用於乾濕式冷卻塔消霧的渦街混流器的製作方法

2023-06-13 23:47:54

本發明涉及乾濕式冷卻塔消霧處理技術，具體涉及一種用於乾濕式冷卻塔消霧的渦街混流器。

背景技術：

冷卻塔在冬季運行時，冷空氣在塔內與水換熱生成飽和溼熱空氣，經過冷卻塔出口排出後，與塔外冷空氣混合過程中，溫度降低，空氣中的氣態水蒸氣，會凝結生成很多微小水滴，形成霧。塔出口的霧會影響塔周邊的居民和交通的可見度，會造成周邊道路結冰，也影響景觀。為解決此問題，一般採用一種乾濕式的冷卻塔，如圖1所示。該型冷卻塔是在冷卻塔的收水器上部增設乾式散熱器，消霧時幹區進入塔內的空氣只是溫度升高，含溼量沒有增加。幹區熱空氣與冷卻塔填料換熱後的溼熱空氣經過混合，由風筒排出塔外。由於冷卻塔的溼熱空氣與幹空氣混合後，相對溼度減小，在塔外與冷空氣混合時就不會產生霧了。消霧效果的好壞除幹區設計合理外，主要是要求幹區的熱空氣與溼區溼熱空氣要混合均勻，若不均勻，則風筒出口就會出現局部出霧的現象。目前，乾濕式塔的混合器，多採用多孔介質布置在塔內，混合效果非常有限。

圖2是現有乾濕式冷卻塔的消霧原理圖。圖中a點為環境空氣的狀態，冷卻塔的溼區由於空氣與水發生熱質交換，溼區出口的空氣為狀態b的過飽和高溫空氣，幹區的空氣經過與散熱器換熱，空氣僅加熱，幹區出口為狀態c的乾熱空氣。b狀態的溼熱空氣和c狀態的乾熱空氣經過混合後形成狀態為d的不飽和熱空氣，由塔出口排出，最終與大氣摻混至狀態a。

技術實現要素：

針對乾濕式消霧塔的混合器混合效率低的問題，本發明提出一種利用卡門渦街原理使不同氣流混合均勻的混流器，可使幹區的熱空氣與溼區溼熱空氣間混合均勻，從而改善和避免冷卻塔風筒出口出現局部出霧的現象。

本發明提供的用於乾濕式冷卻塔消霧的渦街混流器，通過在冷卻塔的幹區與溼區的空氣的出口區域設置條型障礙物實現。所述的混流器包括兩排條型障礙物，兩排條型障礙物關於冷卻塔的垂直中軸平面左右對稱布置；條型障礙物為傾斜設置，與水平平面相交的銳角角度大於30度；條型障礙物設置在幹區換熱器進風口底部與風機進風斷面之間。各條型障礙物的橫截面的尺寸形狀均相同，位於同一排的相鄰條型障礙物的間距設置相同。

本發明的優點與積極效果在於：本發明利用卡門渦街原理，在冷卻塔的幹區與溼區的空氣的出口區域設置條型障礙物，使得幹區的熱空氣與溼區溼熱空氣在經過條型低阻力流體障礙物後形成卡門渦街，從而實現流體混合，混合成為濃度相對均勻的流體，避免冷卻塔風筒出口出現局部出霧的現象。

附圖說明

圖1是現有乾濕式消霧冷卻塔的示意圖；

圖2是消霧原理圖；

圖3是本發明在乾濕式冷卻塔中增設條型低阻力流體障礙物的實施方式一；

圖4是本發明在乾濕式冷卻塔中增設條型低阻力流體障礙物的實施方式二；

圖5是本發明實現卡門渦街的條型低阻力流體障礙物的多種截面的示意圖；

圖6是在冷卻塔中有無漩渦發生器塔口空氣含溼狀態的對比圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

乾濕式冷卻塔是兩個換熱區，幹區和溼區，幹區在上，風從幹區經過換熱進入冷卻塔中，與溼區的溼空氣摻混後，由風機排出。本發明用於乾濕式冷卻塔消霧的渦街混流器，在乾濕式冷卻塔的幹區內增設條型低阻力流體障礙物，由此進入幹區內的空氣繞障礙物後形成卡門渦街，卡門渦街實現幹區內流體的均勻充分混合。

本發明的混流器實現的關鍵之處在於條型障礙物的布置方式上。條型障礙物為杆狀物，斜布置於塔內，氣流通過它時產生渦街。具體地，所述混流器的特徵包括：關於冷卻塔的垂直中軸平面左右對稱布置兩排條型障礙物；條型障礙物為傾斜設置，與水平平面相交的角度大於30度；條型障礙物設置在幹區換熱器進風口底部與風機進風斷面之間，下端可起始於幹區換熱器進風口底部，上端要求低於風機進風斷面。

優選設置各條型障礙物的尺寸相同，位於同一排的相鄰條型障礙物的間距設置相同。

在冷卻塔中安裝條型障礙物，可以採用上面懸掛，下面設置支撐梁的方式，但具體安裝方式不做限定，只要條型障礙物的布置結構符合本發明所述要求即可。

本發明提供了兩種優選的布置方案，分別如圖3和圖4所示，圖中，(a)為正視圖，(b)為側視圖。

實施方式一：如圖3所示，渦街混流器設置在幹區靠下位置，條型障礙物設置為左右兩排，兩排條型障礙物關於冷卻塔的垂直中軸平面對稱，條型障礙物的下端位於幹區換熱器進風口底部靠近幹區側壁面的位置，上端低於風機進風斷面並靠近冷卻塔垂直中軸平面的位置。條型障礙物與水平平面相交的銳角角度大於30度。

條型障礙物的寬度l設置在[0.5米,1米]的範圍內。相鄰條型障礙物的間距s設置為l的0.8～1.2倍長。本實施例中選取的條型障礙物的截面為等腰三角形，圖中所示為等邊三角形，寬度l為三角形的邊長。

幹區的熱空氣與溼區的溼熱空氣在經過條型障礙物後形成卡門渦街，從濃度不均勻的流體，混合成為濃度相對均勻的流體，從而實現要求幹區的熱空氣與溼區溼熱空氣要混合均勻的目的。

實施方式二：如圖4所示，渦街混流器設置在幹區靠上位置，條型障礙物設置為左右兩排，兩排條型障礙物關於冷卻塔的垂直中軸平面對稱，條型障礙物的上端位於靠近風機進風斷面位置，下端位於靠近冷卻塔的垂直中軸平面的位置，且條型障礙物的上端相對於下端靠近幹區側壁面。條型障礙物與水平平面相交的銳角角度大於30度，條型障礙物與冷卻塔的垂直中軸平面的夾角控制在30～60度之間。

條型障礙物的寬度l設置在[0.5米,1米]的範圍內。相鄰條型障礙物的間距s設置為l的0.8～1.2倍長。本實施例中選取的條型障礙物的截面為等腰三角形，圖中為等邊三角形，寬度l為三角形的邊長。

幹區的熱空氣與溼區的溼熱空氣在經過條型障礙物後形成卡門渦街，從濃度不均勻的流體，混合成為濃度相對均勻的流體，從而實現要求幹區的熱空氣與溼區溼熱空氣要混合均勻的目的。

如圖5所示，本發明所使用的條型障礙物，截面形狀可以是圓形、橢圓形、菱形、矩形或三角形等等，可根據實際需要來設定形狀，設置為規則形狀，容易製造。

現有的乾濕式冷卻塔採用的多孔介質主要實現了流體的均流作用，流體在穿過介質後五漩渦發生。而採用本發明實現的渦街混流器，如圖5所示，濃度不均勻的流體在經過障礙物會發生卡門渦街，從而混為濃度相對均勻的流體，混流效果好。經實驗證明，有無漩渦發生在冷卻塔出口的空氣含溼狀態均勻性差別很大，如圖6所示，為塔口空氣的相對溼度沿徑向變化的曲線。圖6中，d表示冷卻塔的出口直徑，x表示塔口徑向位置，cf表示空氣相對溼度。從圖6可以看出，在無漩渦發生器時冷卻塔出口的空氣摻混不均勻，在塔口的中間位置空氣的相對溼度相對比較高，出塔後就容易形成可見霧。而在有漩渦發生器時，冷卻塔出口的空氣摻混均勻，塔口的空氣相對溼度在各處基本一致，這說明有漩渦發生時，在冷卻塔中流體混合的效果更好。