喷射式冷却塔的试验研究.doc

喷射式冷却塔的试验研究Experimental study on spray cooling towers提要 根据实验台上完成的喷射式冷却塔的喷雾引射和喷雾冷却实验，探讨了不同喷嘴排列、不同喷压下，塔的引射诱导空气能力以及塔在不同塔长、不同喷压、不同的进塔空气参数和不同的进塔水温热工性能，并得出了一些有意义的结论。关键词 喷射式冷却塔 喷雾引射 传热传质 喷雾冷却Abstract Based on a series of experiments, studies the relationship of air induction capacity with arrangement of spray nozzles and pressure of spray water, the effects of tower length, pressure of spray water, inlet air properties and water temperature on the thermal performance of the tower, and gives some important conclusions.Keywords spray cooling tower spray induction heat and mass transfer spray cooling1 概述随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高，工业及民用建筑的用水量急剧增加，其中用量比较大的是冷却用水。设置冷却塔实现冷却水的循环使用是一项经济有效的节水节能措施，有巨大的经济效益和社会效益。冷却塔有湿式和干式两种。在干式冷却塔中空气与水不直接接触，只有热交换，没有质交换。而湿式冷却塔中空气与水直接接触发生热质交换，因而冷却效果更好。在湿式冷却塔中，过去广泛使用的是逆流式和横流式机械通风冷却塔，其主要部件为通风机和淋水填料，因而这种塔噪声高、振动大、维护管理麻烦。70年代初，在国外出现了另一种型式的冷却塔-喷射式冷却塔。它的构造与窗户工程中的用的喷水室类似，但是它不用风机作动力，也没有淋水填料，而是靠喷射水流的诱导作用将周围空气吸入塔内，与喷雾水滴接触发生热湿交换而达到使水冷却的目的。图1是喷射式冷却塔的构造原理图。 图1喷射式冷却塔的构造图1 分水器2喷管和喷嘴3出塔水管4过滤器5集水槽6收水器由于喷射式冷却塔没有风机，也没有填料，所以构造简单，使用维护方便，噪声和振动较小，而且它的外形与建筑物也比较协调。最早的喷射式冷却塔是由美国BAC公司研制出来的，目前已有12种规格的产品，冷却水量为3.9663m3/h。在我国19771980年间也有人做过这方面工作，但研制出来的样机没有达到预期效果。19881990年间中国电子工程设计院研制了喷射式冷却塔，并与清华大学环境系合作，对喷嘴的选型做了大量试验工作，并且以日本产品为样机研制出CE-1-PL型喷射式冷却塔。在研制过程中，他们对空气入口稳流装置和出口的气水分离装置还作了改进。然而，尽管喷射式冷却塔的发展已有20余年历史，但是国内外对它的机理研究得不够，多年来对喷射式冷却塔的改进很少，因此有必要对这种塔型进行更深入的研究。从1992年起清华大学热能系和北京市节能办公室合作，对喷射式冷却塔开展了试验研究和数学模拟，取得的成果对喷射式冷却塔的改进有指导意义，本文主要介绍试验研究工作。2 试验用喷射塔的结构和实验台为了研究喷射式冷却塔的空气动力性能（喷雾引射性能）和热工性能（喷雾冷却性能），在清华大学空调试验室建成了一个实验台。该台由试验用喷射塔、空气处理系统、水系统和量测仪表组成。试验用的喷射塔断面尺寸可以改变，塔中喷嘴布置可能有若干方案，喷射塔长可以调整，喷射水压、进塔空气参数和进塔水温都可以控制。 图2喷嘴布置及边界尺寸图3空气处理系统 图2是试验用喷射塔断面示意图。塔共有3排喷管，每排喷管上可布置57个喷嘴。图3是空气处理系统，可将室外新风及一部分回风的混合物处理到试验要求的参数，该系统有送风机、回风机、加湿器和加热器。图4是水系统原理图，水系统则向喷射塔供应温度一定的热水，水温由电加热控制，电加热热量不足时还可以启动水系统中的燃油热水锅炉。图4水系统流程图1 喷射塔2 浮子流量计3 电加热器4 水泵5 混水箱6 燃油热水锅炉 试验中使用的仪表主要有：分度值为0.1的玻璃水银温度计；通风干湿球温度计；LZB-40型转子流量计；QDF-2型热球式风速仪；铜-康铜热电偶及UJ31电位差计；Y-150型弹簧管压力表，量程00.4MPa