[实用新型]一种水力驱动叶轮变流组合式节能型冷却塔

说明书

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