CN209214430U - 一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，包括周向水平布置在空冷塔外壁(1)处的圆环型导流板(4)，形成空冷塔的空气导流装置；在圆环型导流板(4)的外环处布置有若干个喷嘴(6)，喷嘴(6)连通至水泵(9)的一端，水泵(9)的另一端连通至水箱(10)，形成空冷塔的喷雾冷却装置。本实用新型用于提高小型空冷塔在夏季高温和侧风影响下空冷塔热力性能。

Description

一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置

技术领域

本实用新型属于电站冷却系统领域，具体涉及一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，用于提高上述小型空冷塔在夏季高温和侧风影响下空冷塔热力性能。

背景技术

我国是个严重缺水的国家。随着工业化、城市化以及人口的继续增长，水资源稀缺的问题变得更加突出。在湿冷塔中，冷却水主要通过蒸发散热的方式将废热直接传递给空气，这将造成大量的水资源的消耗。而在空冷塔中，空气和冷却水通过空冷散热器进行热交换，冷却水通过对流换热的方式将废热传递给空气，避免了冷却水与空气直接接触换热所造成的水资源消耗。因此，当在缺水地区建造电站时，考虑到当地用水的限制，空冷塔可成为一个非常有竞争力的选择。

小型空冷塔是一种适用于缺水地区分布式能源系统、地热电站和太阳能光热电站的小型冷却装置。已有研究结果表明，夏季高温和侧风对小型空冷塔的换热性能有显著的影响。空冷塔的冷却极限温度是环境空气的干球温度。因此，在夏季高温情况下，随着环境空气干球温度的升高，使用空冷塔的机组的凝汽器压力将显著增大，机组出力将大幅下降。而夏季高温情况下又是居民用电的高峰期，因此，提高空冷塔在夏季高温情况下的换热性能，对于提高机组的经济收益是有较大的实际意义的。

在侧风情况下，由于受到侧风和空冷塔内抽力的联立影响，空气将难以进入塔迎风侧布置的空冷散热器，使塔内空气流量减小，进而影响塔的换热性能。当侧风在一定范围内增加时，将导致塔内空气流量急剧减小、空冷散热器的换热系数下降，使塔的换热性能显著降低。

考虑到夏季高温和环境侧风对小型空冷塔的不利影响，提出一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流的两用装置。该装置将在夏季高温情况下，通过喷雾冷却，降低进入空冷塔的空气干球温度，提高塔在夏季高温情况下的换热性能；同时，在侧风情况下，使空气通过空冷散热器的面积增大，增加进入空冷塔的空气量，进而提高塔在侧风影响下的换热性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对夏季高温和环境侧风对小型空冷塔的不利影响，提供了一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，包括周向水平布置在空冷塔外壁处的圆环型导流板，形成空冷塔的空气导流装置；

在圆环型导流板的外环处布置有若干个喷嘴，喷嘴连通至水泵的一端，水泵的另一端连通至水箱，形成空冷塔的喷雾冷却装置。

本实用新型进一步的改进在于，圆环型导流板内环紧贴并固定于空冷塔外壁处，其底部通过人字柱支撑。

本实用新型进一步的改进在于，圆环型导流板外环固定于边缘处的支柱上，支柱固定于地面。

本实用新型进一步的改进在于，部分喷嘴以逆流的方式布置，剩余的喷嘴以顺流的方式布置。

本实用新型进一步的改进在于，该圆环型导流板关于空冷塔的中心对称布置。

本实用新型进一步的改进在于，该圆环型导流板采用PVC膜制成。

本实用新型具有如下有益的技术效果：

在夏季高温情况下，通过使用喷雾冷却装置，大幅降低进入空冷塔的空气干球温度，提高塔在夏季高温影响下的换热性能；在侧风影响下，通过安装在塔人字柱上沿处的圆环型导流板，将阻止大部分塔侧壁处的侧风往塔进风口处流动，进而减小对塔进风口高度以下侧风的方向的影响，减轻侧风影响导致的“风盖”现象，增加进入空冷塔的空气量，使空气通过空冷散热器的面积增大，进而提高塔在侧风影响下的换热性能。

附图说明

图1为本实用新型的整体系统示意图。

图2为本实用新型装置中喷嘴的布置示意图。

图3为夏季高温下，采用本实用新型装置进行喷雾冷却的效果图。

图4为侧风下，安装与未安装本实用新型装置的空冷塔内、外空气速度矢量对比图，其中，图4(a)为未安装导流板的示意图，图4(b)为安装导流板的示意图。

图5为侧风下，安装与未安装本实用新型装置的空冷塔性能对比图。

图中：1为空冷塔外壁；2为空冷散热器；3为人字柱；4为圆环型导流板；5为支柱；6为喷嘴；7为连通水管；8为水管；9为水泵；10为水箱。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍：

参见图1，针对某小型空冷塔，本实用新型提供的一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，布置在空冷塔外壁1处，包括周向水平布置在空冷塔外壁1处的圆环型导流板4，形成空冷塔的空气导流装置，该圆环型导流板4的材料为PVC膜。圆环型导流板4与空冷塔的人字柱3上沿处平齐并呈水平布置，且紧贴空冷塔外壁1处。圆环型导流板4的外环固定于8根支柱5上，支柱5固定于地面。该装置还包括喷雾冷却系统。该喷雾系统通过水管8连通至水泵9的一端，水泵的另一端则连通至水箱10，形成空冷塔的喷雾冷却装置。参见图2，喷雾冷却系统包括喷嘴6及相应的连通水管7。

本实用新型的工作原理如下：

在夏季高温下，使用本实用新型装置的喷雾冷却系统，喷嘴6喷出的水滴将与空气直接接触换热，达到冷却空气的目的。由图3可知，通过将喷嘴3布置在塔外的圆环型导流板4上可增大水滴的运动距离。这一措施将能延长水滴的停留时间，进而极大地增强喷雾冷却系统的冷却效果。通过优化喷嘴3的布置方式，在喷嘴布置个数一定的前提下，既可提高喷雾冷却效果，也可实现喷雾在进入空冷散热器2前的完全蒸发，避免空冷散热器的结垢与腐蚀。

在侧风下，关闭本实用新型装置的喷雾冷却系统，该装置将实现空气导流的功能。

由图4(a)可知，在侧风下，对于未安装本实用新型装置的空冷塔，由于受到塔侧壁的阻挡作用，塔侧壁处的侧风将往塔进风口处流动。但是，该侧风的方向将发生偏转，并形成一个天然的“风盖”，如图4(a)中实线箭头所示。同时，该“风盖”将改变塔进风口高度以下的侧风的方向，如图4(a)中虚线箭头所示。尽管受到塔内抽力的作用，但是方向改变的侧风，由于惯性的作用，将难以进入塔迎风侧的空冷散热器。最终，空气将从图4(a)中黑色虚线位置进入空冷散热器。因此，这将显著减小通过空冷散热器的空气流量，造成空冷塔换热性能的恶化。

通过安装本实用新型装置后，该装置所带的圆环型导流板将阻止大部分塔侧壁处的侧风往塔进风口处流动，而仅有小部分侧风的方向发生偏转，进入塔进风口处，并形成一个坡度较小的“风盖”，如图4(b)中实线箭头所示。该“风盖”对塔进风口高度以下侧风的方向的影响也小于无导流板的情况，如图4(b)中虚线箭头所示，最终，空气从图中黑色虚线位置进入空冷塔。通过安装本实用新型装置后，空气通过空冷散热器的面积明显增大，同时通过空冷散热器的空气流量也将增大，进而达到提升空冷塔换热性能的目的。

应用效果：

在某额定热负荷为980kW、20米高的小型空冷塔上使用本实用新型装置。在夏季高温情况下，使用本实用新型装置的喷雾冷却系统。通过优化喷嘴的布置方式，在实现喷雾在进入空冷散热器前完全蒸发的前提下，提升冷却效果。喷嘴的布置方式如下：48个喷嘴(液滴直径30微米)以顺流的方式均匀分布在距离空冷塔外壁3.9米、地面4.7米处，喷嘴朝水平方向布置；24个喷嘴(液滴直径50微米)以逆流的方式均匀分布在距离空冷塔外壁3.5米、地面4米处，喷嘴朝水平方向布置；剩余的24个喷嘴(液滴直径30微米)以顺流的方式均匀分布在距离空冷塔外壁4.3米、地面1米处，喷嘴朝45°方向布置，如图2所示。当环境干球温度达到40℃，相对湿度为40％时，0.38kg/s的喷雾可实现完全蒸发，进塔空气干球温度将由40℃降低至33.74℃，温降达到6.26℃，塔的热负荷将提升71％。

在侧风影响下，本实用新型装置的圆环型导流板能使空冷塔的塔内空气流量得到提升，进而使塔的换热性能得到提高。如图5所示，当侧风从4m/s增大至12m/s，本实用新型装置将使塔的热负荷提升85％-230％；侧风将不再是使塔换热性能下降的因素，相反，侧风的增大将能极大地提高塔的总热负荷和空气流量。

Claims (4)

1.一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，其特征在于，包括周向水平布置在空冷塔外壁(1)处的圆环型导流板(4)，形成空冷塔的空气导流装置；

在圆环型导流板(4)的外环处布置有若干个喷嘴(6)，喷嘴(6)连通至水泵(9)的一端，水泵(9)的另一端连通至水箱(10)，形成空冷塔的喷雾冷却装置；

其中，圆环型导流板(4)内环紧贴并固定于空冷塔外壁(1)处，其底部通过人字柱(3)支撑；部分喷嘴(6)以逆流的方式布置，剩余的喷嘴以顺流的方式布置。

2.根据权利要求1所述的一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，其特征在于，圆环型导流板(4)外环固定于边缘处的支柱(5)上，支柱(5)固定于地面。

3.根据权利要求1所述的一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，其特征在于，该圆环型导流板(4)关于空冷塔的中心对称布置。

4.根据权利要求1所述的一种小型空冷塔的喷雾冷却和空气导流两用装置，其特征在于，该圆环型导流板(4)采用PVC膜制成。