冷却塔布水器的优化设计_谷里鹏 - 副本

冷却塔布水器的优化设计谷里鹏!陈思浩!王耀斌!上海工程技术大学上海!#$#!摘要针对冷却塔布水管上端点喷孔的流量比中间喷孔的流量大的现象!提出了新的解释!认为是离心力产生的结果通过计算对比证实了这个解释!建立了以离心力存在条件下的冷却塔布水器优化设计的数学模型!特别适合设计直径大#转速快的旋转布水器!关键词冷却塔$生物滤池$布水器!中图分类号%&’(’$!##$(!!文献标识码)!文章编号$%%&’()#*%)%%$&!’%%&#’%*!#$%&’$’+,-./.0-,1234-2545.01/642/7843249020/6-.90,3:0,3,49-4490;/<8/1=0012-40/,490>0,42-;.-243=490./.0/66:-;;0249-,4900?420:/45(+4/6>3,6/1020149-4490.90,3:0,3,/6>-860175490>0,42/=8@-;=32>0(A9238@9>-;>8;-4/3,-,1>3,42-64!490=->4/6>3,=/2:01()-6013,490/,=020,>0!490:-490:-4-;:310;3=4901/642/78432/6>3,6428>401()5490:-490:-4-;:310;!234-251/642/78432/6-,3.4/:/B01106/@,=328,/=32:1/642/784/3,3=;/<8/1=0012-406(+4/606.0>/-;;568/4-7;0=32106/@,/,@4901/642/78432C/497/@1/-:0402-,12-./1234-4/3,-;6.001(()*+,%-#’>33;/,@43C02$42D;/,@=/;402$1/642/78432!#$%$&’((’)*+,-.//.#0/1(*)#/*23#./*,4..5*,+#.6’/E8F/.0,@!G90,H/9-3!I-,@J-37/,%!#$%#&’$&()*+&,-./0$%&$))*&$%1$234&)$4)!51$%1&!#$!6&$1&水处理工程布水器是冷却塔中的关键部件!其作用是将水均匀地分布到填料上!增大水气接触界面!使一部分水汽化!带走热量!起到降低水温的作用其造价不高但对冷却塔的冷却效率影响极大!有必要深入研究布水器的种类很多!有孔板式#排管式#溢流式#喷头式等!而应用最多的是旋转布水器文献(K)介绍了旋转布水器不同直径喷孔!在不同水压下每个喷孔的流量实测数据!由表K第#行可计算出中心的布水密度是边缘的K(L’倍这说明旋转布水器喷淋的均匀性问题仍然十分严重$如果把这个倍数降低一半!冷却效率会有可观的提高())!而不需要增加能量消耗文献(+)#(,)涉及到了布水器的结构改进和优化的定性分析!但不够深入和系统!是经验性的总结文献(&)-(#)讨论了优化和分布的均匀性问题!但缺乏对旋转的研究笔者以力矩平衡和流体力学平衡建立数学模型!并应用计算机进行模拟!反复迭代试差!进行精确计算!提高了液体分布的质量并改善了旋转的稳定性$布水器的结构及工作原理布水器的结构如图K所示其中!密封箱用以连接布水器的旋转部分和固定部分冷却水通过进水管流入布水管!然后通过布水管上的喷孔形成水流!洒在冷却塔的填料上由于喷孔的直径比较小!水流具有一定的速度!根据作用力与反作用力的原理!布水管受到与水流方向相反的作用力而旋转!使水流不停地分布到冷却塔的填料上图$旋转布水器结构示意布水器看似简单!但各部参数的确定十分重要!参数之间有一定的逻辑关系以下按设计步骤给出各参数的确定原则第)$卷第!期)%%$年!月工业水处理./0123456786394!4963:9/3;<7=)$><=!M07=!)%%$$#塔直径较大产生的现象!为了证明这个解释笔者用计算方法进行了验证计算过程如下!由图!在第!个喷孔处其质量为!##$#离心加速度为!$!!则离心力%$!为%$!&!’%($$)$!换算成液体压力为*!&%$!+%&!%($$’$!%&!($$!$!式中%*!&&&喷孔口液体压力!(#%$!&&&第!个喷孔处的离心力)#!&&&水密度*+,-#!#&&&分布管的截面积,’#(.&&&喷孔直径,#&&&分布管的角速度/(01#!&&&等圆环面积的外径,!设,!’,1(为喷孔的液体流速将液体压力换算成液体的动压头*!&!,!’’解出,!则,!&)*!#!!$$(.$!!!%对照表2可以看出上式’&(中各个变量的变化规律与实测值一致)3*+!越大流量越大#($越大流量差也越大#与压差成正比越大流量差也越大!这说明定性分析是成立的!为了保证结论的严密性再作以下定量分析!图$喷孔处液体所受的离心力示意任意一个喷孔的流量-!为喷孔的截面积乘喷孔的流速!因为流速