专利名称：逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却塔的模拟实验装置，尤其是指一种逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置。
背景技术：
逆流式自然通风湿式冷却塔(以下简称自然塔)广泛的应用于国民经济的诸多部门，主要有电力、石油、化工等，其作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气直接接触进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。这种类型冷却塔通风筒常采用 双曲线形，用钢筋混凝土浇制，塔筒底部为进风口，空气从进风口进入塔体，穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填料，再从塔筒出口流出。自然塔淋水面积是指冷却塔内“填料区顶部”的断面面积，按淋水面积冷却塔可初步划分为小型塔A < 4000m2中型塔4000m2 彡 A < 7000m2大型塔7000m2 彡 A < 12000m2超大型塔A彡12000m2 (塔底部直径D > 110m、进风口高度h > Ilm)在自然塔中，热水经填料后成雨状落入集水池，因此通常将填料以下，水池水面以上的部分称为雨区。雨区在冷却塔整个冷却量中所占的比例不是很大，但其通风阻力占整个冷却塔阻力的一半以上。雨区阻力的模拟试验研究是几十年来在不断探索的难点。冷却塔雨区阻力的计算关键点在于雨滴的当量直径的确定，雨区雨滴的运动是一个复杂的过程，要想求得雨滴的速度，首先需要对雨滴进行简化，为此把雨滴简化为刚性球，这样通过求解雨滴的运动方程即可求解出雨滴的运动速度，但是雨滴简化为刚性球后，雨滴当量直径的大小是未知的，需要通过试验来求得。如图I所示，现有技术的自然塔雨区阻力模拟试验装置淋水高度不能调节，只能测试单一高度下的阻力特性，而单一数据难以为总结规律提供依据，试验结果精度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其能够克服现有技术的缺陷，其淋水高度能够调节，以满足测试不同高度下的阻力特性的试验，并且可以适用于测试超大型自然塔的阻力特性试验。本发明的目的是这样实现的一种逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其包括有雨区及尾风段，所述雨区包括上下设置的淋雨装置及集水池，所述雨区的一侧为进风口，另一侧为出风口，所述尾风段与所述雨区的出风口连通，所述淋雨装置与所述集水池之间设有接水平台，所述接水平台上或边缘处设有流水间隙，所述接水平台能够上下移动调节雨区的淋水高度。
通过调节所述接水平台高度，改变雨区的淋水高度，扩大本模拟试验装置的模拟试验范围，适用于测试不同淋水高度的阻力特性，为试验提供具有有力的测试数据，具有较强的经济性和实用性。在其中一个实施例中，所述淋雨装置包括有配水装置及填料层，所述填料层设于所述配水装置的下方，通过配水水管给所述配水装置配水，且在所述配水水管上设有阀门。在模拟淋雨时，配水装置内的水通过所述填料层之后再落到接水平台，淋水特性与实际冷却塔雨区淋水特性差异�。匝榻峁既�。在其中一个实施例中，所述配水装置包括至少一个配水槽，所述配水槽的底部为穿孔孔板，水经过穿孔孔板上的孔淋水到所述填料层内。所述配水槽的数量可根据需要的淋水深度来确定，满足不同环境的试验。在其中一个实施例中，所述配水槽的数量为四个，使用者可根据调节所述配水水管阀门的开度来调节配水槽的工作情况，改变淋水深度。 在其中一个实施例中，所述淋雨装置还包括有至少一个水泵及控制装置，所述水泵与所述控制装置连接，所述水泵设于所述集水池内，所述水泵与所述配水水管通过连接水管连接。通过所述配水水管及所述连接水管，再通过所述水泵的作用形成水路循环回路，使所述集水池内的水进行重复利用，节省水力资源，缩减成本。在其中一个实施例中，所述淋雨装置还包括有流量控制装置，所述流量控制装置设于所述连接水管上，通过控制所述流量控制装置，确定流入所述配水装置的水量，并通过所述配水水管上的阀门与所述流量控制装置的结合，来控制淋水密度。在其中一个实施例中，所述尾风段呈漏斗状，所述尾风段的入口直径与所述雨区的出风口直径相匹配，并与所述雨区的出风口连接，在所述尾风段的出风口处安装有风机，所述风机与所述控制装置连接。气流经过雨区之后直接从所述尾风段排出，流态佳，便于气流顺畅排出，更接近冷却塔雨区的实际情况。在其中一个实施例中，所述尾风段的出风口位于所述尾风段的上部。由于气流主要从尾风段的上部流出，将尾风段的出风口设置于尾风段的上方，能够确保气流流态平稳。在其中一个实施例中，所述雨区的进风口断面、所述雨区的出风口断面分别设有进口测压装置、出口测压装置，所述进口测压装置、所述出口测压装置均分布于所述淋水装置与所述集水池之间，并均设置有多个测压管。在试验时，直接读取所述出口测压装置和进口测压装置的压力值，通过所述出口测压装置与所述进口测压装置压力值的差值计算出经过雨区前后过流断面的能量损失，获得阻力值。在其中一个实施例中，所述雨区的出风口断面还设有收水器，所述收水器设于所述雨区与所述出口测压装置之间。所述收水器能够吸收雨区的水滴，使所述出口测压装置能够准确的测出风经过雨区之后的压力损失，试验结果更接近实际数值。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果(I)通过在所述淋雨装置与所述集水池之间设置接水平台，调节接水平台的高度即能达到调节淋水高度的目的，满足测试不同淋水高度的阻力特性的要求。(2)通过控制设置于所述配水水管上的阀门的开启，控制所述配水装置的运行情况，使四个配水槽不运行、个别运行或同时运行，来达到淋水深度的调节。(3)通过阀门和电磁流量计来实现水量的调节。在确定淋水密度后，对应不同淋水宽度有不同的电磁流量计读数，调整阀门开度同时观察电磁流量计读数，当电磁流量计读数为目标读数时停止调整阀门开度，此时淋水密度即为目标淋水密度。综上所述，本发明逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置结构简单、造价低，可精确模拟超大型冷却塔雨区不同淋水高度的实际雨滴状态，测试精度高；并实现试验用水的循环利用，节省水资源。
图I为本发明逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置的结构示意图；图2为本发明逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置的试验操作流程图。
具体实施例方式本发明逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置(以下简称本模拟试验装置)，其整体采用模板粘结形成，在使用时，为了加强其强度，可采用脚手架等固定装置进行固定。为了便于测试，在本模拟试验装置外侧可采用木板搭建测试平台及检查通道，便于工作人员行走、操作。如图I所示，本模拟试验装置包括有雨区及尾风段11，所述雨区的一侧为进风口，另一侧为出风口，所述尾风段11与所述雨区的出风口连通。所述雨区包括有淋雨装置、接水平台12及集水池13，所述淋雨装置垂直设于所述集水池13的上方，所述接水平台12固定于所述淋雨装置及所述集水池13之间，所述接水平台12上或边缘处设有流水间隙。水从所述淋雨装置淋下后，直接落入到所述接水平台12上，再通过流水间隙落入到所述集水池13内，所述淋雨装置与所述接水平台12之间的高度即为雨区的淋水高度。需要改变雨区的淋水高度时，即可通过改变所述接水平台12的固定高度来实现，本模拟试验装置能够适用于超大型冷却塔的实验要求，适用于测试不同淋水高度的阻力特性，为试验提供具有有力的测试数据，具有较强的经济性和实用性。在本实施例中，所述淋雨装置与所述集水池13之间的高度为15米，因此，本模拟试验装置的雨区的高度模拟试验范围为0 15米。所述淋雨装置包括有配水装置14及填料层15，所述填料层15设于所述配水装置14的下方，通过配水水管16给所述配水装置14配水，且在所述配水水管16上配水阀门17。在模拟淋雨时，配水装置14内的水通过所述填料层15之后再落入到所述接水平台12上，雨区的淋水特性与实际冷却塔雨区淋水特性差异�。匝榻峁既�。在本实施例中，所述配水装置14包括四个配水槽，四个配水槽并排设置，所述配水槽的底部为穿孔孔板，水经过穿孔孔板上的孔淋水到所述填料层15内。所述配水槽的数量可根据需要的淋水深度来确定，满足不同环境的试验。与每一个所述配水槽连通的配水水管16均设有阀门17，可通过控制所述阀门17的开度来控制所述配水槽内的水量，以达到淋水量及淋水深度的控制。例如，本实施例的四个配水槽，每个配水槽的宽度为2. 0米，那么，四个配水槽的总宽度为8. 0米，通过控制四个阀门17的开启或关闭实现2. 0米、4. 0米、6. 0米及8. 0米的淋水深度的调节。所述淋雨装置还包括有两个水泵18、两个流量控制装置20及控制装置。两个所述水泵18与所述控制装置连接，所述水泵18设于所述集水池13内，两个所述水泵18与所述配水水管16通过连接水管19连接；而两个所述流量控制装置20分别设于所述连接水管19上，并位于所述集水池13内，用于控制进入所述配水槽的水量。通过所述配水水管16及所述连接水管19，再通过所述水泵18形成水路循环回路，将所述集水池13内的水进行重复利用，节省水力资源，缩减成本。实际运行中，通过控制所述流量控制装置20，确定流入所述配水装置14的水量，并通过所述配水水管16上的阀门17与所述流量控制装置20的结合，来控制淋水密度。在本发明中，淋水密度的变化范围为5 20m3/(m2 h)。在本实施例中，所述流量控制装置20为电磁流量计。为了便于测出雨区的阻力(及风通过所述雨区的压力损失)，所述雨区的进风口断面、所述雨区的出风口断面分别设有进口测压装置21、出口测压装置22，所述进口测压装置21、所述出口测压装置22均分布于所述淋水装置与所述集水池13之间，并均设置有多个测压管23。
所述进口测压装置21的设置方式与所述出口测压装置22的设置方式相同，本实施例以所述进口测压装置21为例，所述进口测压装置21上设有14个测压管23，14个测压管均匀分布于所述淋雨装置与所述集水池13之间，每一个测压管23间距为I米，且测压管23与进风口断面垂直。在试验时，直接读取所述出口测压装置22和进口测压装置21的压力值，通过所述出口测压装置22与所述进口测压装置21压力值的差值计算出经过雨区前后过流断面的能量损失，获得阻力值。所述雨区的出风口断面还设有收水器24，所述收水器24设于所述雨区与所述出口测压装置22之间，且所述收水器24位于所述淋雨装置与所述集水池13之间，高度与雨区的高度相同，同样为15米。所述收水器24能够吸收雨区的水滴，避免漂滴损失，使所述出口测压装置22能够准确的测出风经过雨区之后的压力损失；同时，也可以使经过收水器24的风速更均匀，试验结果更接近实际数值。所述尾风段11呈漏斗状，且所述尾风段11的入口直径(即漏斗敞口处直径)与所述雨区的出风口直径相匹配(在本实施例中，所述尾风段11的直径即为15米)，并与所述雨区的出风口连接。在所述尾风段11的出风口处(即在所述漏斗的缩口处)安装有风机25，所述风机25与所述控制装置连接，所述控制装置连接有变频器，通过控制装置控制所述变频器来调节所述风机25的风量，风速可调节范围为0-3. 5m/s。本模拟试验装置的风量由所述风机25提供，外界空气从所述雨区的进风口被吸入，经过雨区之后，通过尾风段11，最后由所述风机25排出本模拟试验装置外。所述风机25的设置方式及工作原理已属于现有技术，本实施例在此不再赘述。在实际试验应用中，经过所述雨区的风主要从本模拟试验装置的上部通过，因此，将所述尾风段11的出风口设于所述尾风段11的上部，且所述尾风段11的上部坡度与所述尾风段11的下部坡度相比较平缓，从而能够确保尾风段11气流流态平稳。在试验时，首先根据试验需要的淋水高度固定好所述接水平台13 ;再通过所述电磁流量计20，所述阀门17调节进入所述配水槽的水量，将淋水密度调整到目标值，其中，还可通过控制所述阀门17的开启与关闭控制淋水宽度；下一步，调整所述风机25的频率，并获得风机25的通风量；读取所述进口测压装置21及所述出口测压装置22的压力值，通过计算，得出经过雨区之后的损失压力；重复上述步骤，获得不同淋水高度、淋水密度及淋水宽度的损失压力，最后得出最终试验数据。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其包括有雨区及尾风段，所述雨区包括上下设置的淋雨装置及集水池，所述雨区的一侧为进风口，另一侧为出风口，所述尾风段与所述雨区的出风口连通，其特征在于，所述淋雨装置与所述集水池之间设有接水平台，所述接水平台上或边缘处设有流水间隙，所述接水平台能够上下移动调节雨区的淋水高度。
2.根据权利要求I所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述淋雨装置包括有配水装置及填料层，所述填料层设于所述配水装置的下方，通过配水水管给所述配水装置配水，且在所述配水水管上设有阀门。
3.根据权利要求2所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述配水装置包括至少一个配水槽，所述配水槽的底部为穿孔孔板。
4.根据权利要求3所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述配水槽的数量为四个。
5.根据权利要求3所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述淋雨装置还包括有至少一个水泵及控制装置，所述水泵与所述控制装置连接，所述水泵设于所述集水池内，所述水泵与所述配水水管通过连接水管连接。
6.根据权利要求5所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述淋雨装置还包括有流量控制装置，所述流量控制装置设于所述连接水管上。
7.根据权利要求5所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述尾风段呈漏斗状，所述尾风段的入口直径与所述雨区的出风口直径相匹配，并与所述雨区的出风口连接，在所述尾风段的出风口处安装有风机，所述风机与所述控制装置连接。
8.根据权利要求7所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述尾风段的出风口位于所述尾风段的上部。
9.根据权利要求I所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述雨区的进风口断面、所述雨区的出风口断面分别垂直设有进口测压装置、出口测压装置，所述进口测压装置、所述出口测压装置均分布于所述淋水装置与所述集水池之间，并均设置有多个测压管。
10.根据权利要求9所述的逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其特征在于，所述雨区的出风口断面还设有收水器，所述收水器设于所述雨区与所述出口测压装置之间。
全文摘要
本发明公开了一种逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置，其包括有雨区及尾风段，所述雨区包括上下设置的淋雨装置及集水池，所述雨区的一侧为进风口，另一侧为出风口，所述尾风段与所述雨区的出风口连通，所述淋雨装置与所述集水池之间设有接水平台，所述接水平台上或边缘处设有流水间隙，所述接水平台能够上下移动调节雨区的淋水高度。本发明逆流式自然通风湿式冷却塔雨区阻力模拟试验装置能够实现淋水高度的自由调节，适用于测试不同淋水高度的阻力特性，能够适用于超大型冷却塔的试验需求，具有较高的经济性和实用性。
文档编号G01M99/00GK102798537SQ20121027033
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者杨志, 龙国庆, 汤东升, 毛卫兵, 罗必雄, 彭雪平, 乔旭斌, 匡俊, 李波, 朱嵩 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院
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