水轮机冷却塔设计

图 1 逆流式水轮机冷却塔结构图
水轮机选型
水轮机冷却塔参数：流量（Q） 、扬程（H） 、冷幅（ T） 、逼近度（A） 、水轮机输出功 率（P） 、风机轴功率、淋水面积、气水比、水轮机出口速度。 冷幅指冷却塔进出水之间的温差， 表示冷却水通过冷却塔之后的降温幅度。 逼近度 （A） 是出塔水温与当时空气湿球温度之差，表明出塔水温逼近湿球温度的程度，设计冷却塔时 A 大于 4℃，若想将 A=0℃，则冷却塔需建的无限大。 标准冷却塔气水比：冷幅为 5℃时取 0.65，冷幅为 10℃时取 0.85。气水比为质量比， 计 算时需将体积转变为质量。 水轮机出口速度一般不要超过 2m/s，可通过改变水轮机出口管的截面积调节。
新建创新
水轮机冷却塔设计
简介
水循环系统：水泵——换热设备（生产设备等）——冷却塔——集水池——水泵。 水轮机冷却塔：原理是热水通过塔内布水系统将水喷洒成水滴或膜状，自上向下流动， 与从下向上或水平流动的冷空气接触，利用热水的蒸发并与冷空气进行热传递带走废热。 进 塔水流带动水轮机进而带动风机转动，使冷却塔形成自下而上的气流。 本文针对原电机冷却塔的改造，只更换水轮机并对管路进行必要的改造。
3
新建创新
图 4 原塔中心进水改造前后管路对比图
4
新建创新
图 5 原塔侧面进水改造前后管路对比图
5
新建创新
图 6 UFT 型超声波流量计
6
1
新建创新
图 2 水轮机冷却塔参数关系 对原冷却塔进行改造， 将电机驱动风机改为水轮机驱动风机。 确定水轮机的依据有， （1） 原塔设计流量和进塔流量，原塔设计流量限定了流量上限，依据是淋水面积一定，流量增加 淋水密度变大使冷却效果降低；水轮机功率一般小于电动机功率，使风机功率不会增加， 水 流量增加而空气流量不增加使气水比降低，冷幅降低。进塔流量即需处理的水流量，进塔流 量过小，由公式 1 可知，水轮机无法提供风机所需功率，即无法改造。进塔流量的确定方式 一般采用超声波流量计（图 6）测定。 （2）风机轴功率，可通过原电机的实际输出功率确定， 如式 2，水轮机输出功率必须与其接近，即要求进塔流量与进塔扬程适当，同时 Q 与 H 可 进行转化，当 Q 过大而 H 不足时，可适当关小阀门使 H 增大，如图 3。 （3）进塔扬程 H， 如式 3，H 富为水泵的富余扬程，等于水泵的额定扬程减水泵的出口扬程；H 势 为势能扬程， 即换热设备出水口与水轮机入口轴线的高度差； H 动 由水的动能转化的扬程 （H 动 =v^2/2g） ； H 阻 为水在管道内流动由于阻力作用损失的扬程包括沿程损失 h1 和局部损失 h2，如式 4。 H 转 为水泵的流量转化为扬程，可查水泵曲线得出，如图 3。
-6 2
0
5 1.519
10 1.307 表1
15 1.139
20 1.004
30 0.801
50 0.554
/s )
1.729
管道改造
将普通电机冷却塔改为水轮机冷却塔， 除卸下电机、 减速器和联轴器等设备并安装水轮 机之外， 期间还需对原有管道进行改造。 主要包括： （1） 重新安装进水主管和进水主管阀门， 进水主管末端连接水轮机，是水轮机冷却塔的进水主管，推动水轮机叶片做功的水流通道。 （2）安装旁通管和旁通阀门，一般将原塔的进水主管改造为旁通管，旁通管的末端连接布 水主管，进水端连接进水主管，起作用是分流进水主管的水流。 （3）将水轮机出水管与布水 主管连接。
式1
式2
式3
H 富 h1 h2
l v2 v2 d 2g 2g
Βιβλιοθήκη Baidu
式4
式中， 为摩擦系数，层流时 =64/Re，其中 Re=vd/ 为雷诺数， （m/s）为运动粘度系 数（表 1） ；紊流时需查表得出。
2
新建创新
图3 图中，曲线 B 为管道闸门全开时管道阻力性能曲线，曲线 A 为管道闸门未全开时管道阻力 性能曲线。 温度（℃） 运动粘度系数 ( 10 m
P Q H
式中， ：液体重力密度（KN/m^3） ，水为 9.81KN/m^3， ：水轮机效率。 P 实=P 额 电 减 联 式中， 电、 减、 联分别为电动机效率，减速器效率和联轴器效率。 H=H 富+H 势+H 动+H 阻+H 转