一種無級調量的冷卻塔噴濺裝置及其流量調節方法與流程
2023-05-21 14:16:36
本發明涉及一種無級調量的冷卻塔噴濺裝置及其流量調節方法。
背景技術：
當前，工業生產不可缺少的循環水冷卻系統正面臨著一場以節能減排為核心的技術革命，傳統的冷卻塔噴淋系統(也即配水系統)在設計中認定的作用由一般的輔助作用提高到了主要作用。噴淋系統的主要設備裝置是噴濺裝置。噴濺過程的冷卻作用在傳統設計規程中被認定為冷卻塔整體冷卻效率的20％，淋水填料的作用為冷卻塔整體冷卻效率的70％，還有10％為雨區(即填料底部以下至集水池的尾部)，但忽略了噴濺裝置噴濺狀態對淋水效果的影響，上述比例純碎是按照淋水在空中的流經長度來估算或通過實驗而得到的，其噴濺的優劣程度被忽略了；另外，在工業塔實踐中，一旦噴濺裝置的流量被計算確定，在運行中就不得再更改，除非停機後進行更換。而實際運行時，夏季和冬春季運行流量是不一樣的，由於土建質量的差異也會造成流量分配的不均勻、不合理，然而，目前所有噴濺裝置的流量都是通過計算後得出噴嘴的直徑來確定的，而噴嘴是必須事先與噴濺裝置總成裝配好的，如要調整流量，必須拆下總成更換噴嘴(也稱作噴芯)，而在運行時是不可能實現調節的。因此探求一種能自由調節流量的噴濺裝置很有必要。
技術實現要素：
本發明的第一個目的是提供一種可以無級調量的冷卻塔噴濺裝置
實現本發明目的的技術方案是一種無級調量的冷卻塔噴濺裝置，包括蝸殼、噴嘴、主軸和濺水盤；所述蝸殼的側部和底部分別設置有進水口和出水口；所述噴嘴設置在蝸殼的出水口處；所述主軸的上部設置在蝸殼內，下部連接濺水盤；還包括設置於蝸殼內部的流量調節組件；所述流量調節組件包括連為一體的螺杆和錐體管芯；所述錐體管芯設置於螺杆的下端，可隨著螺杆的向下移動切入噴嘴的出口平面而改變出口平面的大小。
所述流量調節組件還包括設置在蝸殼上的調節座；所述調節座上設置螺紋，用於與螺杆的螺紋嚙合。
所述流量調節組件還包括用於固定螺杆的螺帽。
所述調節座上刻有基準線，該基準線代表錐體管芯的尖端與出口平面位於同一平面的位置。
本發明的第二個目的是提供一種無級調量的冷卻塔噴濺裝置的流量調節方法，包括以下步驟：
步驟一、採用前述所述的無級調量的冷卻塔噴濺裝置；
步驟二、確定生產的無級調量的冷卻塔噴濺裝置的螺杆的螺距為h，錐體管芯的中心角為α，噴嘴的出口直徑為d0，出口平面的面積為sd0；當錐體管芯的尖端與出口平面位於同一平面後，繼續下降，每下降一個螺距，錐體管芯切入出口平面處的直徑為d1，計算出此時的實際噴嘴出口出水面積sy，得到下降1～n個螺距時的n個實際噴嘴出水口面積sy，n為自然數；
步驟三、用算式qy＝μ·sy·√2gh·3600計算下降1～n個螺距時的n個實際噴嘴出水流量qy，n為自然數，μ為流量係數，g為重力加速度，h為噴嘴工作水頭米數；將該無級調量的冷卻塔噴濺裝置的n個流量調節組件移動時的實際噴嘴出水流量qy製成表格；
步驟四、運行時根據工況需要隨時調整流量調節組件5的螺杆51的上下位置，進而調整噴嘴出水流量q。
本發明的原理是：
噴嘴的出水流量計算公式採用短管出流公式：
q＝μ·1/4π(d)2·√2gh·3600
式中：q為流量(m3/h)；μ為流量係數；d為噴嘴出口處直徑(m)；g為重力加速度；h為噴嘴工作水頭(m)。
從上面的公式可以看出，噴嘴的流量和噴嘴的直徑是成正比例關係，噴嘴的直徑越大，則噴嘴的出水面積越大，流量也就越大，本發明的技術原理就在於通過增減噴嘴的出水面積來達到調節流量的大小。假設噴嘴的出口面積按最大流量設計為sd，上述的錐體芯管置於噴嘴的中心，並通過螺杆的作用可以上下移動，當錐體芯管的下端和噴嘴出口平面持平時，其流量為qsd(此時為最大流量)，當錐體芯管繼續往下，其與噴嘴出口在同一平面時的截面形成一個環形，設錐體的截面積為sj，這時的出水面積為qsd-qsj。
設螺杆螺距為h，錐體芯管的的中心角為α，當錐體芯管的下端與出水平面持平時，噴嘴出口直徑為d0，出口面積為sd0，當旋動螺杆使錐體芯管下移c個h，令ch＝y，令錐體新館切入出口平面時的直徑為d1，半徑為x，x＝tg(α/2)y，則錐體芯管切入出口時的截面積為1/4π[tg(α/2)y]2，所以得到此時的噴嘴出口的出水實際面積為sd0-1/4π[tg(α/2)y]2，其中：sd0＝1/4π(d)2，設噴嘴出口的出水實際面積為sy，則有
sy＝1/4π(d)2-1/4π[tg(α/2)y]2
由於噴嘴的流量公式q＝μ·1/4π(d)2·√2gh·3600(m3/h)，其中1/4π(d)2為噴嘴出口平面面積，因此可以確定實際噴嘴出水流量qy＝μ·sy·√2gh·3600，確定螺距和中心角就可以計算出來。
採用了上述技術方案後，本發明帶來的積極的效果為：本發明改變了傳統的噴濺裝置流量調整方式，不再需要停機調整，通過旋動調節螺杆升高或降低錐體芯管的高度，改變錐體芯管和噴嘴出口平面的切入截面，從而改變噴嘴出口的出水面積，達到調節流量的目的，拆卸安裝過程便捷，能極大地節省成本，而且可以在線調整，不需要停機。調節座是和蝸殼自成一體的，調節座設有內螺紋，螺杆設有外螺紋，螺杆每旋動一個角度，都將會使錐體芯管升高或降低某個高度，並改變錐體芯管和噴嘴出口的水平切入截面，從而改變噴嘴出口的出水面積，最終達到調整噴嘴出口的流量，螺母在螺杆旋動到適當位置時加以旋緊，以保證螺杆的高度穩定。
附圖說明
為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
圖1為本發明的結構示意圖。
附圖中標號為：
蝸殼1、噴嘴2、主軸3、濺水盤4、流量調節組件5、螺杆51、錐體管芯52、調節座53、螺帽54。
具體實施方式
(實施例1)
見圖1，本實施例的一種無級調量的冷卻塔噴濺裝置，包括蝸殼1、噴嘴2、主軸3、濺水盤4和設置於蝸殼1內部的流量調節組件5；蝸殼1的側部和底部分別設置有進水口和出水口；噴嘴2設置在蝸殼1的出水口處；主軸2的上部設置在蝸殼1內，下部連接濺水盤4；流量調節組件5包括連為一體的螺杆51和錐體管芯52；錐體管芯52設置於螺杆51的下端，可隨著螺杆51的向下移動切入噴嘴2的出口平面21而改變出口平面21的大小。流量調節組件5還包括設置在蝸殼1上的調節座53；調節座53上設置螺紋，用於與螺杆51的螺紋嚙合。流量調節組件5還包括用於固定螺杆51的螺帽54。調節座53上刻有基準線，該基準線代表錐體管芯52的尖端與出口平面21位於同一平面的位置。
無級調量的冷卻塔噴濺裝置的流量調節方法，包括以下步驟：
步驟一、按照圖1確定無級調量的冷卻塔噴濺裝置的結構；
步驟二、確定生產的無級調量的冷卻塔噴濺裝置的螺杆51的螺距為h，錐體管芯52的中心角為α，噴嘴2的出口直徑為d0，出口平面21的面積為sd0；當錐體管芯52的尖端與出口平面21位於同一平面後，繼續下降，每下降一個螺距，錐體管芯52切入出口平面21處的直徑為d1，計算出此時的實際噴嘴出口出水面積sy，得到下降1～n個螺距時的n個實際噴嘴出水口面積sy，n為自然數；
步驟三、用算式q＝μ·sy·√2gh·3600m3/h計算下降1～n個螺距時的n個噴嘴實際出水流量qy，n為自然數，μ為流量係數，g為重力加速度，h為噴嘴工作水頭米數；將該無級調量的冷卻塔噴濺裝置的n個流量調節組件移動時的噴嘴實際出水流量qy製成表格；
步驟四、運行時根據工況需要隨時調整流量調節組件5的螺杆51的上下位置，進而調整噴嘴出水流量qy。
例：已知μ＝0.9，α＝300，d＝0.070m，h為0.001m，每下降一個螺距的y＝0.001m，h＝0.8，
則：qy＝0.9x{0.25x3.14x(0.07)2-0.25x3.14[tg(30/2)x0.001]2}·√2gh·3600
＝44(m3/h)。
計算結果：當旋動螺杆51使錐體芯管52下移1mm時，噴嘴的流量為44m3/h.
如果螺距設計為4mm，則這時的流量為：
q＝0.9x{0.25x3.14x(0.07)2-0.25x3.14[tg(30/2)x0.004]2}·√2gh·3600＝27.7(m3/h)。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。