浅析冷却塔喷头的纵向扩散技术

浅析冷却塔喷头的纵向扩散技术

谢海燕

绍兴市上虞区曹娥街道事业综合服务中心 浙江绍兴 312300

摘要：喷嘴是冷却塔常用的喷溅装置，喷嘴的喷洒情况直接影响冷却塔的效率、能耗与投资。本文介绍了一种一种纵向扩散度更大、大大减少了中空现象的用于冷却塔的喷头。

关键词：喷头、均分盘、分水块、纵向扩散度

1、目的

在冷却塔行业，用于管式配水或管槽结合式配水喷溅装置一般是采用各种形式的喷头，特别是大流量冷却塔配水的喷溅装置。

在冷却塔的配水装置中，考虑到经济运行效率及成本因素，目前普遍采用反射型或喷嘴与喷溅碟分离形式的喷头，如管-碟式喷溅装置、多层溅水喷头、单层溅水喷头等。这些喷头由喷嘴与溅水碟组成，水流从管嘴喷出，射在溅水碟上，经反射作用后，成水滴状较均匀的洒落。

市面上的三溅式喷头喷出的水会明显分为三层，每个溅水盘喷洒的水之间间隙较大且明显，每个溅水盘喷洒的水在纵向方向上的扩散度较小，导致单位时间内喷洒的水滴大，且数量。此外，锥形劈水头虽然能够减小喷头喷水的中空现象，但是无法完全避免中空现象，最终使冷却塔的换热效率不高。

2、冷却塔喷头的结构

冷却塔喷头包括从上到下同轴设置的喷嘴、引流罩、溅水盘、均分盘以及分水块。喷嘴上设有外螺纹和用于安装引流罩的内螺纹，引流罩包括第一通水孔和多个沿引流罩圆周方向均匀设置的分水孔。

①溅水盘

溅水盘包括与第一通水孔同轴的第二通水孔和多个均匀设于溅水盘圆周边缘的分水齿。

溅水盘具有向中间凸起的第一倾斜面，且倾斜面正对上方的分水孔。分水孔的水冲击到第一倾斜面上，使冲击到倾斜面上的水更加均匀，然后先是飞溅出部分水花，更多的是沿第一倾斜面往下流到分水齿上，通过分水齿洒向圆周外，不仅扩散度高，而且水滴更小。分水齿截面呈梯形，梯形的锐角朝上，水流冲击锐角处能够被很好地分流，提高了扩散效果。

第二通水孔、第三通水孔直径逐渐变小，且第一通水孔直径小于等于第二通水孔。水流从第一通水孔落入下时，会直接穿过第二通水孔，造成水流落差更大，流速也更快，溅射面积更大，水也更加分散，纵向扩散度大，而且水从第三通水孔落下时，流速最快，加上重力作用，对于分水块的冲击力较大，水能够被分水块上分水条均匀地扩散向分水块圆周外。

②均分盘

均分盘包括与第二通水孔同轴的第三通水孔和多个沿均分盘圆周方向均匀设置的分水间隙。均分盘具有向中心凹陷的第二倾斜面，且第二通水孔上设有一圈倒角。水流落入到均分盘上时，通过第二倾斜面能够将水集中到中心区域，大部分水还是从分水间隙落下，大大减小了中空现象，使水流不是一味地扩散向外。

③分水块

分水块包括多个沿分水块圆周方向均匀设置的分水条和排水孔。

分水块旋转安装有分水扇，且分水扇具有多个均匀设置的叶片，叶片上设有冲水槽。当水流冲击到分水扇上的叶片时，通过水流冲击冲水槽能够使叶片发生转动，导致水流被螺旋洒向四周，纵向溅射扩散更远，还有部分水流到下方的分水块上被分水条和排水孔均分。

分水扇顶部还设有锥形头，这个锥形孔能够对水流进行很好地分流，使中心的水流能够溅射到圆周方向的叶片上。

分水块还包括呈锥形凸起的第三倾斜面，且分水条设置于第三倾斜面上，第三倾斜面还具有用于旋转安装分水扇的通孔。第三倾斜面能够使冲击倾斜面上的水流大部分随倾斜面流到排水孔上，排水孔沿均匀密布与分水块的边缘处，使水流能够被细分成更小的水滴或者水流落入到下方的填料上，同时由于分水块的直径最小，使中空现象大大减小。

图一

（1、喷嘴；2、引流罩；3、溅水盘；4、均分盘；5、分水块；6、分水扇；7、支撑杆。）

3、工作原理

将喷头通过喷嘴上的外螺纹安装在布水装置上后，通水时，水流从喷嘴进入。当水流进入到喷嘴下方的引流罩时，部分水流从分水孔落入到下方的溅水盘上，水流冲击在溅水盘上，发生飞溅。部分水还流到溅水盘边缘被分水齿分成均匀的水流落入到下方的冷却填料上，增大了水与空气的接触面积和纵向方向上的扩散度。剩余的水直接从第一通水孔流过第二通水孔到了均分盘上，而且由于第一通水孔的直径比喷嘴要小，因此流速加快，再配合重力，对于均分盘的冲击力更大，纵向扩散度更大。另一部分的水流从分水间隙落入到下方的冷却填料上，此时的水被均分的更细，而且减小了喷头喷水的中空现象。剩余的水继续从第三通水孔落入到下方的分水块上，分水块上的分水条能够将最后一部分水流细分并溅射向圆周外，同时还有部分沿分水块表面流下的水通过排水孔被细分成细小的水滴，几乎完全解决了中空现象，最终使冷却塔的换热效果提高。

4、总结

喷嘴、引流罩、溅水盘、均分盘以及分水块配合使水流的纵向扩散度更大，大大减少了中空现象，造成冷却塔的换热效率高。通过引流罩将水分成两部分，一部分的水直接从第二通水孔穿过到分水盘上，造成水流落差更大，流速也更快，溅射面积更大，水也更加分散，纵向扩散度大。由于第一通水孔的直径比喷嘴要小，因此流速加快，再配合重力，对于均分盘的冲击力更大，纵向扩散度更大。

参考文献

[1] 丁玲. 制氧机空气冷却塔喷头反冲技术的创新和应用[J]. 化工管理,2016.

[2] 张夏丽. 石化企业循环冷却塔技术改造[J]. 石化技术, 2019.

[3]贾菁菁. 水渣冷却塔喷淋装置的改进[J]. 天津冶金, 2017.