有参与热交换，降低填料的利用率，或当填料高度较低时，部分内侧的热水在下半部没有填料参与分散来加强换热，水末得到充分的冷却，冷却塔的热交换效率就降低；尤其是水力驱动叶轮转动的逆流式冷却塔，由于：进塔水压力不足，水泵电动机受电压不稳定，造成进塔水流量不稳定，直接影响降低水力驱动装置输出轴功率，由于水力驱动装置轴功率降低，同时叶轮抽风和吸风的风流量也降低，由于风流量降低，直接影响冷却塔的热交换效率，同时冷却塔的降温效果就降低。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种动力能耗低且动力噪声低的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔。 

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是： 

一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，包括塔体、设置在塔体顶部的风筒，所述的风筒内设置叶轮，所述的塔体上部与风筒通过导流装置连接，塔体下部周边设置进风口， 所述的塔体中设置淋水填料，淋水填料的上方设置布水装置，布水装置上方设置收水器，所述的布水装置包括布水管和设置在布水管底部用于将水喷入淋水填料的布水喷头，还包括水力驱动装置，所述的水力驱动装置包括主轴和连接进水口的涡轮，所述的主轴与叶轮连接，所述的水力驱动装置的出水口通过中心管柱连接布水装置。以水力驱动叶轮取风散热降温替代电力驱动叶轮，冷却塔动力部分无电力消耗，为用户节省100%电费支付，且由于动力部分无减速装置，无齿轮转动传递噪声，周围安静无噪声污染，较为环保。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的叶轮下方设有附设叶轮，所述的附设叶轮与叶轮共轴且同步转动。由于轮毂无抽风能力，使该范围风量偏小，附设叶轮其作用是起到有抽风能力，补足轮毂下面风量偏小；使整个面积都有冷风抽取。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的淋水填料为分层变流组合式淋水填料，包括上层的逆流式淋水填料和下层的横流式淋水填料，所述的进风口设置在横流式淋水填料侧部及其以下的塔体上。上层逆流式和下层横流式的分层变流组合式淋水填料，确保多个方向进风通畅，克服了横流式冷却塔和逆流式冷却塔在水温分布方面不均匀的缺点，使得水温分布更加均匀。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的逆流式淋水填料从前向后由不少于两层的薄膜逆流式填料叠加而成，每层薄膜逆流式填料由薄膜斜波形波纹填料片叠合而成；所述薄膜斜波形波纹填料片上下对称设置且通过凹凸定位部连成一体；所述凹凸定位部固定在薄膜斜波形波纹填料片相对的两边上；相邻两层薄膜斜波形波纹填料片之间设有气流顺风通道。水气在经过横流式薄膜式填料段时阻力大幅减小，水流被重新分配；在分层变流的过程中水、气受到扰动，促进了水的蒸发和向空气传热。因此，水膜从逆流式薄膜填料转变流入横流式填料，填料的热力性能却得到了较大幅度的提高，得到水温分布均匀，出水温度降幅更大，降低叶轮动力能耗。 

作为本实用新型的进一步改进，薄膜斜波形波纹填料片上设有至少两个悬挂孔，所述悬挂孔沿其周边设有加强圈。设置悬挂孔利于逆流式淋水填料的固定，加强圈减少对逆流式淋水填料的磨损，延长其使用寿命。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的悬挂孔上下分别设置有连续凹凸的加强筋。设置加强筋，防止薄膜式填料片长度方向变形，造成折波波面上的锥度定位点移位。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的淋水填料顶部与塔体接触部位设置截止壁流部件，所述的截止壁流部件上部结贴塔体内壁设置，下部倾斜设置。塔内填料周边顶面设置截止壁流装置能截止热水壁流，防止热水沿着塔体内壁不经过冷却而直接流下，使水温分布更均匀， 冷却效果提高，出水温度更低，热力性能效率更高，降低动力能耗。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的导流装置上部与风筒下端圆滑连接，导流装置下部设置在收水器边沿，且导流装置自下而上呈方形到圆形的渐变。渐变的导流装置可以减小通风阻力，使热气流进入风筒底部非常畅通，更使叶轮抽风吸风非常顺畅，降低动力能耗；塔顶无死角，热气流无残留，提高散热效果，冷却塔热力性能效率高。 

作为本实用新型的更进一步改进，所述的布水管包括主管和均匀设置在主管两侧两对以上的支管，所述两侧的支管末端分别有一根横管连通，所述的布水喷头设置在支管的下侧。布水管内热水流动形成环形回路，布水管各处的布水喷头水量相当，使冷却塔的布水均匀，淋水密度均匀。 

综上所述，本实用新型的有益效果是：通风阻力系数小、气流非常畅通、分布均匀，冷空气风流量分布均匀，气室上部无死角，无热气流残留，淋水无壁流，水温分布均匀，出水温度低，水力驱动装置进水阻力系数小，输出轴功率效率高，动力能耗低，冷却空间利用率高，且产生的噪音少。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是图1是右视图。 

图3是现有技术风流量分布图。 

图4是本实用新型风流量分布图。 

图5是现有技术的水温分布图。 

图6是本实用新型技术水温分布图。 

图7是水力驱动装置运行时布水装置示意图。 

图8是图7的布水管内水回流示意图。 

图9是水力驱动装置维修时布水装置示意图。 

图10是图9的布水管内水回流示意图。 

图11是上层逆流式淋水填料的示意图。 

图12是图11的俯视图。 

图13是淋水填料分层变流组合式交叉叠置结构示意图。 

图14是图13的左视图。 

图15是反映本实用新型中水力驱动装置的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。 

如图1至图15所示的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，包括塔体4、设置在塔体4顶部的风筒1、设置在塔体4底部的集水盆8、集水盆下方的底架9和设置在底座9下部的塔脚10，所述的塔体4周围设置有墙板5，所述的风筒1内设置叶轮2，所述的叶轮2下方设有附设叶轮22，所述的附设叶轮22与叶轮2共轴且同步转动。所述的塔体4上部与风筒1通过导流装置3连接，塔体4下部周边设置进风口7，所述的塔体4中设置淋水填料13，所述的淋水填料13为分层变流组合式淋水填料，包括上层的逆流式淋水填料13-1和下层的横流式淋水填料13-2，所述的进风口7设置在横流式淋水填料13-2侧部及其以下的塔体4上，所述的逆流式淋水填料13-1从前向后由若干层的薄膜逆流式填料叠加而成，每层薄膜逆流式填料由薄膜斜波形波纹填料片13-1-1叠合而成；所述的薄膜斜波形波纹填料片13-1-1上设有至少两个悬挂孔13-1-4，所述悬挂孔13-1-4沿其周边设有加强圈13-1-5；所述的悬挂孔13-1-4上下分别设置有连续凹凸的加强筋13-1-6。所述的逆流式淋水填料13-1由钢管穿过悬挂孔13-1-4内的加强圈13-1-5悬挂在塔体4内，光管两端固定在塔体4内壁上；所述薄膜斜波形波纹填料片13-1-1上下对称设置且通过凹凸定位部13-1-2连成一体；所述凹凸定位部13-1-2固定在薄膜斜波形波纹填料片13-1-1相对的两边上；相邻两层薄膜斜波形波纹填料片13-1-1之间设有气流顺风通道13-1-3。淋水填料13的上方设置布水装置16，布水装置16上方设置收水器19，所述的导流装置3上部与风筒1下端圆滑连接，导流装置3的下部设置在收水器19边沿，且导流装置3自下而上呈方形到圆形的渐变。所述的布水装置16包括布水管23和设置在布水管23底部用于将水喷入淋水填料13的布水喷头15，所述的集水盆8底部设有穿透底架9的集水口12和排污口11，本实用新型水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔还包括水力驱动装置21，所述的水力驱动装置21包括主轴21-1和连接进水口的涡轮21-2，所述的主轴21-1与叶轮2连接，所述的水力驱动装置21的出水口通过中心管柱14连接布水装置16。前面所述的淋水填料13顶部与塔体4接触部位设置截止壁流部件6，所述的截止壁流部件6上部结贴塔体4内壁设置，下部倾斜设置。 

前面所述的所述的布水管23包括主管23-1和均匀设置在主管23-1两侧的若干支管23-2，所述两侧的支管23-2末端分别有一根横管23-3连通，所述的布水喷头15设置在支管23-2的下侧。主管23-1通过中心管柱14与水力驱动装置21下端的出水口连通，为便于连接，连接处设置有出水口法兰21-4。主管23-1的一端与进水管连接，所述的水力驱动装置21的进水 口也与进水管连接，连接处设置进水口法兰21-3。与主管23-1和水力驱动装置21连接的进水管分别设置有控制水流的阀门。在维修水力驱动装置21时，将与其连接的进水管（主进水管）上的阀门关闭，将与主管23-1连接的进水管（支进水管）上的阀门开启，热水直接进入布水装置16暂时进行布水运行，待水力驱动装置21维修完成后再开启与水力驱动装置21连接的进水管上的阀门，使水力驱动装置21开始正常运行；另一方面，在室外气温较低时，将支进水管的控制阀开启，一部分热水进入布水装置16，将主进水管上的阀门关闭一部分，可以降低水泵供水动力能耗。 

前面所述的收水器19、布水喷头15和横流式淋水填料13-2均为现有技术。收水器19、布水喷头15的具体结构如申请人于2010年7月28日提交并于2012年10月31日授权的专利号为201010239103.5的专利中所述，横流式淋水填料13-2的具体结构如申请人于2011年10月27日提交并于2012年7月4日授权的专利号为201120415059.9的专利中所述，此处均不予赘述。 

本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。 

Claims (9)

1.一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，包括塔体（4）、设置在塔体（4）顶部的风筒（1），所述的风筒（1）内设置叶轮（2），所述的塔体（4）上部与风筒（1）通过导流装置（3）连接，塔体（4）下部周边设置进风口（7），所述的塔体（4）中设置淋水填料（13），淋水填料（13）的上方设置布水装置（16），布水装置（16）上方设置收水器（19），所述的布水装置（16）包括布水管（23）和设置在布水管（23）底部用于将水喷入淋水填料（13）的布水喷头（15），其特征在于：还包括水力驱动装置（21），所述的水力驱动装置（21）包括主轴和连接进水口的涡轮，所述的主轴与叶轮（2）连接，所述的水力驱动装置（21）的出水口通过中心管柱（14）连接布水装置（16）。

2.根据权利要求1所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的叶轮（2）下方设有附设叶轮（22），所述的附设叶轮（22）与叶轮（2）共轴且同步转动。

3.根据权利要求1所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的淋水填料（13）为分层变流组合式淋水填料，包括上层的逆流式淋水填料（13-1）和下层的横流式淋水填料（13-2），所述的进风口（7）设置在横流式淋水填料（13-2）侧部及其以下的塔体（4）上。

4.根据权利要求3所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的逆流式淋水填料（13-1）从前向后由不少于两层的薄膜逆流式填料叠加而成，每层薄膜逆流式填料由薄膜斜波形波纹填料片（13-1-1）叠合而成；所述薄膜斜波形波纹填料片（13-1-1）上下对称设置且通过凹凸定位部（13-1-2）连成一体；所述凹凸定位部（13-1-2）固定在薄膜斜波形波纹填料片（13-1-1）相对的两边上；相邻两层薄膜斜波形波纹填料片（13-1-1）之间设有气流顺风通道（13-1-3）。

5.根据权利要求4所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：薄膜斜波形波纹填料片（13-1-1）上设有至少两个悬挂孔(13-1-4)，所述悬挂孔(13-1-4)沿其周边设有加强圈(13-1-5)。

6.根据权利要求5所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的悬挂孔(13-1-4)上下分别设置有连续凹凸的加强筋（13-1-6）。

7.根据权利要求1所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的淋水填料（13）顶部与塔体（4）接触部位设置截止壁流部件（6），所述的截止壁流部件（6）上部结贴塔体（4）内壁设置，下部倾斜设置。

8.根据权利要求1至7任一项所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的导流装置（3）上部与风筒（1）下端圆滑连接，导流装置（3）下部设置在收水器（19）边沿，且导流装置（3）自下而上呈方形到圆形的渐变。

9.根据权利要求8所述的水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔，其特征在于：所述的布水管（23）包括主管（23-1）和均匀设置在主管（23-1）两侧两对以上的支管（23-2），所述两侧的支管（23-2）末端分别有一根横管（23-3）连通，所述的布水喷头（15）设置在支管（23-2）的下侧。

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