噴射式冷卻塔-試驗(yàn)研究

1、噴射式冷卻塔-試驗(yàn)研究            Experimental study on spray cooling towers 提要 根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成的噴射式冷卻塔的噴霧引射和噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)，探討了不同噴嘴排列、不同噴壓下，塔的引射誘導(dǎo)空氣能力以及塔在不同塔長(zhǎng)、不同噴壓、不同的進(jìn)塔空氣參數(shù)和不同的進(jìn)塔水溫?zé)峁ば阅?，并得出了一些有意義的結(jié)論。關(guān)鍵詞 噴射式冷卻塔 噴霧引射 傳熱傳質(zhì) 噴霧冷卻Abstract Based on a series of experime

2、nts, studies the relationship of air induction capacity with arrangement of spray nozzles and pressure of spray water, the effects of tower length, pressure of spray water, inlet air properties and water temperature on the thermal performance of the tower, and gives some important conclusions.Keywor

3、ds spray cooling tower spray induction heat and mass transfer spray cooling1 概述隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，工業(yè)及民用建筑的用水量急劇增加，其中用量比較大的是冷卻用水。設(shè)置冷卻塔實(shí)現(xiàn)冷卻水的循環(huán)使用是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)水節(jié)能措施，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。冷卻塔有濕式和干式兩種。在干式冷卻塔中空氣與水不直接接觸，只有熱交換，沒(méi)有質(zhì)交換。而濕式冷卻塔中空氣與水直接接觸發(fā)生熱質(zhì)交換，因而冷卻效果更好。在濕式冷卻塔中，過(guò)去廣泛使用的是逆流式和橫流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，其主要部件為通風(fēng)機(jī)和淋水填料，因而這種塔噪聲

4、高、振動(dòng)大、維護(hù)管理麻煩。70年代初，在國(guó)外出現(xiàn)了另一種型式的冷卻塔-噴射式冷卻塔。它的構(gòu)造與窗戶工程中的用的噴水室類似，但是它不用風(fēng)機(jī)作動(dòng)力，也沒(méi)有淋水填料，而是靠噴射水流的誘導(dǎo)作用將周?chē)諝馕胨?nèi)，與噴霧水滴接觸發(fā)生熱濕交換而達(dá)到使水冷卻的目的。圖1是噴射式冷卻塔的構(gòu)造原理圖。 圖2噴嘴布置及邊界尺寸圖4水系統(tǒng)流程圖1 噴射塔2 浮子流量計(jì)3 電加熱器4 水泵5 混水箱6 燃油熱水鍋爐 試驗(yàn)中使用的儀表主要有：分度值為0.1的玻璃水銀溫度計(jì)；通風(fēng)干濕球溫度計(jì)；LZB-40型轉(zhuǎn)子流量計(jì)；QDF-2型熱球式風(fēng)速儀；銅-康銅熱電偶及UJ31電位差計(jì)；Y-150型彈簧管壓力表，量程00.4MPa

5、。3 試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)工況31 空氣動(dòng)力試驗(yàn)為了分析影響噴射塔內(nèi)誘導(dǎo)空氣能力的諸因素，進(jìn)行了各種工況的試驗(yàn)。每種試驗(yàn)工況下都測(cè)出了進(jìn)塔空氣量L及同一時(shí)間的噴水量Q，進(jìn)而求出氣水比，=L/Q試驗(yàn)工況中下：噴水壓力p變化了7次，分別為0.05、0.075、0.1、0.125、0.15、0.175、0.2MPa；噴嘴水平方向間距S變化了4次，分別為40、50、60、70mm噴嘴豎向間距K變化了4次，分別為200、230、250、280mm邊界尺寸相應(yīng)變化，距離A分別為70、90、105mm；距離B分別為125、150、175、205mm3.2 熱工性能試驗(yàn)為了尋找影響塔內(nèi)水溫降的諸因素，進(jìn)行了各種工況

6、的試驗(yàn)，在每種工況下都測(cè)出了進(jìn)、出水溫度tw1和tw2，.求出水溫降t，同時(shí)測(cè)出進(jìn)塔空氣的干球溫度t和濕球溫度ts。試驗(yàn)工況如下：進(jìn)塔水溫變化3次，分別為37、40、45；進(jìn)塔空氣濕球溫度ts在2329之間變化；塔長(zhǎng)XL變化3次，分別為1700、2060、2500mm；噴壓p變化5次，分別為0.05、0.075、0.1、0.125、0.15MPa；    2007-05-12        塔的邊界尺寸變化兩次，分別為A=110、60mm，B=125mm 和B=125、155

7、mm，A=90mm。    4 試驗(yàn)結(jié)果及分析41 空氣動(dòng)力試驗(yàn)411 噴嘴間距及邊界條件相同時(shí)，噴射塔的氣水比隨噴壓變化而變化的情況如圖5-7所示，其中邊界尺寸A保持不變。由這些圖中可以看出兩點(diǎn)：一是氣水比隨噴嘴間距K及S的增大而增大；二是氣水比隨噴壓的增大而增大，達(dá)到一定值后不再變化。雖然氣水比的增加將會(huì)改善冷卻效果，但是投資增加，而過(guò)大地增加噴壓還會(huì)增加能耗。另外，從圖57可看出，K×S由250×50（mm）增至280×60（mm）時(shí)，的增幅已經(jīng)下降，而且噴壓p增至0.15MPa后，的增勢(shì)已不明顯。所以在噴射塔的設(shè)計(jì)中

8、宜取K×S=280×60（mm），運(yùn)行中宜取p=0.10.15MPa。圖6氣水比與噴壓的關(guān)系S=60mm，K=280、250、230、200mm 圖8氣水比與噴壓的關(guān)系42 熱工性能試驗(yàn)421 水溫降隨噴壓變化而變化的情況如圖9所示。圖9同時(shí)也說(shuō)明了塔長(zhǎng)變化對(duì)水溫降的影響。由圖可見(jiàn)，在塔長(zhǎng)、進(jìn)塔水溫及進(jìn)塔空氣濕球溫度一定的條件下，水溫降值隨噴壓增加而略有減小，這與噴壓增加時(shí)，氣水比增大而有利于熱濕交換的結(jié)論似有矛盾。不過(guò)隨著噴壓增高、液滴速度加快，空氣與液滴接觸的時(shí)間縮短，確實(shí)可能抑制水溫降增加的趨勢(shì)，使水溫降不但不再增加，反而有減小。圖10 水溫降與進(jìn)塔空氣濕球溫度的關(guān)系

9、 XL=2060mm，p=0.075MPa，tw1=37 圖12水溫降與進(jìn)塔水溫的關(guān)系 因此，噴射式冷卻塔對(duì)冷卻高溫或中溫的熱水更有利。424 塔長(zhǎng)對(duì)水溫降的影響從圖9及圖12中都可以看出?？偟恼f(shuō)來(lái)塔越長(zhǎng)，水溫降越大。但是，試驗(yàn)表明，塔長(zhǎng)由2060增至2500mm時(shí)，水溫降增幅已明顯地低于塔長(zhǎng)由1700增至2060mm時(shí)的增幅，所以塔長(zhǎng)不宜超過(guò)2500mm。425 由于現(xiàn)有噴射塔的分水器（中間還有水過(guò)濾網(wǎng)）均位于塔體一側(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)模塊化組合，因此如能將分水器布置在塔頂，使分水排管變成垂直布置則可為不同容量噴射塔按標(biāo)準(zhǔn)模塊組合創(chuàng)造條件。為了研究該做法的可能性，將噴嘴排管改成了垂直布置并保持間距280mm，此時(shí)噴嘴的縱向間距仍保持60mm，在tw1=37和tw2=27條件下進(jìn)行了熱工試驗(yàn)，結(jié)果表明，水溫降不但未減小，且略有增大，均達(dá)5以上。5 結(jié)論51 影響噴射式冷卻塔氣水比大小的主要因素是噴嘴間距和噴壓，氣水比越大，越有利于塔內(nèi)空氣與水的熱濕交換，水溫降也截止大。但是，過(guò)分增大噴嘴間距及噴壓并無(wú)好處，將帶來(lái)塔尺寸的增大、初投資及能耗的增加。綜合試驗(yàn)結(jié)果，建議噴射塔的K×S值取280