本發(fā)明屬于冷卻塔用水輪機
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機。
背景技術(shù)：
：水動力冷卻塔用水輪機是利用工業(yè)冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)中的富余水頭驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)動的水輪機。在當(dāng)今節(jié)能減排、低碳生活、生態(tài)保護(hù)的時代背景下，具有無電力消耗特點的冷卻塔用水輪機被列為工業(yè)節(jié)能減排的典型代表，其節(jié)能效果十分顯著?，F(xiàn)有冷卻塔用水輪機的機型大多選擇超低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機，屬于水輪機拓展應(yīng)用的新生事物。但因冷卻塔用水輪機的開發(fā)技術(shù)還不成熟，專業(yè)人員仍然按照用于傳統(tǒng)水輪機理論來開發(fā)冷卻塔用水輪機，導(dǎo)致水能轉(zhuǎn)換率低，輸出功率小，冷卻塔的冷卻效果不佳。中國專利申請201310627136.0公開了一種“冷卻塔專用蝸殼混流式水輪機組”，該水輪機組包括蝸殼混流式水輪機、上部的風(fēng)機與下部的布水器三部分，雖然整個裝置沒有電力消耗、尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、運行維護(hù)方便，但還明顯存在結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理等問題，因此不具有對水能進(jìn)行多次能量轉(zhuǎn)換的功能。中國專利申請201220494837.2公開了“一種雙葉輪冷卻塔水輪機”，該水輪機的進(jìn)水管和機體連接為90度直角進(jìn)水，并設(shè)兩個葉輪，一個為死葉輪，一個為活葉輪。當(dāng)水進(jìn)入機體內(nèi)，先進(jìn)入死葉輪，然后由死葉輪向外噴水，從四周沖擊活葉輪進(jìn)行工作。雖然該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、且沒有電力消耗等優(yōu)點，但存在的明顯不足是無法實現(xiàn)對水能的多次能量轉(zhuǎn)換，以達(dá)到對其高效利用和提高水輪機輸出功率的目的。綜上所述，如何克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足成為當(dāng)今冷卻塔用水輪機領(lǐng)域中亟待解決的重點難題之一。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用水輪機，本發(fā)明能夠解決水流能多次能量轉(zhuǎn)換的難題，以實現(xiàn)對水流能的高效利用，提高冷卻塔的冷卻效果。根據(jù)本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機，包括蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪、出水管、支撐板、主軸、軸承組件、風(fēng)扇，其特征在于，還包括增能轉(zhuǎn)輪、所述增能轉(zhuǎn)輪位于基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪的出水口下方，增能轉(zhuǎn)輪通過法蘭與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪連接；增能轉(zhuǎn)輪包括對數(shù)螺旋形葉片和錐形圓管，其中：所述對數(shù)螺旋形葉片是根據(jù)對數(shù)螺旋線沿主軸的軸向逐漸拉伸呈空間交叉扭曲形狀并均勻分布設(shè)置在錐形圓管的周向內(nèi)壁上，以所述主軸為中心旋轉(zhuǎn)面的對數(shù)螺旋形葉片的各截面的交點為原點建立坐標(biāo)系，所述對數(shù)螺旋形葉片的中間截面型線特征點在直角坐標(biāo)系下的位置參數(shù)如表1-4所示，其中：以M1、M2、M3、M4分別表示四條型線，x1、x2、x3、x4分別為四條型線的橫坐標(biāo)，y1、y2、y3、y4分別為四條型線的縱坐標(biāo)；表1：單位：mm序號M1Z-X1M1Z-Y1序號M1F-X1M1F-Y1101-88-18.06111-88-12.14102-165.1229.64112-172.0513.22103-226.4515.38113-236.0932.64104-270.23-63.32114-282.41-46.19105-302.75-96.43115-317.1-98.34106-328.31-56.65116-344.44-70.47107-349.3226.86117-366.6512.22108-367.14118.13118-385.47108.62109-382.58191.59119-401.72188.02110-396.2234.23120-416234.23擬合后的兩條曲線方程分別為：M1的正面曲線方程：y＝-3×10-11x6-4×10-8x5-2×10-5x4-0.0047x3-0.5822x2-35.727x+879.3；M1的反面曲線方程:y＝-3×10-11x6-5×10-8x5-2×10-5x4-0.0067x3-0.9353x2-64.718x-1754.3；表2：單位：mm擬合后的兩條曲線方程分別為：M2的正面曲線方程：y＝-3×10-11x6-4×10-8x5-1×10-5x4-0.0017x3-0.1231x2+39.696x+2014.9；M2的反面曲線方程：y＝-4×10-11x6-6×10-8x5-3×10-5x4-0.0073x3-0.8918x2+49.468x-950.79；表3：單位：mm序號M3Z-X3M3Z-Y3序號M3F-X3M3F-Y3301-88.53-32.43311-88.32-24.46302-184.0374.28312-19462.55303-240.7-2.58313-255.1217.08304-279.49-158.85314-296.05-146.99305-308.75-192.59315-326.52-195.51306-332.17-94.28316-350.72-103.98307-351.6973.5317-379.7764.3308-368.41248.02318-387.87242.48309-383.02386.91319-402.79384.99310-396464.46320-416468.46擬合后的兩條曲線方程分別為：M3的正面曲線方程：y＝-4×10-11x6-5×10-8x5-2×10-5x4-0.0016x3+0.3115x2+67.336x+3200.9；M3的反面曲線方程：y＝-7×10-11x6-1×10-7x5-6×10-5x4-0.0188x3-2.9221x2-229.46x-7095.1；表4：單位：mm擬合后的兩條曲線方程分別為：M4的正面曲線方程：y＝-4×10-11x6-4×10-8x5-1×10-5x4+0.00x3+0.3115x2+67.336x+3200.9；M4的反面曲線方程：y＝-6×10-11x6-7×10-8x5-3×10-5x4-0.0066x3-0.42x2+20.566x+2182.7。本發(fā)明的實現(xiàn)原理是：針對用于水力發(fā)電的水輪機中尾水管具有導(dǎo)流和回收能量的作用，以及冷卻塔用水輪機中的水流量小、水頭低和尺寸小的難題，本發(fā)明是在冷卻塔用水輪機的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪的下方設(shè)置增能轉(zhuǎn)輪，該增能轉(zhuǎn)輪包括對數(shù)螺旋形葉片和錐形圓管，其中：所述對數(shù)螺旋形葉片是根據(jù)對數(shù)螺旋線沿主軸的軸向逐漸拉伸呈空間交叉扭曲形狀并均勻分布設(shè)置在錐形圓管的周向內(nèi)壁上，以所述主軸為中心旋轉(zhuǎn)面的對數(shù)螺旋形葉片的各截面的交點為原點建立坐標(biāo)系，這就使得對數(shù)螺旋形葉片能夠很好的克服水流阻力，發(fā)揮出最大的轉(zhuǎn)能；當(dāng)水流從蝸殼流過導(dǎo)葉后，依次對基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪和增能轉(zhuǎn)輪做功，水流出增能轉(zhuǎn)輪后，經(jīng)過錐形出水管再次進(jìn)入中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)。由于增能轉(zhuǎn)輪能夠?qū)⒘鞒龌A(chǔ)轉(zhuǎn)輪的水流的勢能再次轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機械能，從而很好地解決了水能多次能量轉(zhuǎn)換的難題，提高了水輪機的輸出功率，以增強冷卻塔的冷卻效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點在于：一是本發(fā)明提供了一種新型高效的冷卻塔用水輪機水力設(shè)計新方案，具體是在基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪水能利用的基礎(chǔ)上增設(shè)增能轉(zhuǎn)輪，使得在同等水頭和流量下，本發(fā)明水輪機對水流能轉(zhuǎn)換率在現(xiàn)有基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪的基礎(chǔ)上增加了14％，增能效果顯著，從而增強了冷卻塔的冷卻效果。二是本發(fā)明的采用的對數(shù)螺旋形葉片是根據(jù)對數(shù)螺旋線沿主軸的軸向逐漸拉伸呈空間交叉扭曲形狀并均勻分布設(shè)置在錐形圓管的周向內(nèi)壁上，大大減小了水力損失，提高了冷卻塔用水輪機的輸出功率。三是本發(fā)明的冷卻塔用水輪機運行穩(wěn)定，對水流能的轉(zhuǎn)換率高，廣泛適用于在潮流能、峽谷水力發(fā)電等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。附圖說明圖1為本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的增能轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的增能轉(zhuǎn)輪的對數(shù)螺旋形葉片的四個軸向截面剖面線相對位置的示意圖。圖4為本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的對數(shù)螺旋形葉片的對數(shù)螺線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的增能轉(zhuǎn)輪的對數(shù)螺旋形葉片的單葉片的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的增能轉(zhuǎn)輪的對數(shù)螺旋形葉片的雙葉片組合結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的編號說明：蝸殼1、導(dǎo)水機構(gòu)2、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3、增能轉(zhuǎn)輪4、對數(shù)螺旋形葉片5、錐形圓管6、出水管7、支撐板8、主軸9、軸承組合10、風(fēng)扇11。具體實施方式：下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例1。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機，包括蝸殼1、導(dǎo)水機構(gòu)2、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3、增能轉(zhuǎn)輪4、對數(shù)螺旋形葉片5、錐形圓管6、出水管7、支撐板8、主軸9、軸承組件10和風(fēng)扇11，所述導(dǎo)水機構(gòu)2豎直設(shè)置在蝸殼1的空腔中部，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3內(nèi)嵌于導(dǎo)水機構(gòu)2，所述增能轉(zhuǎn)輪4位于基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3的出水口下方，增能轉(zhuǎn)輪4通過法蘭與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3連接，增能轉(zhuǎn)輪4外壁設(shè)有錐形出水管6；增能轉(zhuǎn)輪4包括對數(shù)螺旋形葉片5和錐形圓管6，其中：所述對數(shù)螺旋形葉片5是根據(jù)對數(shù)螺旋線沿主軸9的軸向逐漸拉伸呈空間交叉扭曲形狀并均勻分布設(shè)置在錐形圓管6的周向內(nèi)壁上；所述支撐板8固定在蝸殼1上方，用于支撐主軸9、軸承組合10和風(fēng)扇11；所述主軸9與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3固連，主軸9穿過軸承組合10上部與風(fēng)扇11固連。本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的進(jìn)一步的優(yōu)選方案是：所述均勻分布設(shè)置在錐形圓管6的周向內(nèi)壁上的對數(shù)螺旋形葉片5的數(shù)量為2-4枚。所述增能轉(zhuǎn)輪4的進(jìn)水口與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3的出水口尺寸相等；所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3的葉片、增能轉(zhuǎn)輪4的對數(shù)螺旋形葉片5依次受水流沖擊而旋轉(zhuǎn)，同時將該旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給與之相連接的主軸9，帶動風(fēng)扇11轉(zhuǎn)動。所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6的進(jìn)水端與出水端均為圓形截面，所述圓形截面的擴散角度為63°。所述增能轉(zhuǎn)輪4的外部設(shè)有出水管7，所述出水管7的形狀為圓錐形，所述圓錐形截面的擴散角度為18°。實施例2。結(jié)合圖3，以所述主軸9為中心旋轉(zhuǎn)面的對數(shù)螺旋形葉片5的各截面的交點為原點建立坐標(biāo)系，所述對數(shù)螺旋形葉片5的中間截面型線特征點在直角坐標(biāo)系下的位置參數(shù)如表1-4所示，其中：以M1、M2、M3、M4分別表示四條型線，x1、x2、x3、x4分別為四條型線的橫坐標(biāo)，y1、y2、y3、y4分別為四條型線的縱坐標(biāo)；表1：單位：mm序號M1Z-X1M1Z-Y1序號M1F-X1M1F-Y1101-88-18.06111-88-12.14102-165.1229.64112-172.0513.22103-226.4515.38113-236.0932.64104-270.23-63.32114-282.41-46.19105-302.75-96.43115-317.1-98.34106-328.31-56.65116-344.44-70.47107-349.3226.86117-366.6512.22108-367.14118.13118-385.47108.62109-382.58191.59119-401.72188.02110-396.2234.23120-416234.23擬合后的兩條曲線方程分別為：M1的正面曲線方程：y＝-3×10-11x6-4×10-8x5-2×10-5x4-0.0047x3-0.5822x2-35.727x+879.3；M1的反面曲線方程:y＝-3×10-11x6-5×10-8x5-2×10-5x4-0.0067x3-0.9353x2-64.718x-1754.3；表2：單位：mm序號M2Z-X2M2Z-Y2序號M2F-X2M2F-Y2201-89.99-24.46211-86-17.29202-179.1351.87212-185.2536.88203-236.619.03213-248.6427.76204-276.56-111.62214-291.63-97.78205-306.7-146.49215-323.51-148.35206-330.77-77.71216-348.7-87.49207-350.7848.29217-369.4738.63208-367.87181.81218-387.12175.92209-382.78288.7219-402.45286.65210-396351.34220-416351.34擬合后的兩條曲線方程分別為：M2的正面曲線方程：y＝-3×10-11x6-4×10-8x5-1×10-5x4-0.0017x3-0.1231x2+39.696x+2014.9；M2的反面曲線方程：y＝-4×10-11x6-6×10-8x5-3×10-5x4-0.0073x3-0.8918x2+49.468x-950.79；表3：單位：mm序號M3Z-X3M3Z-Y3序號M3F-X3M3F-Y3301-88.53-32.43311-88.32-24.46302-184.0374.28312-19462.55303-240.7-2.58313-255.1217.08304-279.49-158.85314-296.05-146.99305-308.75-192.59315-326.52-195.51306-332.17-94.28316-350.72-103.98307-351.6973.5317-379.7764.3308-368.41248.02318-387.87242.48309-383.02386.91319-402.79384.99310-396464.46320-416468.46擬合后的兩條曲線方程分別為：M3的正面曲線方程：y＝-4×10-11x6-5×10-8x5-2×10-5x4-0.0016x3+0.3115x2+67.336x+3200.9；M3的反面曲線方程：y＝-7×10-11x6-1×10-7x5-6×10-5x4-0.0188x3-2.9221x2-229.46x-7095.1；表4：單位：mm序號M4Z-X4M4Z-Y4序號M4F-X4M4F-Y4401-88-39.83411-88-30.34402-188.5597.09412-197.9184.61403-244.15-21.73413-257.969.18404-281.91-208.6414-297.98-192.22405-310.43-236.48415-327.83-242.39406-333.33-106.92416-351.6-122.66407-352.45102.25417-371.3487.51408-368.87316.5418-388.21307.47409-383.24486.1419-402.94482.77410-396.03585.57420-416585.57擬合后的兩條曲線方程分別為：M4的正面曲線方程：y＝-4×10-11x6-4×10-8x5-1×10-5x4+0.00x3+0.3115x2+67.336x+3200.9；M4的反面曲線方程：y＝-6×10-11x6-7×10-8x5-3×10-5x4-0.0066x3-0.42x2+20.566x+2182.7。實施例3。本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機的增能轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案如圖4-6所示，幾種典型的設(shè)計參數(shù)由實施例3-1、實施例3-2、實施例3-3分別給出，其中：實施例3-1：所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6上圓面的半徑為36mm、下圓面的半徑585mm、高度為328mm；所述對數(shù)螺旋形葉片5的數(shù)量為2枚，對數(shù)螺旋形葉片5的截面形狀選擇對稱翼型，對數(shù)螺旋形葉片5的最大寬度為351mm、最大直徑為1170mm、厚度為20mm，對數(shù)螺旋形葉片5的螺線的螺距漸變比為7:4；所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6的進(jìn)水端與出水端均為圓形截面，所述圓形截面的擴散角度為63°；所述出水管7的形狀為圓錐形，出水管7圓錐形截面的擴散角為18°。所述增能轉(zhuǎn)輪4的進(jìn)水端與出水端均為圓形截面，所述圓形截面的擴散角度為63°。所述增能轉(zhuǎn)輪4的外部設(shè)有出水管7，所述出水管7的形狀為圓錐形，所述圓錐形截面的擴散角度為18°。實施例3-2：所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6上面圓的半徑為80mm、下圓面的半徑1287mm、高度為722mm；所述對數(shù)螺旋形葉片5的數(shù)量為3枚，對數(shù)螺旋形葉片5的截面形狀選擇對稱翼型，對數(shù)螺旋形葉片5的最大寬度為773mm、最大直徑為2574mm、厚度為44mm，對數(shù)螺旋形葉片(5)的螺線的螺距漸變比為7:4；所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6的進(jìn)水端與出水端均為圓形截面，所述圓形截面的擴散角度為63°；所述出水管7的形狀為圓錐形，出水管7圓錐形截面的擴散角為18°。實施例3-3：所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6上面圓的半徑為148m、下圓面的半徑2399mm、高度為1345mm；所述對數(shù)螺旋形葉片5的數(shù)量為4枚，對數(shù)螺旋形葉片5的截面形狀選擇對稱翼型，對數(shù)螺旋形葉片5的最大寬度為1349m、最大直徑為4797mm、厚度為82mm，對數(shù)螺旋形葉片5的螺線的螺距漸變比為7:4；所述增能轉(zhuǎn)輪4的錐形圓管6的進(jìn)水端與出水端均為圓形截面，所述圓形截面的擴散角度為63°；所述出水管7的形狀為圓錐形，出水管7圓錐形截面的擴散角為18°。本發(fā)明的具體應(yīng)用過程為：來自中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)的尾水，經(jīng)所述蝸殼1流經(jīng)所述導(dǎo)水機構(gòu)2并沖擊所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3的葉片；接下來，水流沖擊所述增能轉(zhuǎn)輪4的對所述數(shù)螺旋形葉片5；接下來，所述增能轉(zhuǎn)輪4聯(lián)動所述主軸9，使得所述風(fēng)扇11轉(zhuǎn)動，所述風(fēng)扇11轉(zhuǎn)動而冷卻尾水水溫，冷卻后的尾水再次進(jìn)入中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)使用。該過程周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)，以實現(xiàn)對水流能的高效利用，提高了冷卻塔的冷卻效果。本發(fā)明的具體實施方式中未涉及的說明屬于本領(lǐng)域公知的技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實施。本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗驗證，取得了滿意的試用效果。以上具體實施方式及實施例是對本發(fā)明提出的一種帶對數(shù)螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3