冷卻塔工作原理圖(冷卻塔工作原理示意圖)

試驗證明：單只臺冷卻塔平面圖形較合理的是圓形塔或接近于圓的多邊形塔，多格臺組合冷卻塔可采用正方形或矩形，其邊長比不大于4∶3。在此情況下單格冷卻塔的氣體動力阻力與多格的相比，在其他條件相同時，要小10%～20%。對于同樣面積的冷卻塔，其平面形狀對阻力系數的影響見表7-10。其中8邊形冷卻塔的阻力系數取100%為相對值計。

1、選型要求用于冷卻塔內推動風機轉動的水輪機，由于冷卻塔本身要求和條件的限制，不是上述介紹的水輪機均可適用，而應根據要求進行分析研究后選型。用于冷卻塔水輪機的基本要求為：1水頭H低、流量Q小。冷卻塔的大小是由循環冷卻水量來決定的，一般在100～3000th，再小的有50～30th等，再大的有4000th。這按秒流量計一般為0、0278～0、833ts。與水力發電的水量相比，是很小的流量；從水頭來看，用于冷卻塔的水輪機水頭是利用提升水泵的富余水頭，其可利用水頭的范圍為H=4～20m，通常為5～15m，這與水力發電的峽谷、庫區等水位小得多。因此，用于水動風機冷卻塔的水輪機，應是低水頭、小流量的水輪機才能符合要求。高水頭大流量的肯定不適用。2體積小，阻力少冷卻塔中風機的軸功率等于風經過冷卻塔各部分阻力的總和。風機設在風筒下部始端，原用電動機帶動風機時，風機由設在風筒頂端的支架固定。現采用水輪機驅動風機，水輪機設在冷卻塔配水管以上由中間進水管頂端，水輪機立軸與風機相連接，省去了原來的風機支架，水輪機、風機的重量均由中間進水管承受。省去了風機支架，減少了支架的通風阻力，但增設了水輪機，則增加了水輪機的阻力，如水輪機體積大，則阻力也增大，故要求水輪機體積盡可能小，以減小阻力，有利于驅動水輪機。3能耗省、效率高水泵的剩余富余水頭是有限的，要用來推動水輪機驅動風機轉動，達到設計的轉速和風量，這就要求充分地利用富余水頭的能量，水輪機的轉輪要輕，阻力要小，能耗要省。同時要求水輪機的效率要高，盡可能達到80%以上，以提高水輪機的有效軸功率。4立軸式安裝風機葉片處在同一水平面，風機軸與葉片垂直，而水輪機必須是立軸式布置，而且應是小型水輪機。立軸布置還可以降低進水管水頭損失，提高水輪機效率。5便于安裝維護水輪機是金屬體，有一定的重量，又安裝在冷卻塔內上部正中，因此有一定的難度。小塔的水輪機可能人工就位安裝，但大塔的水輪機必須用機械吊裝就位，故要求水輪機重量輕、便于安裝。同時水輪機位于塔內上部，投入運行后維護修理很不方便，所以維護修理要少、工作量要小。還有其他方面的要求，不多論述了。2、水輪機選型根據上述要求，對照表821中水輪機形式和適用的水頭范圍，只有反擊式中的軸流式、貫流式和沖擊式中雙擊式符合水動風機水輪機選型范圍，故其他形式一律不予考慮。反擊式水輪機的水流始終是連續充滿整個轉輪的有壓流動。軸流式水輪機的常用水頭范圍為3～50m，符合水動風機水輪機的要求，但它適用于大流量，在大型水電站中使用，其模型水輪機流量為0、835m3s和1、236m3s。而3000th冷卻塔的流量為0、833m3s，軸流式水輪機在實際應用中的流量均10m3s，因此不宜用作水動風機水輪機。貫流式水輪機的適應水頭為2～30m，很適用于水動風機水輪機，但是貫流式水輪機的主軸都采用臥軸布置形式，如要布置成立軸式，則增加結構的復雜性，而在冷卻塔內安裝則要求簡單、體積小，故基本上不考慮。這樣只剩下沖擊式中的雙擊式水輪機見圖8-7，其適應水頭為5～100m，水動風機水輪機的水頭在此范圍內。其比轉速ns=35～150，甚至更高，比轉速也稱比速，其含義是：在1m水頭下，產生1kW功率時的水輪機轉速。比轉速ns是一個綜合性參數，它集中反映了水輪機的轉速n、水頭H和出力N之間的關系，表示一個水輪機系列的特征。在水頭和出力相同的情況下，ns愈大，轉速n愈大，則機組尺寸愈小，機組造價低；在水頭和轉輪直徑相同的情況下，ns大的水輪機可發出更多的出力即出力大。在沖擊式水輪機中，單噴嘴水斗式水輪機比轉速≤30；斜擊式水輪機ns=30～70；而雙擊式水輪機ns為最高。而且適用于發電量1000kW以下，即流量Q小，適應冷卻塔的水流量。同時雙擊式水輪機兩次沖擊轉輪上葉片轉動葉輪，結構也簡單，便于制作。綜合上述，選用沖擊式中的雙擊式水輪機作為水動風機水輪機，但根據冷卻塔的特點和需要，在現雙擊式水輪機基礎上進行適當而必要的改進和提高，如各種類型的冷卻塔，其冷卻水量和富余水頭基本上是不變的；雙擊式水輪機的轉輪始終處于大氣中，在噴嘴射流沖擊輪葉的整個過程中，射流內的壓力基本不變，近似為大氣壓。這對于冷卻塔中槽式、池式配水系統來說是符合的，但對管式配水系統來說，配水管內也是有壓的，即水流通過轉輪葉片流道及進口與出口始終是連續的有壓流動，這又是反擊式水輪機的特性，故對雙擊式水輪機用于冷卻塔水動風機中需進行改進和重新設計。結合圖8-7，因水泵富余水頭H和冷卻水量Q基本上是不變的，不存在流量和壓力的調節，故可取消調節閘板3和舵輪4；噴嘴為矩形過水斷面，斷面的大小決定于流速V的大小，有利于高速射流的動能傳遞給輪葉，驅動轉輪按設計轉速n轉動；為提高效率，應適當增加葉片，并把葉片形狀做成漸開線形等。

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文章關鍵詞: 水輪機 風機 阻力 流量