冷卻塔噴嘴性能測試

袁小偉,劉曉朵（.煙臺荏原空調設備有限公司；.煙臺德贏電子材料有限公司山東煙臺65500）

冷卻塔噴嘴性能測試

袁小偉1,劉曉朵2
（1.煙臺荏原空調設備有限公司；2.煙臺德贏電子材料有限公司山東煙臺265500）

噴嘴是冷卻塔常用的噴濺裝置，通過噴嘴可以將成股的水變成小水滴，盡量均勻的噴灑到填料上，噴嘴的噴灑情況直接影響冷卻塔的效率、能耗與投資。因此通過實驗方法測定一個噴嘴的性能，對于噴嘴的優化設計和整臺冷卻塔設計至關重要。

噴嘴；泄流能力；噴濺范圍；噴濺均勻性；曲線

噴嘴大致可以分為兩類,一類是靠沖擊力將成股的水扯成水滴，如圖1，另一類是旋轉型的，靠離心力將水滴扯開，灑向四周，如圖2。前者要求水壓較低，較為節能，常用于槽式配水后者要求水壓較高，噴灑相對均勻，噴灑半徑較大，水滴較細，常用于管式配水。

常用噴嘴的主要特性主要包括泄流能力、噴濺范圍、噴濺的均勻性、液滴大小、沖擊力、材料等。冷卻塔噴頭設計、選型比較關注的是泄流能力、噴濺范圍、噴濺均勻性，可以用圖3試驗裝置進行測量。噴濺裝置安裝在試驗水池內，由水泵經供水管供水，水池底面方格布置，水池深精度±1毫米，試驗水池內安裝一水平器，保證水池水位穩定。進水壓力、進水流量，噴頭到水池頂面高度H都可以調整。

1　泄流能力即泄流量

指單個噴嘴單位時間內所排泄的水量，用公式表示為

式中Q—泄流量，m3/s;

μ—流量系數；

A—管嘴出口處過流面積，m2;

H—作用在管嘴出口斷面的水頭，m；

g—重力加速度，m/s2;

通過試驗測定各種噴濺裝置的Q、A、H，可以求出系數μ。流量系數μ決定于噴嘴的進口形狀，在常用的水頭范圍為常數，但由于測量誤差，不同的H測得的μ值會有差別，一般取其平均值，測得了μ值便可得出噴嘴流量與水頭的計算公式。如根據表1一組實驗數據測得μ值平均值為0.61，根據實驗測得Q、A、H繪出了圖4H-Q曲線，可根據不同工況進行噴嘴的設計選型。也可以根據計算出的μ值代入公式得到不同壓頭和流量的關系。

2　噴嘴的噴濺范圍

用相機拍下噴頭噴射的正投影，然后在照片上確定噴淋水直線部分，在直線部分測量其角度，通過調整噴嘴高度和壓力測出不同噴淋半徑和流量。根據實驗測得Q、H、和噴灑半徑α可以做出相應的曲線，如根據表1一組實驗數據繪出了圖4H-α曲線,為冷卻塔布水設計提供參考依據。測量的數據越多，計算的μ值、繪制的性能曲線也就越準確。

表1　某種噴嘴性能實驗數據

3　噴濺的均勻性

噴濺的均勻性是指在噴濺范圍內各點的淋水密度是否均勻，噴嘴安裝在水池底面，調整不同的噴嘴高度h，測量該高程上的淋水密度，看噴嘴的淋水是否均勻。因為噴嘴的淋水是軸對稱的，所以測量一個半徑上的值就可以了。測量方法是用一個長方形的接水槽，分割成若干小格（每格如10cm×10cm），放在要測的高程上，計量接水時間，測出每格的水量，并算出該高程上徑向每格的淋水密度，淋水均勻性程度用濺水均勻性分布系數來表示，濺水均勻分布系數表達式如下：

式中：ao—濺水均勻分布系數；

N—小方格總數。

用式4-1計算器均方差ao，用以判斷其均勻性，對于單個噴嘴，ao越小說明其均勻性好，但是在冷卻塔中是多噴頭共同運行交叉噴淋的，交叉后的噴淋均勻性隨噴嘴的布置方式，間距，壓頭變化，所以淋水的均勻性不能用一個噴頭來衡量，而應測量其組合下的淋水分布。

4　結論

噴嘴的評價標準為:一定壓力下的流量、噴灑面積、噴灑角度，噴灑的均勻性，相同壓力下噴灑流量越大、噴灑越均勻、角度越大性能就越好；另外冷卻水量在一定范圍內變化時，噴灑無明顯惡化，不易堵塞，污物容易清理，易更換和維修也非常重要，當然所有優良因素均有的噴嘴比較難找，這就需要根據具體要求有所取舍，選擇符合設計需求的噴嘴。

[1]趙振國.冷卻塔[M].中國水利水電出版社.

[2]侯紅立,王銀華等.冷卻塔淋水填料性能試驗臺的研制[M].工業用水與廢水,2010.

[3]薛新宇,柳平增等.噴頭綜合性能測試實驗臺的研制及應用[M].2006中國農機化.

[4]徐祖根.冷卻塔設計[M].河南化工,1999.

袁小偉（1982—），男，河南許昌人，工學學士，研究方向：換熱器、冷卻塔。