CN2059730U - 喷雾冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种用于消除水的热污染的喷雾冷却装置，采用水直接冷却原理，通过喷雾系统使少量的水雾化并气化作为水冷却的主要方式，利用水的气化潜热大和强迫对流的特点，达到高效冷却的目的，用时通过对喷头进行特殊的设计，使喷出的水在保证喷雾锥角的前提下产生旋转，在喷柱中产生一定的真空度，使水流和风流产生剧烈的磨擦，加快水的蒸发，提高冷却效果。因此本实用新型的装置具有造价低，占地小，耗能低，且适用于污水冷却处理等特点。

Description

本发明涉及一种用于消除水的热污染的喷雾冷却装置。

当前用于消除水的热污染的水冷却方式，有分隔式和直接式。直接式冷却装置主要有喷淋冷却池（冷却室或冷却塔）和玻璃钢冷却塔两种。喷淋冷却池是通过喷淋将水变成小水滴状，增大水与冷却介质（空气）的接触面积来冷却处理，在温差较小时，冷却效果好，但冷却池占地大，造价高。玻璃钢冷却塔是水流经过具有较大表面积的波纹填料表面，形成水膜，以增大水与冷却介质的接触表面积，使水冷却，并利用风扇使气流吹过填料层，加快冷却速度。因此冷却效果较好，但耗能高，特别是用于污水冷却时，会因污物堵塞填料而影响冷却效果，而适用于冷却处理的玻璃钢冷却塔造价高昂。

本发明的目的是设计一种利用水直接式冷却原理，使少量的水雾化并气化作为水冷却的主要方式的喷雾冷却装置，该装置具有造价低、占地小、耗能少、结构紧凑、又能适用于不含焦油等粘滞性物质的污水冷却处理等特点。

本发明的喷雾冷却装置（见图1），主要有导风壁1、导风罩2、出风口3，进风口4和喷雾系统组成。喷雾系统包括泵5，喷头7，喷管8和喷管架9组成。喷管8在保证相互间留有气体通道的前提下排列密集，为改善冷却条件，喷管架9在纵垂面可以呈等腰三角形布置，夹角A为90°～180°，喷管架9用钢管制成，喷管8与钢管联通，喷管8头部装喷头7。喷管架9钢管的进水口与水泵5联通。喷雾系统四周围有一定高度的导风壁1，导风壁1的顶部盖有导风罩2，导风罩上方敞开，装有出风口3，导风罩2可以根据需要制成拱形，罩顶与水平面的夹角B为0～90°。导风壁1下部四周装有进风口4，为防止经冷却后下落的水滴外溅进风口4呈倒斜角布置，进风口4向上，进风口4的中心线与导风壁的夹角C为15°～60°。本发明的喷雾冷却装置可直接置于水池上，冷却处理后的水直接下落池中，也可通过集水器回收后流回水池。需冷却处理的热污水，在水泵5的作用下，经喷管架钢管、喷管8，最后从喷头7喷出，喷头7（见图3、图5）主要由壁夹角夹角B为30°～90°，下端装有压板13，压板13为园形导板，外径与旋流槽6外径D₂相等，通过螺钉15与喷头芯12一起固定在喷头前盖11上。喷头芯12锥孔小端直径d可根据式（1）计算，喷头套10内孔长L₄可根据式（2）计算：

$\left(1\right)d=1000\sqrt{\frac{4Q}{\mathrm{\π\μ}\sqrt{2\mathrm{gH}}}}$

式中：    d－－喷头芯锥孔小端直径（mm）

Q－－喷头出口流量（m³／S）

μ－－系数为0.5～0.8

g－－自由落体加速度（9.8m／S）

H－－喷头出口压力（以水柱高度m表示）

（2） L₄＝COS（ (r)/2 ）· (d₁)/2 －h

式中： L₄－－喷头套内孔长度（mm）

r－－喷雾锥角（°）

d₁－－喷头套内径（mm）

h＝3～4（mm）

喷头7也可以由喷头上套16，喷头芯17，旋流芯18和喷头下套19组成（见图5）。喷头芯17前端为锥孔，锥孔小端直径d可以根据式（1）计算，下端为园柱孔，园柱孔长L₂和锥孔长L₃的关系为L₂／L₃＝0～2.5，旋流芯18（见图6）为双矩形螺柱，螺旋角 为20°～45°，螺纹槽宽W等于喷头芯17锥孔小端直径d，旋流芯外径D₂等于喷头芯17的外径，旋流芯18的高度L₅等于（0.5～1）t（t为螺距）。喷头上套前端内孔的长L₄可根据式（2）计算。

当喷管8中的低压（0.1～0.25MP）水，进入喷头7后，在旋流槽6及喷口锥角的作用下，使低压水旋转着从喷头7喷出，喷柱为细液滴，其中部分液滴呈雾状，一出喷头就很快气化，由于喷出的喷柱具有较小的锥角，所以喷头排列密集时，喷柱间仍留有狭窄的气体通道，以增大气体过流速度和冷却效果。密集布置的小锥角喷柱中的细小水滴高速向上运动时，与空气摩擦，高温水滴对其周围空气放热，使空气比重变轻，与水雾化、气化所产生的热蒸气一起形成上升气流。由于喷头四周围有一定高度的导风壁1、导风罩2上有出风口3，导风壁底有倒置的进风口4，在气流上升的过程中，产生拨风作用，补充冷空气进入和热空气排出，同时还能起到尽量延长冷空气在装置内的运行路线，提高了冷却处理的效率，冷却处理后的下落水，经收集后继续使用。

本发明的喷雾冷却装置由于采用水直接式冷却原理，将少量的水雾化并气化来作为水冷却的主要方式，利用水的气化潜热大和强迫对流的特点，达到高效冷却的目的，同时通过对喷头进行特殊的设计，使喷出的水在保证喷雾锥角的前提下产生旋转，在喷柱中产生一定的真空度，使水流和风流产生剧烈的摩擦，加快水的蒸发，提高冷却效果。因此本发明的喷雾冷却装置与现有技术相比具有占地面积小、结构紧凑，耗能低等特点，同时由于喷头喷口直径较大，能适用于不含焦油等粘滞性物体的污水的冷却处理。

附图说明：

图1－－喷雾冷却装置结构原理图；

图2－－喷雾冷却装置俯视图；

图3－－喷头剖面图；

图4－－喷头A－A剖面图；

图5－－喷头剖面图；

图6－－旋流芯主视图；

图中：

1.导风壁、2.导风罩、3.出风口、4.进风口、5.水泵、6.旋流槽、7.喷头、8.喷管、9.喷头架、10.喷头套、11.喷头前盖、12.喷头芯、13.压板、14.喷头后盖、15.螺钉、16.喷头上套、17.喷头芯、18.旋流芯、19.喷头下套。

实施例：

本发明的喷雾冷却装置（见图1）、喷头架9纵垂面呈等腰三角形，夹角α为120°，喷头架用镀锌钢管焊接而成，喷头架同时用于输水，进水口与水泵5相联通，喷管8与喷管架9联通，喷管8头部装喷头7，喷管8呈网格状垂直密集布置，喷管8之间的间距为 1000mm（见图2），喷雾系统平面为矩形，置于建筑物顶，底层为集水器，四周围有导风壁1，壁高7M，集水器与导风壁连成一体，无导风罩2，导风壁1上面敞口即为出风口3，导风壁1下部四周装有进风口4（见图2），进风口4呈倒斜角布置，进风口向上，进风口中心线与导风壁夹角B＝30°，喷头7（见图6），由喷头上套16、喷头芯17、旋流芯18、喷头下套19组成，喷头芯17锥孔小端孔径d为4.5mm，锥孔长L₃为17mm，锥角α为40°，喷头芯长为37mm，喷头上套16孔径d₁为22mm，旋流芯18为双头矩形螺柱，螺旋角α为28°，外径D₂为24mm，底径D₁为10mm。

Claims (4)

1、一种用于消除水的热污染的喷雾冷却装置，主要由导风壁1、导风罩2、出风口3、进风口4和喷雾系统组成，其特征在于喷雾系统四周围有导风壁1，导风壁1顶部盖有导风罩2，导风罩2上方敞开，装有出风口3，导风壁1下部四周装有进风口4，为防止水滴下落时从进风口4外溅，进风口4呈倒斜角布置，喷雾系统由喷头架9、喷管8、喷头7和水泵组成，喷头架9由钢管制成，喷管8与钢管联通，喷管8头部装喷头7，喷管8呈网格状密集布置，钢管的进水口与水泵5联接。

2、根据权利要求1所述的喷雾冷却装置、其特征在于喷头架9纵重面可以呈等腰三角形布置，其夹角A为90°～180°。

3、根据权利要求1所述的喷雾冷却装置，其特征在于喷头7由喷头套10、喷头前盖11、喷头芯12、压板13和喷头后盖14组成，喷头芯12前端为锥孔，中部为园柱孔，尾部加工有旋流槽6，锥孔的锥角α为20°～45°，园柱孔的长L₂与锥孔长L₃的关系为L₂／L₃＝0～2.5，锥孔小端直径d等于旋流槽6的深度L₁，旋流槽6两壁夹角B为30°～90°，旋流槽6的外径D₂与锥孔大端直径D₁的关系为D₂／D₁＝1.4～4.5，压板13为园形平板，外径与旋流槽6外径D₂相等，通过螺钉15固定在喷头芯12上。

4、根据权利要求1所述的喷雾冷却装置，其特征在于喷头7也可以由喷头上套16、喷头芯17、旋流芯18和喷头下套19组成，喷头芯17前端为锥孔，下端为园柱孔，园柱孔长L₂和锥孔长L₃的关系为L₂／L₃＝0～2.5，旋流芯18为双头矩形螺柱，螺旋角α为20°～45°，螺纹槽宽W等于喷头芯17锥孔小端直径d，旋流芯18外径D₂等于喷头芯17的外径，旋流芯18的高度L₅等于（0.5～1）t。

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