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[新品] 水动风机冷却塔(RT)

东莞市新吉冷却设备有限公司
联系人 李洁
地区 广东省 东莞
告诉我在“CCEN化工设备网”看到,将给您优惠!
产品参数
型号: ET
类型: 横流式冷却塔
噪声级别: 低噪型冷却塔
热水和空气接触方式: 湿式冷却塔
通风方式: 机械通风冷却塔
材质: 钢构,玻璃钢
塔高: 4.2 m
占地面积: 36 ㎡
重量: 2840 Kg
应用领域: 工业制冷
详细信息

  根据动量矩定理,在单位时间内,动量矩的变化等于外力的合力矩。按图1所示,合力矩 M = QC1L1+ QC2L2+ QC3L3+ QC4L4

   M = QC1L1+ QC2L2+ QC3L3

   上式的后两项中的一项是出水口的动量矩,另一项是入水口的动量矩,由于转换的需要,一个减少,一个增加,互补为零,***终剩下初始叶片的入口动量矩为这个叶轮的实际动量矩。

   M = QC1L1= QC1COSα1R

   叶轮旋转的功为角速度(ω)与动量矩的乘积。

   P = ωM = ωQC1COSα1R

   **的原始动能是流量(Q)与扬程(H)的乘积,要使水流的能量转换为叶轮的能量,只有令两式相等才能实现。

   ωQC1COSα1R = QH

   上式说明质量流量在能量转换前后没有变化,水流的扬程就是水轮机的能量,扬程越高,动量越大。凡冷却塔一定具有进塔水压,进塔水压即为可转换的能量,可满足风叶的实际轴功率。冷却循环水泵的扬程在系统中是一个定值,在改造时加上水轮机,阻力增加,不会增加泵的电流,反而会减少电流。水轮机的阻力很小,只相应地减少趋零的电流。

   在我国的技术标准中只有JB/T 76401994的机械行业标准“双击式水轮机系列型谱”较简单地介绍了一些性能参数,但该标准的结构形式规定均为卧式,且使用范围功率12kW100Kw,水头大于8m , 流量大于0.1m3/s , 为了适用于冷却塔,只得另辟蹊径,创新一种立轴带有尾水管的微型水轮机,如图2200318日获***权。2003108日发明***公告。

  冷却塔匹配的电机电耗,国家标准规定为标准塔小于0.04kW/t 、中温塔小于0.06kW/t 推算。改用水轮机驱风,不用再考虑电机匹配,只考虑进塔水流的能量是否达到风叶的轴功率。表2列示水头功率,是减去水轮机阻力0.5m以后,与相应的气水比空气量和风叶轴功率的统计表,达到对应值即可达到冷却效果。风叶的风量是在多少轴功率转速情况下产出,关键是轴功率,只要轴功率达到风叶的额定值,转速自然达到,风量自然也达到。

注:风叶轴功率等于水轮机输出轴功率,按每3.3104m3/h风量1kW计算。国家标准匹配电机功率为标准塔小于0.04kW/t,中温塔小于0.06kW/t

测试200381日由上海交通大学、上海节能中心联合对模型水轮机进行测试,测试数据如下:

   量: 94m3/h

   头: 4m

   传感器显示功率: 0.9Kw

   速: 326r/min

   计算得水轮机的效率为0.88JB/T标准为0.82

   200385日又对上海乳制品研究所的200t/h塔经水轮机改造后去掉风机电机使用3年的塔进行对比性测试。

   IS150125250 3台,其中1台为备泵,扬程20m, 流量200t/h, 塔两台,距地面14m, 风机电机轴功率3.9Kw, 制冷机8FS10, Q = 134400kcal/h 2台。1台泵供1台塔1台制冷机。用户长期使用该塔,完全节约了5.5kW的电机,节电100%,3年来节省了大量的电费。用户反映极为满意。

水轮机的动力分析

  水动风机冷却塔问世以来,对节能作出了一定的贡献。经中国科学院上海文献情报中心查新,水动风机冷却塔具有充分的新颖性和创新性,国内外文献均无相同结构的报道。说明该产品具有原创资格。由于冷却塔业内对水轮机取代风机电机节电100[wiki]%[/wiki]心存疑虑。有的教授级冷却塔专家不懂冲击式水轮机的特点,误求转轮前后水压差,作出错误判断。有的用户持谨慎态度,不敢为人先。为此有必要把冷却塔专用水轮机的特点作进一步阐述。

  1.冷却塔专用水轮机的动力由能量方程式推算。

   水轮机的输出轴功率公式为

   W=γ×Q×H×η (kw)

   γ— 水的容重 1000×9.81N/m3

   Q— 水流量 m3 /s

   H— 水头  m

   η— 水轮机的效率, 0.88

   水轮机水头由伯努利方程计算

   =Z+P+V2 /2g        

   Z— 水轮机进出水位之差

   P— 水流内具备的压力

   V— 水流的速度 m/s

   g— 重力加速度  9.81

   由于冷却塔专用水轮机采用立轴形式,水轮机的转轮是立置的,它的进出水位在同一平面上,没有位能。Z=0.

   冲击式水轮机是开放型的,进出水都与空气接触,进出口的水流的压力都保持在同一个大气压上,压力差很小,可以忽略不计,即没有压能。P=0.

   水流在喷出之时,已经把压能转变成速度能—-动能。所以冷却塔专用的双击式水轮机在讨论水头时仅计算动能。冷却塔的进塔水压就是水头,由下式计算

   H=V2/2g           

   由于水流的速度V是单位面积上的过流水量。

   V=Q/

   S— 过流断面积

   水头公式又可以用H=Q2/2g2 来计算

   归并上述公式后得冷却塔专用水轮机的出力  W=9.81× 3/2g2 ×0.88 =0.443/2

   很显然,当已知供塔泵的流量Q以后,决定水轮机出力的关键是过流断面S,断面越小流速越大,出力就越大。但缩小断面,流量就会减少,这是一对相互依赖的矛盾,要达到***佳状态只有在确定流量的情况下,确定过流断面,才能表现出一个***好的出力情况。

   我们设计按8.4683m水头计算,由此得水轮机出力 W=9.81×8.4683×Q×0.8873.1(kw)   

   当知道冷却塔的流量以后,就能确切地计算得到水轮机的功率,对照风叶轴功率是否符合,即可应用于冷却塔电机塔的改造。

   如:2000t/h的冷却塔水轮机轴功率为 W=73.1Q=73.1×0.55555=40.6KW

   所对应的风叶实际轴功率应该小于40.6KW(否则该风机效率较差),该塔运转完全正常,完全可取代电动机,节电100%。关键的一点,要知道进该塔的水头有没有8m的余地。

   由于设计人员在设计循环水系统时,选择塔的进水压力没有标准依据,造成现有的冷却塔进塔水压高低差别较大。流量没有到额定值,进塔水压为零的冷却塔也大有塔在。所以用水轮机改造冷却塔并不是所有的冷却塔都适合。一旦可以进行改造,说明该塔有富余扬程存在,节电100%。不具备富余扬程条件,我们就不改,也不存在节电百分之几的结果。新的冷却塔也一样以两个条件为本。

    2.水轮机的阻力怎么计算。

  冷却塔的循环水管路中,增设一个水轮机无疑是增加阻力,阻力增加水流量减少,还影响换热[wiki]设备[/wiki]的正常运转。阻力严重甚至于会造成换热设备管子爆裂的事故。水动飞机冷却塔水轮机阻力仅为0.5m(0.005Mpa),很小。这相当于在管路中增多一个弯头或阀门的阻力。不会影响其它设备。0.5m的阻力,相比于喷雾塔的喷嘴阻力,显然要小得多。水轮机阻力实在小,可以大大放心改造现有冷却塔,无须担心换热设备增加负担。

水轮机的阻力由水流进入转轮前的速度和水流道形状决定。水动飞机冷却塔的水轮机流道是渐缩圆弧形,阻力由局部水头损失公式计算H= ξV2/2g

ξ -- 阻力系数 = 0.081 由实验实际使用中获得。

8m水头运作时,由较小的流速获得***高出力,用上式计算得,水轮机的阻力为0.5m

不同塔型的应用比较。

喷雾塔在我国20世纪80年代初,就已经应用于化工尿素车间,没有填料是一种较为先进的塔型,随着技术进步,喷嘴的压力由0.4Mpa降到0.2Mpa。现将电动、水动、喷雾三种塔型作一番比较,讨论各自的优缺点,供大家参考。为对比方便,设0.08Mpa为一个电动塔的动力能A。下列讨论设定塔的公称流量为额定值。流量不足、水压小于零或流量大于额定值、水压小于零等情况不作讨论。

.当进塔水压为零时,电动塔的风量为定值,风机用电量为A,溢流布水冷效差;水动塔必须在泵上加A的电量才可取代电机塔,与电机塔的用电量相等,进塔水压已达8m,布水工况好,冷效好;喷雾塔必须在泵上加2.5A的电量才可取代电机塔,加上风机电机的用电量,多3.5A的电量。

.当进塔水压等于8m时,水动塔***为合适;电动塔是多用电量A;喷雾塔必须在泵上再加1.5A的电量才可运转,再加上风机电机的用电量,多用2.5A电量。

.当进塔水压等于20m时,电动塔多用量2.5A;水动塔多用电量1.5A;喷雾塔多用电1.5A

实际例子

    由河南郑州水晶股份有限公司(原郑州化肥厂)700t/h水泥框架方型逆流塔改造可解剖。为有比较,该塔并排还有同规格三台电机塔。该塔高12m,风叶Φ4.7m。泵为双吸离心式700t/h, 扬程26m,塔与泵的水平距离50m, 由于材料原因, 沿程有三个变径节头,弯头十个, 阀门一个,总阻力为18m,尚有不少于8m的水头可供水轮机作功,改造以后,风叶转速185r/min, 风量60m3/h,水泵压力表显示0.24Mpa,阻力很小, 由计算得水轮机的出力为W = 9.81 × H × Q × η 9.81 × 8 × 0.194 × 0.88 13.4kw风叶实际轴功率为14Kw 所以运转发挥良好,与旁边的电机塔比较, 据该单位自己测试 情况列于表3

  要注意的是泵的流量和扬程,这两个条件可以相互配合。如果流量大,扬程小,或流量小,扬程大,只要他们的乘积够条件,则水轮机发挥正常,风叶运转正常。如山西海鑫国际钢铁有限公司的两台350t/h塔改造,泵的流量只有530t/h,平均每台塔的水量265t/h,还差每台85t/h, 显然是不够的。但泵的扬程是45m, 塔高仅14m,该塔水质极差,水管内水垢厚度达20mm,实际总阻力35m,尚有12m 的水头作功,所以

     W=9.81×Q×H×0.88=9.81×0.0736×12×0.88=7.62(KW)

   还有正常运转的能力。水泵压力表显示改造前后没有变化。

   水轮机可以做得较大,从市场冷却塔的容量看,单台塔***大水流量也不过 10t/h,这对于水轮机流量来说还属于小弟弟,由此而匹配的水轮机队伍仍属小型,而专供冷却塔用的水轮机属微型。由相似理论可知,不论水轮机的大小,他的性能参数是一样的。

   冷却塔业内对大型塔的减速器制造有难度,没有制成单台机力塔超过5000t/h,现在水轮机解决了这个问题,风叶能制成多大,水轮机匹配完全可行,10t/h级的自然通风冷却塔也不成问题。化工系统的机力塔大都在2000t/h左右,水量和扬程大都够条件,水轮机节能是***好途径。

   冷却塔专用水轮机越大越可靠,越稳定。旧管内积有水垢,使用时间越长,水管内径变小,流速加大,阻力增加,同样水垢厚度,大管径的流速受到影响较小,小管径的流速受到影响较大。所以塔型越大越可靠,水流越稳定。

   水动风机冷却塔,节电效果非常直观。到现场看了就明白。在现场看到的是冷却塔外形尺寸、工况状态不变,仅由水轮机取代了电机,风叶照样正常运转,泵的电流绝无增加,冷效照常好。几年来通过100多家用户证实,水动风机冷却塔是一个好产品。

结论

   水轮机用于冷却塔不论是改造也好,整台新塔也好,优点在于:

   节电。该塔利用水轮机取代风叶电机,利用进塔水压完全节省了风叶电机的运行电耗,被多次测试所证实。

   无噪声。水轮机的能量转换是在水流道内完成的,销除了冷却塔机械动力的噪声源,解决了人们对冷却塔电机噪声的投诉。

   高效。水轮机轴功率达到风叶轴功率即可,不需要象电机那样多出一些功率来应付起动电流的不足。水轮机的阻力仅0.5m,在泵的扬程内不影响泵的流量,确保塔的比电耗趋零。

   使用寿命长。水轮机结构简单,维护更换方便。长期运转无损坏。

   安全。可在湿腐高危防爆处使用。

   适用。水轮机阻力很小,对任何型式的冷却塔都适用。特别是大型塔的改造,进塔水压往往较大,很容易获得成功,越大越可靠。改造大型自然通风塔很适合。

   凡符合国家标准而在正常运行的冷却塔,进塔的水流一定具有冷却塔用于喷淋布水的压力。水轮机用这个水压即可正常发挥水轮机的工作,不要再额外要求增加有富余的水压。一般冷却塔的进塔水压***少不会少于3米。而水轮机技术发展至今,3米水头即可很好发挥水轮机的效率。所以凡是国标运行的冷却塔都可以用水轮机来取代,包括新装备的冷却塔。

   水轮机的做功主要有三个能量。一是水流的动能,冷却塔进水,从进入水轮机再到布水器,水流的流速不变,因为密闭的循环水管路中没有水流被分流出去,没有损失,动能是质量与速度的乘积,质量不变,速度不变,所以动能不变。在水轮机中速度变化用于做功,但在出水轮机的尾水速度还原了。在水流的全程中动能不会损失掉,一直保持到布水器的进口。二是势能没有损失,水轮机定位在布水器上方,它的进出水口处在同一个水平线中,势能是高度与质量的乘积,进出水位高度不变,所以势能也没有损失。进水轮机时用了势能,在出水轮机时被还原了。三是压能,压能是水压力与水质量的乘积。压能如果全部被用掉了,还有动能。还有从水轮机尾水管到布水器之间的垂直高度的势能。足够布水的能量。但水轮机不可能全部用掉水头。

   双击式水轮机效率很低是旧知识的统识,结论出自两百年前十九世纪一十年代英国匈牙利等一些专家,包括当今不懂水轮机的冷却塔专家。没有对双击式作过进一步深入的研究和发掘,他们在水流对双击式转轮内部的复杂流场以及进出水之间的关系,无法解释时,避而拒之。在技术进步的今天,我们拿这个古老的结构作进一步的研究,通过无数次的实践,尤其是对转轮叶片型线的***佳设计,得出的结论是,由于有水力的双击,它的效率有很高的表现,甚至不会低于混流式水轮机的效率,可以达到95%以上。用于冷却塔实在是太好了。水轮机功率的输出,用的就是水压,水压就是阻力,阻力越大,水的流量损失越大,水力发电的水轮机水压,靠拦水大垻的高度来获得,冷却塔用水轮机水压靠水泵的扬程,水力发电的水轮机水压可高达一千几百米,但它不用计较阻力流量损失。冷却塔用水轮机水压是三米。三米的水压,水的流速是7.67/秒,比冷却塔的噴淋布水管中常规的设计流速还要小。所以不用担心水轮机会减少水量。不会影响冷却塔的冷却效果

四、水轮机适用于500/时以下的小型冷却塔,不适用于700/时以上的大型冷却塔,尤其是3000/时以上的大型冷却塔,大型冷却塔与小型冷却塔有明显不同的概念,不能混淆套用。这是一个错误的认识。

   冷却塔不论大小,它的工作原理完全相同,水压也完全相同,大型冷却塔用3米的水头可以达到冷却条件,小型冷却塔也要用3米的水头达到冷却条件。各冷却塔厂商提供的大小冷却塔进塔水压有明显的差异,是在做秀。冷却塔用水轮机水压是不论大小,相同的水头发挥的效率是一样的,小型冷却塔用3米的水头推动水轮机发挥的效率与大型冷却塔用3米的水头推动水轮机发挥的效率完全一样,不同的是水流量的区别。冷却塔的大小区别,不同的仅是水流量而已。这完全符合相似性原理。

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