冷却塔工作原理图(冷却塔工作原理示意图)

试验证明：单只台冷却塔平面图形较合理的是圆形塔或接近于圆的多边形塔，多格台组合冷却塔可采用正方形或矩形，其边长比不大于4∶3。在此情况下单格冷却塔的气体动力阻力与多格的相比，在其他条件相同时，要小10%～20%。对于同样面积的冷却塔，其平面形状对阻力系数的影响见表7-10。其中8边形冷却塔的阻力系数取100%为相对值计。

1、选型要求用于冷却塔内推动风机转动的水轮机，由于冷却塔本身要求和条件的限制，不是上述介绍的水轮机均可适用，而应根据要求进行分析研究后选型。用于冷却塔水轮机的基本要求为：1水头H低、流量Q小。冷却塔的大小是由循环冷却水量来决定的，一般在100～3000th，再小的有50～30th等，再大的有4000th。这按秒流量计一般为0、0278～0、833ts。与水力发电的水量相比，是很小的流量；从水头来看，用于冷却塔的水轮机水头是利用提升水泵的富余水头，其可利用水头的范围为H=4～20m，通常为5～15m，这与水力发电的峡谷、库区等水位小得多。因此，用于水动风机冷却塔的水轮机，应是低水头、小流量的水轮机才能符合要求。高水头大流量的肯定不适用。2体积小，阻力少冷却塔中风机的轴功率等于风经过冷却塔各部分阻力的总和。风机设在风筒下部始端，原用电动机带动风机时，风机由设在风筒顶端的支架固定。现采用水轮机驱动风机，水轮机设在冷却塔配水管以上由中间进水管顶端，水轮机立轴与风机相连接，省去了原来的风机支架，水轮机、风机的重量均由中间进水管承受。省去了风机支架，减少了支架的通风阻力，但增设了水轮机，则增加了水轮机的阻力，如水轮机体积大，则阻力也增大，故要求水轮机体积尽可能小，以减小阻力，有利于驱动水轮机。3能耗省、效率高水泵的剩余富余水头是有限的，要用来推动水轮机驱动风机转动，达到设计的转速和风量，这就要求充分地利用富余水头的能量，水轮机的转轮要轻，阻力要小，能耗要省。同时要求水轮机的效率要高，尽可能达到80%以上，以提高水轮机的有效轴功率。4立轴式安装风机叶片处在同一水平面，风机轴与叶片垂直，而水轮机必须是立轴式布置，而且应是小型水轮机。立轴布置还可以降低进水管水头损失，提高水轮机效率。5便于安装维护水轮机是金属体，有一定的重量，又安装在冷却塔内上部正中，因此有一定的难度。小塔的水轮机可能人工就位安装，但大塔的水轮机必须用机械吊装就位，故要求水轮机重量轻、便于安装。同时水轮机位于塔内上部，投入运行后维护修理很不方便，所以维护修理要少、工作量要小。还有其他方面的要求，不多论述了。2、水轮机选型根据上述要求，对照表821中水轮机形式和适用的水头范围，只有反击式中的轴流式、贯流式和冲击式中双击式符合水动风机水轮机选型范围，故其他形式一律不予考虑。反击式水轮机的水流始终是连续充满整个转轮的有压流动。轴流式水轮机的常用水头范围为3～50m，符合水动风机水轮机的要求，但它适用于大流量，在大型水电站中使用，其模型水轮机流量为0、835m3s和1、236m3s。而3000th冷却塔的流量为0、833m3s，轴流式水轮机在实际应用中的流量均10m3s，因此不宜用作水动风机水轮机。贯流式水轮机的适应水头为2～30m，很适用于水动风机水轮机，但是贯流式水轮机的主轴都采用卧轴布置形式，如要布置成立轴式，则增加结构的复杂性，而在冷却塔内安装则要求简单、体积小，故基本上不考虑。这样只剩下冲击式中的双击式水轮机见图8-7，其适应水头为5～100m，水动风机水轮机的水头在此范围内。其比转速ns=35～150，甚至更高，比转速也称比速，其含义是：在1m水头下，产生1kW功率时的水轮机转速。比转速ns是一个综合性参数，它集中反映了水轮机的转速n、水头H和出力N之间的关系，表示一个水轮机系列的特征。在水头和出力相同的情况下，ns愈大，转速n愈大，则机组尺寸愈小，机组造价低；在水头和转轮直径相同的情况下，ns大的水轮机可发出更多的出力即出力大。在冲击式水轮机中，单喷嘴水斗式水轮机比转速≤30；斜击式水轮机ns=30～70；而双击式水轮机ns为最高。而且适用于发电量1000kW以下，即流量Q小，适应冷却塔的水流量。同时双击式水轮机两次冲击转轮上叶片转动叶轮，结构也简单，便于制作。综合上述，选用冲击式中的双击式水轮机作为水动风机水轮机，但根据冷却塔的特点和需要，在现双击式水轮机基础上进行适当而必要的改进和提高，如各种类型的冷却塔，其冷却水量和富余水头基本上是不变的；双击式水轮机的转轮始终处于大气中，在喷嘴射流冲击轮叶的整个过程中，射流内的压力基本不变，近似为大气压。这对于冷却塔中槽式、池式配水系统来说是符合的，但对管式配水系统来说，配水管内也是有压的，即水流通过转轮叶片流道及进口与出口始终是连续的有压流动，这又是反击式水轮机的特性，故对双击式水轮机用于冷却塔水动风机中需进行改进和重新设计。结合图8-7，因水泵富余水头H和冷却水量Q基本上是不变的，不存在流量和压力的调节，故可取消调节闸板3和舵轮4；喷嘴为矩形过水断面，断面的大小决定于流速V的大小，有利于高速射流的动能传递给轮叶，驱动转轮按设计转速n转动；为提高效率，应适当增加叶片，并把叶片形状做成渐开线形等。

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文章关键词: 水轮机 风机 阻力 流量