CN206300532U - 一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置 - Google Patents

一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置，所述水蓄能装置设置有伞形组合式布水器，所述伞形组合式布水器包括圆盘式布水器、梯度均流管、均流布水板、伞形均流装置，所述圆盘式布水器的侧面开设有孔口，所述梯度均流管连接均流布水板，并设有上下贯通的通孔，所述均流布水板连接圆盘式布水器，并开设有上下贯通的通孔，所述伞形均流装置布置在通孔上，所述伞形组合式布水器包括上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器，所述上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器结构相同但对称设置，分别位于水蓄能装置的上端和下端。本实用新型可以有效的减少蓄能槽(罐)内由于布水器位置导致的不可用空间，使出流覆盖面广，增加了出流均匀性，能够提高蓄冷和释冷的能力。

Description

一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置
技术领域
本实用新型涉及一种水蓄能装置，尤其是涉及一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置。
背景技术
以蓄冷为例进行介绍。
水蓄冷技术，是以水作为蓄冷介质、利用水的显热蓄存冷量的蓄冷方式。在充冷循环时，空调主机利用电价低谷时间将4～7℃的冷水蓄存起来，在释冷循环时，水泵从蓄能槽(罐)的低温端取出冷水，送往空调处理设备，回水送入水蓄能槽(罐)的高温端。水蓄冷是利用水的温差进行蓄冷，可直接与常规空调系统匹配，无需增加其他设备。但这种系统只能储存水的显热，不能储存潜热，因此需要蓄能槽(罐)的体积较大。
由于国家对用户实行分时电价以及扩大峰谷差价的措施，所以夜间电价与白天电价存在电价差，将夜间的低谷电价的电利用起来，可大大节约电费。在经济发展迅速的今天，蓄冷技术的经济效益将会日益明显。
水蓄冷系统利用水的显热存储冷量，机组将水冷却到需求的温度后储存在蓄能槽(罐)中用于次日的冷量供应，消除冷负荷。储存冷量的大小取决于蓄能槽(罐)大小(储存冷水水量)以及蓄冷温差。一个优秀的蓄冷系统，可以通过维持较高的蓄冷温差来储存较多的冷量。同时，温差的维持可通过降低存储水温、提高回水温度，以及防止蓄能槽(罐)供回水混合等技术手段来实现。一般地，水蓄冷温度在4～7℃之间，此温度和大多数非蓄冷的冷水机组相匹配。
在水蓄冷技术中，关键问题是蓄能槽(罐)的结构形式，其要求是能有效防止所蓄冷水与回流温水的混合造成的蓄冷量损失。水蓄冷系统形式多样，可根据不同特点进行分类，根据其结构形式，有多槽型、隔膜型、自然分层型、以及迷宫型。在上述方法中，自然分层蓄冷方法简单、有效，是保证水蓄冷系统最为经济和高效的方法。
实用新型内容
本实用新型提供了一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置，解决了蓄能槽(罐)如何具有高效的、能提供低流速出流的布水问题，其技术方案如下所述：
一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置，所述水蓄能装置设置有伞形组合式布水器，所述伞形组合式布水器包括圆盘式布水器、梯度均流管、均流布水板、伞形均流装置，所述圆盘式布水器的侧面开设有孔口，所述梯度均流管连接均流布水板，并设有上下贯通的通孔，所述均流布水板连接圆盘式布水器，并开设有上下贯通的通孔，所述伞形均流装置布置在通孔上，所述伞形组合式布水器包括上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器，所述上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器结构相同但对称设置，分别位于水蓄能装置的上端和下端。
所述上伞形组合式布水器连接有用于流入或流出空调回流温水的高温水管，所述下伞形组合式布水器连接有用于流入或流出冷水的低温水管。
所述水蓄能装置内设置有温度传感器，所述温度传感器和巡检仪相连接。
所述梯度均流管分成多个环绕圆盘式布水器的环状，固定在均流布水板上，所述通孔开设在梯度均流管与均流布水板固定连接的位置。
所述伞形均流装置包括伞形布水装置和伞形布水帽，所述伞形布水装置设置有上下贯通的通孔和安装孔，通过螺母安装在所述均流布水板的通孔处。
所述均流布水板上的通孔一侧设置有射流嘴形成的射流孔，所述射流孔和所述伞形均流装置设置在所述均流布水板的两侧。
所述上伞形组合式布水器的梯度均流管的射流孔朝上，所述下伞形组合式布水器的梯度均流管的射流孔朝下。
所述射流嘴通过电焊固定连接在所述均流布水板上。
所述圆盘式布水器侧面开设的孔口设置的排数与蓄能装置尺寸有关。
所述梯度均流管分成若干环状，环状数量与蓄能装置尺寸有关。
本实用新型的优点及积极效果是：相比传统的布水方式，本实用新型可以有效的减少蓄能槽(罐)内由于布水器位置导致的不可用空间，使出流覆盖面广，增加了出流均匀性，能够提高蓄冷和释冷的能力。
附图说明
图1是所述带伞形组合式布水器的水蓄能装置的结构示意图；
图2是所述伞形组合式布水器的俯视图；
图3是所述圆盘式布水器的示意图；
图4是所述圆盘式布水器的俯视图；
图5是所述伞形均流装置的俯视图；
图6是所述伞形均流装置的连接示意图。
具体实施方式
以蓄冷为例进行介绍，本实用新型提供了一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置。是圆盘式布水器、梯度均流管、均流布水板、配套伞形均流装置组成伞形组合式布水器的一种蓄能装置，通过伞形组合式布水器的布置方式，能够提高水蓄能装置的蓄能能力。
所述水蓄能装置设置有伞形组合式布水器，所述伞形组合式布水器包括圆盘式布水器、梯度均流管、均流布水板、伞形均流装置，所述圆盘式布水器的侧面开设有孔口，所述梯度均流管连接均流布水板，并设有上下贯通的通孔，所述均流布水板连接圆盘式布水器，并开设有上下贯通的通孔，所述伞形均流装置布置在通孔上，所述伞形组合式布水器包括上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器，所述上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器结构相同但对称设置，分别位于水蓄能装置的上端和下端。
如图2所示，所述梯度均流管分成多个环绕圆盘式布水器的环状，固定在均流布水板上，所述通孔开设在梯度均流管与均流布水板固定连接的位置。
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本装置中，蓄冷装置采用圆形蓄冷水槽(罐)3，布水器采用伞形组合式布水器布置，则带伞形组合式布水器的水蓄能装置包括蓄能槽(罐)3、连通于蓄能槽(罐)内外的上部高温水管11、下部低温水管21，与上部高温水管11相连通的上圆盘式布水器1、与下部低温水管21相连通的下圆盘式布水器2。
与上圆盘式布水器1组合的上均流布水板14，与上均流布水板14组合的上梯度均流管15，与下圆盘布水器2组合的下均流布水板24，与下均流布水板24组合的下梯度均流管25，以及上均流布水板下的伞形均流装置13，和下均流布水板上的伞形均流装置23。
所述蓄能槽(罐)3，用于储存冷热水，并检测其所在环境的温度，将温度信息传送给所述巡检仪；
所述高温水管11，用于流入或流出空调回流温水；
所述低温水管21，用于流入或流出冷水；
所述圆盘式布水器，用于在工作面上均匀布水，低速出水；
所述梯度均流管组合均流布水板，用于降低流速，使水经梯度均流管及均流布水板均匀缓慢的流入蓄能槽(罐)；
所述伞形均流装置进一步缓流，减少斜温层厚度。
布水器布置方式如下所述：
上布水器由高温水管11引入后，蓄能槽(罐)3中设置上圆盘式布水器1，如图3和图4所示，在上圆盘式布水器1的侧面开设一定数量的经严格设计的孔口。上圆盘式布水器1的下表面设置上均流布水板14，上均流布水板14上表面设置上梯度均流管15，上梯度均流管15及上均流布水板14的开孔数量和尺寸要经过严格计算，开孔方向朝上，使水均匀缓慢的流入蓄能槽(罐)3中。上均流布水板14的下表面安装上伞形均流装置13，上均流布水板14的每个开孔位置均安装上伞形均流装置13，上伞形均流装置13的开孔数量和尺寸要经过严格计算，上伞形均流装置13的开孔朝上，进一步降低并稳定流速。
同理：
下布水器由低温水管21引入后，蓄能槽(罐)3中设置下圆盘式布水器2，同样可参考图3、图4，在下圆盘式布水器2的侧面开设一定数量的经严格设计的孔口。下圆盘式布水器2的上表面设置下均流布水板24，下均流布水板24下表面设置下梯度均流管25，下梯度均流管25及下均流布水板24的开孔数量和尺寸要经过严格计算，开孔方向朝下，使水均匀缓慢的流入蓄能槽(罐)3中。下均流布水板24的上表面安装下伞形均流装置23，下均流布水板24的每个开孔位置均安装下伞形均流装置23，下伞形均流装置23的开孔数量和尺寸要经过严格计算，下伞形均流装置23开孔朝下，进一步降低并稳定流速，下圆盘式布水器2的开孔大小和开孔距离需根据蓄冷量严格计算所得。
使用时，当蓄能槽(罐)3需要蓄冷时，温度较低的水自下部低温水管21经下层伞形组合式布水器缓慢流入蓄能槽(罐)3中，由于不同水温的水密度不同，利用自然分层的原理原蓄能槽(罐)中温度较高的水自然浮升起来，温度较低的水下沉至底部，当水量达到一定高度后，温度较高的水经上层伞形组合式布水器自上部高温水管11流出，直至温度较低的水蓄满蓄能槽(罐)。
当蓄能槽(罐)3需要释冷时，温度较低的冷冻水经下伞形组合式布水器自下部低温水管21流出，末端进行换热后温度较高的水再由上部高温水管11经上伞形组合式布水器缓慢均匀的流入蓄能槽(罐)3中，直至蓄能槽(罐)3内的冷冻水不符合末端制冷要求，释冷过程结束。
由于蓄能槽(罐)3内上部水温较高，底部水温较低，流速足够缓慢且均匀，所以在高低温水之间会形成一个斜温层。
相关特征数要求：
自然分层型水蓄冷斜温层的形成依靠布水器的正确设计。雷诺数(Re)和弗朗特数(Fr)是布水器设计的重要依据。
雷诺数(Re)
Re数(Reynolds)是一个无量纲量，它是流体的惯性力和粘滞力之比。Re数的表达式如下：
式中，q-布水器单位长度流量，m3/s；
v-水的运动粘滞系数，m2/s。
布水器单位长度流量：
式中，Q-充(释)冷过程中的最大体积流量，m3/s；
L-布水器的有效长度，m。
布水器的设计应控制较低的Re数，因为Re数过大，由于惯性流引起冷温水混合加剧。一般的，对于较浅的槽(罐)体，Re≥200；较深的槽(罐)体(深度>5m)，Re数建议取400～850；深度≥12m时，Re可放宽至2000左右。对于一定的流量，所需的Re数可以通过调整布水器出水方向180°的布水器，其有效长度等于实形尺寸的2倍。
弗朗特数(Fr)
Fe数(Frande)也是一个无量纲量，它是作用在流体上的惯性力和浮力之比，Fr数的表达式如下：
式中-布水器进口弗朗特数；
q-布水器单位长度的体积流量，m3/(m·s)；
hi-布水器最小进口高度，m；
ρi-进口水的密度，kg/m3；
ρa-周围水的密度，kg/m3；
且
式中Q-通过布水器的最大流量，m3/s；
L-布水器的有效长度，m。
当Fr≥1时，浮力大于惯性力，形成重力流；当1≤Fr≤2时，重力流依然可以维持；当Fr＞2时，惯性流占主导作用，惯性力增大，会产生明显的混合现象；Fr继续增大，混合作用则没有显著增加。
当Fr≤1时，进入槽(罐)内的流体以很低的流速平稳地到达蓄能槽(罐)底部，由于q、ρi、ρa均为已知的设计参数，Fr的大小可以通过控制孔口高度来实现。孔口高度对于下部布水器指布水器开口距离槽(罐)底的垂直距离；对于上部布水器，则指布水器开口与水面的距离，一般按照Fr＝1设计。
进一步地，上述设备还可具有一下特点，所述布水器的作用就是通过使水流以密度流的形式缓慢地进入蓄能槽(罐)，减少水流进入蓄能槽(罐)对储存水的冲击，促使斜温层的形成，并通过减少可能产生的混合作用，维持斜温层的存在，减少对斜温层的破坏。
可见，本实用新型的优点及积极效果是：相比传统的布水方式，本实用新型可以有效的减少蓄能槽(罐)内由于布水器位置导致的不可用空间，使出流覆盖面广，增加了出流均匀性，能够提高蓄冷和释冷的能力。
如图5和图6所示，以下伞形均流装置23为例，所述下伞形均流装置23包括伞形布水装置232和伞形布水帽233，所述伞形布水装置232设置有上下贯通的通孔和安装孔231，通过螺母安装在所述均流布水板的通孔处。
所述下均流布水板24上的通孔一侧设置有射流嘴242形成的射流孔241，所述射流孔241和所述下伞形均流装置23设置在所述下均流布水板24的两侧。所述射流嘴242通过电焊固定连接在所述下均流布水板24上，所述下伞形组合式布水器的均流布水板的射流孔241方向朝下。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述水蓄能装置设置有伞形组合式布水器，所述伞形组合式布水器包括圆盘式布水器、梯度均流管、均流布水板、伞形均流装置，所述圆盘式布水器的侧面开设有孔口，所述梯度均流管连接均流布水板，并设有上下贯通的通孔，所述均流布水板连接圆盘式布水器，并开设有上下贯通的通孔，所述伞形均流装置布置在通孔上，所述伞形组合式布水器包括上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器，所述上伞形组合式布水器和下伞形组合式布水器结构相同但对称设置，分别位于水蓄能装置的上端和下端。
2.根据权利要求1所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述上伞形组合式布水器连接有用于流入或流出空调回流温水的高温水管，所述下伞形组合式布水器连接有用于流入或流出冷水的低温水管。
3.根据权利要求1所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述水蓄能装置内设置有温度传感器，所述温度传感器和巡检仪相连接。
4.根据权利要求1所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述梯度均流管分成多个环绕圆盘式布水器的环状，固定在均流布水板上，所述通孔开设在梯度均流管与均流布水板固定连接的位置。
5.根据权利要求1所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述伞形均流装置包括伞形布水装置和伞形布水帽，所述伞形布水装置设置有上下贯通的通孔和安装孔，通过螺母安装在所述均流布水板的通孔处。
6.根据权利要求5所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述均流布水板上的通孔一侧设置有射流嘴形成的射流孔，所述射流孔和所述伞形均流装置设置在所述均流布水板的两侧。
7.根据权利要求6所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述上伞形组合式布水器的梯度均流管的射流孔朝上，所述下伞形组合式布水器的梯度均流管的射流孔朝下。
8.根据权利要求6所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述射流嘴通过电焊固定连接在所述均流布水板上。
9.根据权利要求1所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述圆盘式布水器侧面开设的孔口设置的排数与蓄能装置尺寸有关。
10.根据权利要求4所述的带伞形组合式布水器的水蓄能装置，其特征在于：所述梯度均流管分成若干环状，环状数量与蓄能装置尺寸有关。
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