水動風機冷卻塔水輪機工作原理

雙(shuang)擊(ji)式(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)從(cong)(cong)(cong)(cong)噴嘴出(chu)來(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)流射流，先后兩次(ci)沖擊(ji)在(zai)轉軸(zhou)(zhou)葉(xie)片(pian)上，其工作原(yuan)理(li)(li)基本上如(ru)圖(tu)8-9所(suo)示(shi)。圖(tu)中(zhong)(zhong)繪出(chu)了兩次(ci)沖擊(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)(du)三角(jiao)形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)析。現從(cong)(cong)(cong)(cong)力學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)、合(he)力矩(ju)(ju)(ju)(ju)及水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)來(lai)(lai)(lai)(lai)分(fen)(fen)析工作原(yuan)理(li)(li)。根(gen)據(ju)動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)原(yuan)理(li)(li)，在(zai)單位時(shi)間(jian)內(nei)，動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)等于(yu)(yu)(yu)外力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)力矩(ju)(ju)(ju)(ju)，按(an)圖(tu)8-9所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)(du)三角(jiao)形(xing)和(he)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)析，流量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)Q是(shi)(shi)不(bu)變的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，C1、C2、C3、C4分(fen)(fen)別為(wei)(wei)速(su)(su)(su)度(du)(du)三角(jiao)形(xing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕對(dui)(dui)速(su)(su)(su)度(du)(du)，L1、L2、L3、L4分(fen)(fen)別與絕對(dui)(dui)速(su)(su)(su)度(du)(du)垂(chui)直的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)，則(ze)(ze)(ze)合(he)力矩(ju)(ju)(ju)(ju)M為(wei)(wei)：M=QC1L1+QC2L2+QC3L3+QC4L48-13為(wei)(wei)獲得(de)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、理(li)(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)葉(xie)輪(lun)(lun)(lun)效(xiao)率(lv)(lv)，設計要(yao)求在(zai)葉(xie)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)口(kou)(kou)(kou)處(chu)未被利(li)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)盡量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)小，即(ji)要(yao)求下一(yi)個葉(xie)片(pian)出(chu)口(kou)(kou)(kou)處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕對(dui)(dui)速(su)(su)(su)度(du)(du)C4趨向于(yu)(yu)(yu)零，即(ji)QC4L4→0，則(ze)(ze)(ze)式(shi)(shi)8-13成(cheng)為(wei)(wei)：M=QC1L1+QC2L2+QC3L38-14式(shi)(shi)8-14中(zhong)(zhong)，QC3L3是(shi)(shi)出(chu)口(kou)(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)，QC2L2是(shi)(shi)入水(shui)(shui)(shui)(shui)口(kou)(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)，由(you)于(yu)(yu)(yu)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉換需要(yao)，前(qian)者(zhe)是(shi)(shi)減(jian)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，后者(zhe)是(shi)(shi)增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。從(cong)(cong)(cong)(cong)圖(tu)8-9可(ke)見：L2=L3，C2=C3，Q相(xiang)等，則(ze)(ze)(ze)QC2L2=QC3L3，即(ji)互補為(wei)(wei)零，則(ze)(ze)(ze)葉(xie)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)是(shi)(shi)最(zui)終剩下來(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)葉(xie)片(pian)入口(kou)(kou)(kou)動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)M=QC1L1。轉輪(lun)(lun)(lun)進口(kou)(kou)(kou)水(shui)(shui)(shui)(shui)流絕對(dui)(dui)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向角(jiao)為(wei)(wei)α1，根(gen)據(ju)力學動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)相(xiang)等原(yuan)則(ze)(ze)(ze)得(de)：M=QC1L1=QC1R1cosα18-15水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)出(chu)力P即(ji)功(gong)(gong)率(lv)(lv)是(shi)(shi)角(jiao)速(su)(su)(su)度(du)(du)ω與動(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)矩(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)乘積，則(ze)(ze)(ze)得(de)：P=ωM=ωQC1R1cosα18-16水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)輸(shu)入功(gong)(gong)率(lv)(lv)為(wei)(wei)γ·Q·H，則(ze)(ze)(ze)式(shi)(shi)8-16成(cheng)為(wei)(wei)：P=ωM=ωQC1R1cosα1=γ·Q·H8-17水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)(lv)為(wei)(wei)η，則(ze)(ze)(ze)有效(xiao)軸(zhou)(zhou)功(gong)(gong)率(lv)(lv)為(wei)(wei)：P效(xiao)=ωMη=ωQC1R1cosα1η=γ·Q·H·η=9、81Q·H·η8-18式(shi)(shi)中(zhong)(zhong)符號同(tong)前(qian)。上述計算式(shi)(shi)說(shuo)(shuo)(shuo)明質量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)流量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)在(zai)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)轉換前(qian)后沒有變化，從(cong)(cong)(cong)(cong)式(shi)(shi)8-18可(ke)見，水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸(zhou)(zhou)功(gong)(gong)率(lv)(lv)與Q·H·η成(cheng)正比(bi)(bi)(bi)。對(dui)(dui)冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)來(lai)(lai)(lai)(lai)說(shuo)(shuo)(shuo)，各(ge)種規格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)其設計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)(que)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)Q是(shi)(shi)定(ding)值，則(ze)(ze)(ze)P與H和(he)η成(cheng)正比(bi)(bi)(bi)，故要(yao)求新研制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)風(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)擊(ji)式(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)效(xiao)率(lv)(lv)η要(yao)高(gao)。同(tong)時(shi)H越大(da)，則(ze)(ze)(ze)軸(zhou)(zhou)功(gong)(gong)率(lv)(lv)也大(da)，但(dan)這(zhe)里的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)H是(shi)(shi)指提升(sheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)富余水(shui)(shui)(shui)(shui)頭，對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)在(zai)使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)老(lao)塔(ta)(ta)來(lai)(lai)(lai)(lai)講，水(shui)(shui)(shui)(shui)泵早(zao)已選好，如(ru)果(guo)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)富余水(shui)(shui)(shui)(shui)頭能(neng)達到水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸(zhou)(zhou)功(gong)(gong)率(lv)(lv)和(he)設計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉速(su)(su)(su)，則(ze)(ze)(ze)此冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)可(ke)以改造，用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)來(lai)(lai)(lai)(lai)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)風(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)，替代(dai)原(yuan)來(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)風(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)，達到節(jie)電(dian)節(jie)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。反之，則(ze)(ze)(ze)不(bu)能(neng)改造。綜合(he)上述，用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)水(shui)(shui)(shui)(shui)動(dong)(dong)(dong)風(feng)(feng)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)擊(ji)式(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)如(ru)圖(tu)8-10所(suo)示(shi)，與用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)力發電(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)相(xiang)比(bi)(bi)(bi)，是(shi)(shi)很(hen)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)，可(ke)稱(cheng)得(de)上是(shi)(shi)微型水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)，實際上比(bi)(bi)(bi)水(shui)(shui)(shui)(shui)電(dian)站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模型水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)還小。水(shui)(shui)(shui)(shui)流經(jing)過水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻力損失(shi)視水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)及Q、H、V的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小有所(suo)不(bu)同(tong)，對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)中(zhong)(zhong)采(cai)用(yong)(yong)(yong)槽式(shi)(shi)、池(chi)式(shi)(shi)配水(shui)(shui)(shui)(shui)系統來(lai)(lai)(lai)(lai)說(shuo)(shuo)(shuo)，水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)具有自由(you)表面，阻力損失(shi)很(hen)小，相(xiang)對(dui)(dui)來(lai)(lai)(lai)(lai)說(shuo)(shuo)(shuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)效(xiao)率(lv)(lv)高(gao)；對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)冷卻(que)(que)塔(ta)(ta)采(cai)用(yong)(yong)(yong)管式(shi)(shi)配水(shui)(shui)(shui)(shui)來(lai)(lai)(lai)(lai)說(shuo)(shuo)(shuo)，水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)為(wei)(wei)壓力流，阻力損失(shi)一(yi)般(ban)在(zai)0、5m左右(you)，則(ze)(ze)(ze)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)效(xiao)率(lv)(lv)相(xiang)對(dui)(dui)低些，即(ji)出(chu)力P會小些。但(dan)只要(yao)達到設計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸(zhou)(zhou)功(gong)(gong)率(lv)(lv)和(he)轉速(su)(su)(su)，就能(neng)保證風(feng)(feng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)和(he)冷卻(que)(que)效(xiao)果(guo)。關鍵是(shi)(shi)軸(zhou)(zhou)功(gong)(gong)率(lv)(lv)，即(ji)為(wei)(wei)9、81·Q·H·η值。

冷卻塔計算機選型

冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)型(xing)(xing)較多，其計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)涉及(ji)氣(qi)象(xiang)(xiang)條(tiao)件(jian)P、θ、τ等、冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)(shui)量(liang)Q、進出塔(ta)(ta)(ta)(ta)水(shui)(shui)溫t1、t2以(yi)及(ji)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)形式(shi)、填(tian)料(liao)(liao)種(zhong)(zhong)類(lei)及(ji)規格、風機(ji)性能等多方面條(tiao)件(jian)與因素，計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)工(gong)作(zuo)大而繁。國內部(bu)分單位根據循環(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)(shui)工(gong)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際需要和(he)(he)不(bu)同情況(kuang)，編(bian)制(zhi)了(le)一些(xie)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)。有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)用于冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)，有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)用于冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選型(xing)(xing)。采(cai)用計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)機(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)，既提高了(le)設(she)(she)計(ji)(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精確性，又節(jie)省(sheng)了(le)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)量(liang)和(he)(he)時(shi)間，是必然發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。化工(gong)部(bu)第三設(she)(she)計(ji)(ji)研究(jiu)院針對化工(gong)系統(tong)編(bian)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數種(zhong)(zhong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)通風圖(tu)(tu)(tu)主要為(wei)大塔(ta)(ta)(ta)(ta)，包括鋼筋混凝土塔(ta)(ta)(ta)(ta)，編(bian)制(zhi)了(le)逆(ni)(ni)流式(shi)機(ji)械(xie)通風冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選型(xing)(xing)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)。該程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)采(cai)用麥克爾焓差法編(bian)制(zhi)，將(jiang)逆(ni)(ni)流式(shi)機(ji)械(xie)通風冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)，歸納(na)為(wei)四線二點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)求(qiu)解。由填(tian)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱力特性曲線和(he)(he)氣(qi)象(xiang)(xiang)條(tiao)件(jian)、水(shui)(shui)溫計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)操作(zuo)曲線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)點(dian)(dian)，可(ke)求(qiu)得氣(qi)水(shui)(shui)比λ和(he)(he)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)任(ren)務數N；由風機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性曲線和(he)(he)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)通風阻力曲線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)點(dian)(dian)，可(ke)求(qiu)得風機(ji)工(gong)作(zuo)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)風量(liang)G。由工(gong)作(zuo)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)風量(liang)G和(he)(he)氣(qi)水(shui)(shui)比λ，即可(ke)求(qiu)得冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)(shui)量(liang)Q。計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)機(ji)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)簡(jian)化框圖(tu)(tu)(tu)見圖(tu)(tu)(tu)9-3所示，該程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)將(jiang)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參數數據庫設(she)(she)計(ji)(ji)成開放式(shi)可(ke)隨時(shi)增加、刪除或修改。可(ke)根據用戶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，自行將(jiang)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)型(xing)(xing)、各種(zhong)(zhong)填(tian)料(liao)(liao)、風機(ji)和(he)(he)氣(qi)象(xiang)(xiang)參數加入數據庫中。這(zhe)樣可(ke)不(bu)斷地更新數據庫，使計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)更具有(you)(you)適應性和(he)(he)實用性。