本發(fā)明屬于冷卻塔用水輪機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)。
背景技術(shù)：
：水動(dòng)力冷卻塔用水輪機(jī)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(dòng)冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪機(jī)。在當(dāng)今節(jié)能減排、低碳生活、生態(tài)保護(hù)的時(shí)代背景下，具有無(wú)電力消耗特點(diǎn)的冷卻塔用水輪機(jī)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(jī)的機(jī)型大多選擇超低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)，屬于水輪機(jī)拓展應(yīng)用的新生事物。但因冷卻塔用水輪機(jī)的開(kāi)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(jī)理論來(lái)開(kāi)發(fā)冷卻塔用水輪機(jī)，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(guó)專利申請(qǐng)201310627136.0公開(kāi)了一種“冷卻塔專用蝸殼混流式水輪機(jī)組”，該水輪機(jī)組包括蝸殼混流式水輪機(jī)、上部的風(fēng)機(jī)與下部的布水器三部分，雖然整個(gè)裝置沒(méi)有電力消耗、尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便，但還明顯存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理等問(wèn)題，因此不具有對(duì)水能進(jìn)行多次能量轉(zhuǎn)換的功能。中國(guó)專利申請(qǐng)201220494837.2公開(kāi)了“一種雙葉輪冷卻塔水輪機(jī)”，該水輪機(jī)的進(jìn)水管和機(jī)體連接為90度直角進(jìn)水，并設(shè)兩個(gè)葉輪，一個(gè)為死葉輪，一個(gè)為活葉輪。當(dāng)水進(jìn)入機(jī)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(jiǎn)單、尺寸小、且沒(méi)有電力消耗等優(yōu)點(diǎn)，但存在的明顯不足是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水能的多次能量轉(zhuǎn)換，以達(dá)到對(duì)其高效利用和提高水輪機(jī)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(jī)領(lǐng)域中亟待解決的重點(diǎn)難題之一。技術(shù)實(shí)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阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用水輪機(jī)，本發(fā)明能夠解決水流能多次能量轉(zhuǎn)換的難題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水流能的高效利用，提高冷卻塔的冷卻效果。根據(jù)本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)，包括蝸殼、導(dǎo)水機(jī)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(guò)法蘭與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪連接；增能轉(zhuǎn)輪包括阿基米德螺旋形葉片和錐形圓管，其中：所述阿基米德螺旋形葉片是根據(jù)阿基米德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)面的阿基米德螺旋形葉片的各截面的交點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，所述阿基米德螺旋形葉片的中間截面型線特征點(diǎn)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：?jiǎn)挝唬簃m序號(hào)M1Z-X1M1Z-Y1序號(hào)M1F-X1M1F-Y1101-125.21-27.27111-125.21-13.91102-249.99-35.40112-256.41-46.68103-348.5593.44113-358.9082.54104-431.1190.25114-444.0298.49105-503.12-53.52115-517.94-41.46106-567.68-166.07116-583.93-162.83107-626.62-138.48117-644.03-142.85108-681.133.57118-699.52-1.53109-732.01157.91119-751.29156.07110-780.00230.40120-800.00230.40擬合后的兩條曲線方程分別為：M1的正面曲線方程：y＝-7×10-13x6-2×10-9x5-1×10-6x4-0.0005x3-0.0668x2+0.0404x+344.79；M1的反面曲線方程：y＝-8×10-13x6-2×10-9x5-2×10-6x4-0.0008x3-0.1673x2-14.526x-403.65；表2：?jiǎn)挝唬簃m擬合后的兩條曲線方程分別為：M2的正面曲線方程：y＝-9×10-13x6-2×10-9x5-1×10-6x4-0.0004x3-0.001x2+15.638x+1405.1；M2的反面曲線方程：y＝-1×10-12x6-3×10-9x5-2×10-6x4-0.001x3-0.1758x2+10.337x+24.667；表3：?jiǎn)挝唬簃m序號(hào)M3Z-X3M3Z-Y3序號(hào)M3F-X3M3F-Y3301-105.67-28.44311-125.67-28.44302-257.05-56.29312-277.06-56.27303-359.90208.01313-379.96208.11304-442.30148.64314-462.30148.62305-512.88-151.57315-532.88-151.59306-575.56-342.21316-595.56-342.21307-632.49-255.17317-652.49-255.16308-684.9931.79318-705.0031.85309-733.95325.53319-753.96325.56310-780.00460.80320-800.00460.80擬合后的兩條曲線方程分別為：M3的正面曲線方程：y＝-1×10-12x6-3×10-9x5-2×10-6x4-0.0008x3-0.0943x2+4.3946x+768.82；M3的反面曲線方程：y＝-1×10-12x6-3×10-9x5-3×10-6x4-0.001x3-0.1502x2+0.4004x+815.37；表4：?jiǎn)挝唬簃m擬合后的兩條曲線方程分別為：M4的正面曲線方程：y＝-1×10-12x6-2×10-9x5-2×10-6x4-0.0002x3-0.1493x2+46.979x+3423.3；M4的反面曲線方程：y＝-2×10-12x6-4×10-9x5-3×10-6x4-0.0012x3-0.1467x2+5.9172x+1380.7。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理是：針對(duì)用于水力發(fā)電的水輪機(jī)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(jī)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(jī)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪的方設(shè)置增能轉(zhuǎn)輪，該增能轉(zhuǎn)輪包括阿基米德螺旋形葉片和錐形圓管，其中：所述阿基米德螺旋形葉片是根據(jù)阿基米德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)面的阿基米德螺旋形葉片的各截面的交點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，這就使得阿基米德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(guò)導(dǎo)葉后，依次對(duì)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(guò)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(shì)能再次轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)的輸出功率，以增強(qiáng)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(diǎn)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(jī)水力設(shè)計(jì)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(jī)對(duì)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12％，增能效果顯著，從而增強(qiáng)了冷卻塔的冷卻效果。二是本發(fā)明的采用的阿基米德螺旋形葉片是根據(jù)阿基米德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(jī)的輸出功率。三是本發(fā)明的冷卻塔用水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)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(shuō)明圖1為本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的增能轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的增能轉(zhuǎn)輪的阿基米德螺旋形葉片的四個(gè)軸向截面剖面線相對(duì)位置的示意圖。圖4為本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的阿基米德螺旋形葉片的阿基米德螺線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的增能轉(zhuǎn)輪的阿基米德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)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的增能轉(zhuǎn)輪的阿基米德螺旋形葉片的雙葉片組合結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的編號(hào)說(shuō)明：蝸殼1、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)2、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3、增能轉(zhuǎn)輪4、阿基米德螺旋形葉片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(shí)施方式：下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)，包括蝸殼1、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)2、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3、增能轉(zhuǎn)輪4、阿基米德螺旋形葉片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(jī)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(jī)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(guò)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包括阿基米德螺旋形葉片5和錐形圓管6，其中：所述阿基米德螺旋形葉片5是根據(jù)阿基米德螺旋線沿主軸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的方，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(guò)軸承組合10上部與風(fēng)扇11固連。本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)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)壁上的阿基米德螺旋形葉片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出水口的尺寸相等；所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3的葉片、增能轉(zhuǎn)輪4的阿基米德螺旋形葉片5依次受水流沖擊而旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將該旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給與之相連接的主軸9，帶動(dòng)風(fēng)扇11轉(zhuǎn)動(dòng)。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(kuò)散角度為35°。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(kuò)散角度為18°。實(shí)施例2。結(jié)合圖3，以所述主軸9為中心旋轉(zhuǎn)面的阿基米德螺螺旋形葉片5的各截面的交點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，所述米德螺旋形葉片5的中間截面型線特征點(diǎn)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：?jiǎn)挝唬簃m序號(hào)M1Z-X1M1Z-Y1序號(hào)M1F-X1M1F-Y1101-125.21-27.27111-125.21-13.91102-249.99-35.40112-256.41-46.68103-348.5593.44113-358.9082.54104-431.1190.25114-444.0298.49105-503.12-53.52115-517.94-41.46106-567.68-166.07116-583.93-162.83107-626.62-138.48117-644.03-142.85108-681.133.57118-699.52-1.53109-732.01157.91119-751.29156.07110-780.00230.40120-800.00230.40擬合后的兩條曲線方程分別為：M1的正面曲線方程：y＝-7×10-13x6-2×10-9x5-1×10-6x4-0.0005x3-0.0668x2+0.0404x+344.79；M1的反面曲線方程：y＝-8×10-13x6-2×10-9x5-2×10-6x4-0.0008x3-0.1673x2-14.526x-403.65；表2：?jiǎn)挝唬簃m序號(hào)M2Z-X2M2Z-Y2序號(hào)M2F-X2M2F-Y2201-127.85-43.63211-122.53-18.37202-263.47-31.44212-268.68-54.82203-362.43158.96213-372.35145.92204-443.32109.04214-456.04125.48205-513.23-114.84215-527.90-96.76206-575.59-256.68216-591.75-253.49207-632.39-191.65217-649.75-199.25208-684.8723.26218-703.2415.42209-733.87243.85219-753.11240.99210-780.00345.60220-800.00345.60擬合后的兩條曲線方程分別為：M2的正面曲線方程：y＝-9×10-13x6-2×10-9x5-1×10-6x4-0.0004x3-0.001x2+15.638x+1405.1；M2的反面曲線方程：y＝-1×10-12x6-3×10-9x5-2×10-6x4-0.001x3-0.1758x2+10.337x+24.667；表3：?jiǎn)挝唬簃m序號(hào)M3Z-X3M3Z-Y3序號(hào)M3F-X3M3F-Y3301-105.67-28.44311-125.67-28.44302-257.05-56.29312-277.06-56.27303-359.90208.01313-379.96208.11304-442.30148.64314-462.30148.62305-512.88-151.57315-532.88-151.59306-575.56-342.21316-595.56-342.21307-632.49-255.17317-652.49-255.16308-684.9931.79318-705.0031.85309-733.95325.53319-753.96325.56310-780.00460.80320-800.00460.80擬合后的兩條曲線方程分別為：M3的正面曲線方程：y＝-1×10-12x6-3×10-9x5-2×10-6x4-0.0008x3-0.0943x2+4.3946x+768.82；M3的反面曲線方程：y＝-1×10-12x6-3×10-9x5-3×10-6x4-0.001x3-0.1502x2+0.4004x+815.37；表4：?jiǎn)挝唬簃m序號(hào)M4Z-X4M4Z-Y4序號(hào)M4F-X4M4F-Y4401-125.21-67.04411-125.21-34.81402-269.19-30.32412-280.31-61.36403-368.01269.04413-383.00265.95404-447.77150.00414-464.91175.29405-516.40-214.85415-535.01-201.30406-577.56-419.75416-597.18-429.53407-633.28-294.98417-653.66-313.14408-684.8754.04418-705.7445.75409-733.23401.93419-754.32409.18410-780.00561.95420-800.00576.00擬合后的兩條曲線方程分別為：M4的正面曲線方程：y＝-1×10-12x6-2×10-9x5-2×10-6x4-0.0002x3-0.1493x2+46.979x+3423.3；M4的反面曲線方程：y＝-2×10-12x6-4×10-9x5-3×10-6x4-0.0012x3-0.1467x2+5.9172x+1380.7。實(shí)施例3。本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)的增能轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案如圖4-6所示，幾種典型的設(shè)計(jì)參數(shù)由實(shí)施例3-1、實(shí)施例3-2、實(shí)施例3-3分別給出，其中：實(shí)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102mm、下圓面的半徑288mm、高度為675mm；所述阿基米德螺旋形葉片5的數(shù)量為2枚，阿基米德螺旋形葉片5的截面形狀選擇對(duì)稱翼型，阿基米德螺旋形葉片5的最大寬度為346mm、最大直徑為576mm、厚度為20mm，阿基米德螺旋形葉片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，所述圓錐形截面擴(kuò)散角為35°；所述出水管7的形狀為圓錐形，出水管7圓錐形截面的擴(kuò)散角為18°。實(shí)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234mm、下圓面的半徑662mm、高度為1553mm；所述阿基米德螺旋形葉片5的數(shù)量為3枚，阿基米德螺旋形葉片5的截面形狀選擇對(duì)稱翼型，阿基米德螺旋形葉片5的最大寬度為763mm、最大直徑為1324mm、厚度為46mm，阿基米德螺旋形葉片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，所述圓錐形截面擴(kuò)散角為35°；所述出水管7的形狀為圓錐形，出水管7圓錐形截面的擴(kuò)散角為18°。實(shí)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439m、下圓面的半徑1238mm、高度為2093mm；所述阿基米德螺旋形葉片5的數(shù)量為4枚，阿基米德螺旋形葉片5的截面形狀選擇對(duì)稱翼型，阿基米德螺旋形葉片5的阿基米德螺旋形葉片5的最大寬度為1488mm、最大直徑為1746mm、厚度為62mm，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，所述圓錐形截面擴(kuò)散角為35°；所述出水管7的形狀為圓錐形，出水管7圓錐形截面的擴(kuò)散角為18°。本發(fā)明的具體應(yīng)用過(guò)程為：來(lái)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(jī)構(gòu)2并沖擊所述基礎(chǔ)轉(zhuǎn)輪3的葉片；接下來(lái)，水流沖擊所述增能轉(zhuǎn)輪4的所述阿基米德螺旋形葉片5；接下來(lái)，所述增能轉(zhuǎn)輪4聯(lián)動(dòng)所述主軸9，使得所述風(fēng)扇11轉(zhuǎn)動(dòng)，所述風(fēng)扇11轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)程周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)施方式中未涉及的說(shuō)明屬于本領(lǐng)域公知的技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了滿意的試用效果。以上具體實(shí)施方式及實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明提出的一種帶阿基米德螺旋形葉片的冷卻塔用雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)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(dòng)，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(yè)1 2 3