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                冷卻塔風機葉片傾角測量

                添加時間:2018/09/08


                目前機械通風冷卻塔風機(Draught Fan)葉片材料(Material)有鋼板(含不銹鋼(不銹耐酸鋼)板)、鋁合金及玻璃鋼等,各有優缺點,但玻璃鋼風機的優特點更為顯著,其葉形為空心薄壁結構,空腔內填泡沫塑料,以增強度。玻璃鋼葉片不僅可節省大量的鋁合金和鋼材,而且具有許多金屬葉片達不到的優點,如體積小、風量大、效率高、重量輕、制作工藝簡單、成形方便、投資(意義:是未來收益的累積)小,可以制造較為復雜的葉形、表面光滑,具有優良的抗酸堿腐化侵蝕 能力,不會在濕熱空氣下造成氣蝕等。實踐證明(zhèng míng)玻璃鋼葉片很少需要維護,降低了維護費用,提高風機安全運行的可靠性。
                但玻璃鋼風機(Draught Fan)的彈性模量較低,因此對葉形的設計要求嚴格,否則容易產生剛度小的弱點。
                在機械通風冷卻塔(The cooling tower)中,目前三種材質的風機均有采用,但鋼板風機相對采用較少,在中小型冷卻塔中,采用鋁合金風機的多于玻璃材質鋼風機;而在大型冷卻塔中,目前基本上多 采用玻璃鋼風機,采用鋁合金少。
                冷卻塔內氣流能量及阻力

                在冷卻塔的工作條件下,風機(Draught Fan)的通風量決定于冷卻塔的全部空氣動力阻力,而這一阻力等于風機的全風壓力。風機的工作點使以風機的特性曲線與冷卻塔的空氣動力阻力性能曲線的交點來表示。

                  1. 能量方程
                氣體在冷卻塔內的流動如同管道內流動相似,其連續性方程式是質量守恒原理在流體運動中的表現形式。氣體在進行穩定(wěn dìng)流動時,從某段一端流入的質量等于另一端流出的質量,如圖9-4 所示,即單位時間內流過每一截面的流體質量為一常數,用式表示為:
                式中 γ1、v1、F1――表示斷面121 處氣體的密度(kg?s2/m4 )、面積(m2 )和流速(m/s);
                γ2、v2、F2――表示斷面222 處氣體的密度、 面積和流速。
                此式稱為“連續性方程式”。對于空氣來說,雖然壓縮性很大,但在冷卻塔(The cooling tower)中流動時,通風阻力較小,一般為10~30mm H2O ,前后壓力變化很小,這些變化可認為忽略不計,故可當作不可壓縮來看待,即ρ1 =ρ2 ,則式(9 )可變成為v1F1 =v2F2 = 常數。
                按圖9-4 ,氣體在塔內流動的能量方程主要描述氣體流動時的壓能、動能及位能三者相互變化的規律,這個規律表明理想氣體在塔內作無擾動現象流動時,任何一個截面的壓能、動能、位能三者之和是一個常數,即伯努利方程:
                式中 P
                  1、P 2――截面1-1、2-2 上的壓力(kg/m2 );
                γ――氣體的密度(kg/m3 );
                v
                  1、v 2――截面1-1、2-2 上的流速(m/s);
                g――重力加速度,9.81m/s2 ;
                Z1、Z 2――截面1-1、2-2 距基準面(020 )的高度(m )。
                實際氣體在塔內流動時,是有壓力損耗的,使總能逐漸減小,如采用ΣH 表示阻力損耗的能量,則空氣在塔內流動時的實際能量方程為:
                等式兩邊乘γ,可寫成:
                式中 P 、Z?γ、(v2/2g)?γ 分別被稱為靜壓、位壓(位能)、速壓(動能),而ΣH?γ=ΣΔP 表示壓力損失總和。
                靜壓是冷卻塔內氣體垂直作用在物體上的壓力,可正可負;位壓亦叫位能,由重力作用而引起,距地面越高位能越大;速壓亦稱動能又稱速度頭,由速度引起,隨速度大小而變化,它的方向與速度方向一致,永遠是正值。
                靜壓和動壓在一定條件下會互相轉化,并且可用來克服塔內的阻力。以圓形逆流式機械通風冷卻塔來說,中塔體和風筒(不是擴散風筒)的截面是不變的,收縮段的截面是變化的。如果氣流均勻分布,則氣體在截面不變段流動時,如果流速不變則動壓不變,所以阻力只能用壓能(靜壓)的消耗來克服;氣體在截面變化段流動時,如果要保持靜壓不變,就必須利用動壓的變化來補償阻力損失。能量的轉化可用下式計算:
                可見,由于流速降低而增加的靜壓力等于阻力損失,即靜壓增加值全部消耗在克服阻力上。

                  2. 冷卻塔(The cooling tower)的壓力損失
                (1 )動壓力損失
                在塔內流動的空氣,因具有速度故要消耗部分動能,即動壓力,其值計算為:
                式中 v ――空氣的流速(m/s ),一般來說,冷卻塔的風量是不變的,但風經過的斷面是變化的,故風速也是變化的,其變化的范圍為20m/s >v > 1m/s。冷卻水塔是一種將水冷卻的裝置,水在其中與流過的空氣進行熱交換、質交換,致使水溫下降;它廣泛應用于空調循環水系統和工業用循環水系統中。在一定水處理情況下,冷卻效果是冷卻塔重要性能之一,在選用冷卻塔時,主要考慮冷卻程度、冷卻水量、濕球溫度是否有特殊要求,通常安裝在通風比較好的地方。
                γ――空氣的密度(kg/m3 ),根據 等參數查有關圖表。
                (2 )局部阻力 局部阻力可分為兩類:一是流量不變時產生的局部阻力;二是流量改變時產生的局部阻力,冷卻塔屬前種。但局部阻力都可按下式計算:
                式中 ΔP z――各部件的局部阻力(kg/m2 或mm H2O )。小型冷卻水塔在噴灑管道上方和下方 都有曲折鏤空的PVC膠做的散熱板隔開,以增加水滴的散熱時間。設計成如此形狀是應為雙曲線形狀有利于水和空氣進行對流換熱。冷卻塔是用水作為循環冷卻劑,從一系統中吸收熱量排放至大氣中,以降低水溫的裝置;其冷是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產生蒸汽,蒸汽揮發帶走熱量達到蒸發散熱、對流傳熱和輻射傳熱等原理來散去工業上或制冷空調中產生的余熱來降低水溫的蒸發散熱裝置,以保證系統的正常運行,裝置一般為桶狀,故名為冷卻塔。
                ξ――局部阻力系數,表示部分動壓消耗在克服部件阻力上。一般用實驗方法確定。
                (3 )總局部阻力 冷卻塔(The cooling tower)通風阻力包括沿程摩阻、局部阻力和動壓損失等3 個部分。冷卻塔是用水作為循環冷卻劑,從一系統中吸收熱量排放至大氣中,以降低水溫的裝置;其冷是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產生蒸汽,蒸汽揮發帶走熱量達到蒸發散熱、對流傳熱和輻射傳熱等原理來散去工業上或制冷空調中產生的余熱來降低水溫的蒸發散熱裝置,以保證系統的正常運行,裝置一般為桶狀,故名為冷卻塔。總的局部阻力如《冷卻塔的設計與計算》那章所述,由進風口、導流設施、淋水裝置、配水系統(system)、收水器、風筒、氣流的收縮、擴大、轉彎等組成。總局部阻力表達式為:

                式中 ξi ――局部阻力系數; vi ――相應部位的空氣流速(m/s);
                γi ――相應部位的空氣密度(kg/m3 );
                g――重力加速度(9.81m/s2 )。
                風機(Draught Fan)的全壓及安裝角度


                  1. 風機(Draught Fan)的全壓及轉速
                風機具有的總壓力稱為全壓,是由風機具有的靜壓力和動壓力兩者組成(兩者之和)。常用毫米水柱(mm H2O )表示。在風機型號及樣本中,有的用全壓表示,而有的用靜壓表示。如LF 型、L 型等風機主要性能介紹中為“全壓”;而JT2LZ 風機等主要性能介紹中為“靜壓”。風機的全壓一般在8~19mm H2O 之間;風機的靜壓通常在4~10mm H2O之間。如用壓力表示,則單位為kg/m2 。
                小型風機(Draught Fan)由電動機直接驅動(機械效率為100 %),因此葉輪(指裝有動葉的輪盤)轉速較快。一般風機葉輪直徑≤ 2000m m 的,轉速均在300r/min 以上, 最高的可達960r/min
                  (葉輪直徑僅600m m );風機直徑> 2000m m 的,一般轉速小于320r/min ,風機葉輪直徑越大,轉速越小,如風機葉輪直徑為9140m m ,風量(定義:單位時間內空氣的流通量)2730000m3/h 時,轉速僅為110r/min 。同一直徑的風機,其安裝角度和轉速不同,則風量也不同,而風量的不同,則全壓和靜壓也隨之不同。也就是說,為改變風量(增加或減少風量),可采取改變風機安裝角度與改變風機轉速來解決。

                  2. 風機(Draught Fan)的安裝角度與測量
                風機銘牌上一般表明三檔風量(定義:單位時間內空氣的流通量),不同風量其全壓和葉片的安裝角度也隨之相應不同,其共同點是隨著風量增加,則葉片安裝角度增大,全壓增大,馬達軸功率也增大。有的風機銘牌(樣本)上只表明一種葉片的安裝角度及其相應的風量(含全壓)。風機的這一工作點就是風機的特性曲線與冷卻塔(The cooling tower)空氣動力阻力性能曲線的交點。
                風機的安裝角度和風量(定義:單位時間內空氣的流通量)不是可任意(無限)變化的,僅局限在一定的范圍(fàn wéi)內,通常風機葉片的安裝角度變化范圍在8°~24°之間,角度太小則風量不足,不能充分發揮風機的潛力和作用;安裝角度太大,則振動和噪聲增大,影響(influence)塔體與風機的壽命。多數冷卻塔通常的風機葉片安裝角度為8°~15°之間。安裝角度在20°以上的相對來說較少。
                冷卻塔在試運行之前,必須巡查風機葉片的傾角(安裝角度)和葉片端頭距風筒內壁的間隙大小(距離),風機安裝在風筒內的下部分,風筒直徑比風機葉片直徑大1 %~2 %(大風機取小值,小風機取大值)。在小型風機中,葉片端頭與風筒內壁間隙距離最小值為8m m 。間隙距離過大會造成局部渦流,降低風機效率。
                風機(Draught Fan)全部葉片應安裝得相同,保持要求的角度。在試轉之前,按風機生產廠提供的要求和規定,對風機葉片的傾角進行測量。現以風機直徑5m 和7m ,其傾斜角的測量方法為:沿葉片邊緣作兩個記號,其位置在離端點500m m
                  (5m 風機)或者700m m
                  (7m 風機(Draught Fan))處,把這兩個記號垂直向下引到下面框架的同梁上,再測量出離開梁的垂直距離H 1 及H 2和相互間的水平距離L ,即離端點的距離處的葉片寬度。則葉片的傾斜角α按下式計算:

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