冷卻塔噴嘴性能測試

袁小偉,劉曉朵（.煙臺荏原空調(diào)設(shè)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(diào)設(shè)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(shí)驗(yàn)方法測定一個(gè)噴嘴的性能，對于噴嘴的優(yōu)化設(shè)計(jì)和整臺冷卻塔設(shè)計(jì)至關(guān)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(zhuǎn)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(jié)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(xì)，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(shè)計(jì)、選型比較關(guān)注的是泄流能力、噴濺范圍、噴濺均勻性，可以用圖3試驗(yàn)裝置進(jìn)行測量。噴濺裝置安裝在試驗(yàn)水池內(nèi)，由水泵經(jīng)供水管供水，水池底面方格布置，水池深精度±1毫米，試驗(yàn)水池內(nèi)安裝一水平器，保證水池水位穩(wěn)定。進(jìn)水壓力、進(jìn)水流量，噴頭到水池頂面高度H都可以調(diào)整。

1　泄流能力即泄流量

指單個(gè)噴嘴單位時(shí)間內(nèi)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(shù)；

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(yàn)測定各種噴濺裝置的Q、A、H，可以求出系數(shù)μ。流量系數(shù)μ決定于噴嘴的進(jìn)口形狀，在常用的水頭范圍為常數(shù)，但由于測量誤差，不同的H測得的μ值會(huì)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(jì)算公式。如根據(jù)表1一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測得μ值平均值為0.61，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得Q、A、H繪出了圖4H-Q曲線，可根據(jù)不同工況進(jìn)行噴嘴的設(shè)計(jì)選型。也可以根據(jù)計(jì)算出的μ值代入公式得到不同壓頭和流量的關(guān)系。

2　噴嘴的噴濺范圍

用相機(jī)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(diào)整噴嘴高度和壓力測出不同噴淋半徑和流量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得Q、H、和噴灑半徑α可以做出相應(yīng)的曲線，如根據(jù)表1一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖4H-α曲線,為冷卻塔布水設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。測量的數(shù)據(jù)越多，計(jì)算的μ值、繪制的性能曲線也就越準(zhǔn)確。

表1　某種噴嘴性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3　噴濺的均勻性

噴濺的均勻性是指在噴濺范圍內(nèi)各點(diǎn)的淋水密度是否均勻，噴嘴安裝在水池底面，調(diào)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?yàn)閲娮斓牧芩禽S對稱的，所以測量一個(gè)半徑上的值就可以了。測量方法是用一個(gè)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(jì)量接水時(shí)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(shù)來表示，濺水均勻分布系數(shù)表達(dá)式如下：

式中：ao—濺水均勻分布系數(shù)；

N—小方格總數(shù)。

用式4-1計(jì)算器均方差ao，用以判斷其均勻性，對于單個(gè)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(yùn)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(gè)噴頭來衡量，而應(yīng)測量其組合下的淋水分布。

4　結(jié)論

噴嘴的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)變化時(shí)，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(dāng)然所有優(yōu)良因素均有的噴嘴比較難找，這就需要根據(jù)具體要求有所取舍，選擇符合設(shè)計(jì)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(yàn)臺的研制[M].工業(yè)用水與廢水,2010.

[3]薛新宇,柳平增等.噴頭綜合性能測試實(shí)驗(yàn)臺的研制及應(yīng)用[M].2006中國農(nóng)機(jī)化.

[4]徐祖根.冷卻塔設(shè)計(jì)[M].河南化工,1999.

袁小偉（1982—），男，河南許昌人，工學(xué)學(xué)士，研究方向：換熱器、冷卻塔。