本發(fā)明涉及一種無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置及其流量調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)正面臨著一場以節(jié)能減排為核心的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的冷卻塔噴淋系統(tǒng)(也即配水系統(tǒng))在設(shè)計(jì)中認(rèn)定的作用由一般的輔助作用提高到了主要作用。噴淋系統(tǒng)的主要設(shè)備裝置是噴濺裝置。噴濺過程的冷卻作用在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程中被認(rèn)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(qū)(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(tài)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(jīng)長度來估算或通過實(shí)驗(yàn)而得到的，其噴濺的優(yōu)劣程度被忽略了；另外，在工業(yè)塔實(shí)踐中，一旦噴濺裝置的流量被計(jì)算確定，在運(yùn)行中就不得再更改，除非停機(jī)后進(jìn)行更換。而實(shí)際運(yùn)行時，夏季和冬春季運(yùn)行流量是不一樣的，由于土建質(zhì)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(jì)算后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(diào)整流量，必須拆下總成更換噴嘴(也稱作噴芯)，而在運(yùn)行時是不可能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的。因此探求一種能自由調(diào)節(jié)流量的噴濺裝置很有必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一個目的是提供一種可以無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種無級調(diào)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(cè)部和底部分別設(shè)置有進(jìn)水口和出水口；所述噴嘴設(shè)置在蝸殼的出水口處；所述主軸的上部設(shè)置在蝸殼內(nèi)，下部連接濺水盤；還包括設(shè)置于蝸殼內(nèi)部的流量調(diào)節(jié)組件；所述流量調(diào)節(jié)組件包括連為一體的螺桿和錐體管芯；所述錐體管芯設(shè)置于螺桿的下端，可隨著螺桿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(diào)節(jié)組件還包括設(shè)置在蝸殼上的調(diào)節(jié)座；所述調(diào)節(jié)座上設(shè)置螺紋，用于與螺桿的螺紋嚙合。
所述流量調(diào)節(jié)組件還包括用于固定螺桿的螺帽。
所述調(diào)節(jié)座上刻有基準(zhǔn)線，該基準(zhǔn)線代表錐體管芯的尖端與出口平面位于同一平面的位置。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的流量調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：
步驟一、采用前述所述的無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置；
步驟二、確定生產(chǎn)的無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的螺桿的螺距為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(dāng)錐體管芯的尖端與出口平面位于同一平面后，繼續(xù)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(jì)算出此時的實(shí)際噴嘴出口出水面積sy，得到下降1～n個螺距時的n個實(shí)際噴嘴出水口面積sy，n為自然數(shù)；
步驟三、用算式qy＝μ·sy·√2gh·3600計(jì)算下降1～n個螺距時的n個實(shí)際噴嘴出水流量qy，n為自然數(shù)，μ為流量系數(shù)，g為重力加速度，h為噴嘴工作水頭米數(shù)；將該無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的n個流量調(diào)節(jié)組件移動時的實(shí)際噴嘴出水流量qy制成表格；
步驟四、運(yùn)行時根據(jù)工況需要隨時調(diào)整流量調(diào)節(jié)組件5的螺桿51的上下位置，進(jìn)而調(diào)整噴嘴出水流量q。
本發(fā)明的原理是：
噴嘴的出水流量計(jì)算公式采用短管出流公式：
q＝μ·1/4π(d)2·√2gh·3600
式中：q為流量(m3/h)；μ為流量系數(shù)；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(guān)系，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(fā)明的技術(shù)原理就在于通過增減噴嘴的出水面積來達(dá)到調(diào)節(jié)流量的大小。假設(shè)噴嘴的出口面積按最大流量設(shè)計(jì)為sd，上述的錐體芯管置于噴嘴的中心，并通過螺桿的作用可以上下移動，當(dāng)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(dāng)錐體芯管繼續(xù)往下，其與噴嘴出口在同一平面時的截面形成一個環(huán)形，設(shè)錐體的截面積為sj，這時的出水面積為qsd-qsj。
設(shè)螺桿螺距為h，錐體芯管的的中心角為α，當(dāng)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(dāng)旋動螺桿使錐體芯管下移c個h，令ch＝y(tǒng)，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(shí)際面積為sd0-1/4π[tg(α/2)y]2，其中：sd0＝1/4π(d)2，設(shè)噴嘴出口的出水實(shí)際面積為sy，則有
sy＝1/4π(d)2-1/4π[tg(α/2)y]2
由于噴嘴的流量公式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(shí)際噴嘴出水流量qy＝μ·sy·√2gh·3600，確定螺距和中心角就可以計(jì)算出來。
采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明帶來的積極的效果為：本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的噴濺裝置流量調(diào)整方式，不再需要停機(jī)調(diào)整，通過旋動調(diào)節(jié)螺桿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(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，拆卸安裝過程便捷，能極大地節(jié)省成本，而且可以在線調(diào)整，不需要停機(jī)。調(diào)節(jié)座是和蝸殼自成一體的，調(diào)節(jié)座設(shè)有內(nèi)螺紋，螺桿設(shè)有外螺紋，螺桿每旋動一個角度，都將會使錐體芯管升高或降低某個高度，并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(dá)到調(diào)整噴嘴出口的流量，螺母在螺桿旋動到適當(dāng)位置時加以旋緊，以保證螺桿的高度穩(wěn)定。
附圖說明
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標(biāo)號為：
蝸殼1、噴嘴2、主軸3、濺水盤4、流量調(diào)節(jié)組件5、螺桿51、錐體管芯52、調(diào)節(jié)座53、螺帽54。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)
見圖1，本實(shí)施例的一種無級調(diào)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(shè)置于蝸殼1內(nèi)部的流量調(diào)節(jié)組件5；蝸殼1的側(cè)部和底部分別設(shè)置有進(jìn)水口和出水口；噴嘴2設(shè)置在蝸殼1的出水口處；主軸2的上部設(shè)置在蝸殼1內(nèi)，下部連接濺水盤4；流量調(diào)節(jié)組件5包括連為一體的螺桿51和錐體管芯52；錐體管芯52設(shè)置于螺桿51的下端，可隨著螺桿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(diào)節(jié)組件5還包括設(shè)置在蝸殼1上的調(diào)節(jié)座53；調(diào)節(jié)座53上設(shè)置螺紋，用于與螺桿51的螺紋嚙合。流量調(diào)節(jié)組件5還包括用于固定螺桿51的螺帽54。調(diào)節(jié)座53上刻有基準(zhǔn)線，該基準(zhǔn)線代表錐體管芯52的尖端與出口平面21位于同一平面的位置。
無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的流量調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：
步驟一、按照圖1確定無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的結(jié)構(gòu)；
步驟二、確定生產(chǎn)的無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的螺桿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(dāng)錐體管芯52的尖端與出口平面21位于同一平面后，繼續(xù)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(jì)算出此時的實(shí)際噴嘴出口出水面積sy，得到下降1～n個螺距時的n個實(shí)際噴嘴出水口面積sy，n為自然數(shù)；
步驟三、用算式q＝μ·sy·√2gh·3600m3/h計(jì)算下降1～n個螺距時的n個噴嘴實(shí)際出水流量qy，n為自然數(shù)，μ為流量系數(shù)，g為重力加速度，h為噴嘴工作水頭米數(shù)；將該無級調(diào)量的冷卻塔噴濺裝置的n個流量調(diào)節(jié)組件移動時的噴嘴實(shí)際出水流量qy制成表格；
步驟四、運(yùn)行時根據(jù)工況需要隨時調(diào)整流量調(diào)節(jié)組件5的螺桿51的上下位置，進(jìn)而調(diào)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(jì)算結(jié)果：當(dāng)旋動螺桿51使錐體芯管52下移1mm時，噴嘴的流量為44m3/h.
如果螺距設(shè)計(jì)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(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。