冷却塔喷嘴性能测试

袁小伟,刘晓朵（.烟台荏原空调设备有限公司；.烟台德赢电子材料有限公司山东烟台65500）

冷却塔喷嘴性能测试

袁小伟1,刘晓朵2
（1.烟台荏原空调设备有限公司；2.烟台德赢电子材料有限公司山东烟台265500）

喷嘴是冷却塔常用的喷溅装置，通过喷嘴可以将成股的水变成小水滴，尽量均匀的喷洒到填料上，喷嘴的喷洒情况直接影响冷却塔的效率、能耗与投资。因此通过实验方法测定一个喷嘴的性能，对于喷嘴的优化设计和整台冷却塔设计至关重要。

喷嘴；泄流能力；喷溅范围；喷溅均匀性；曲线

喷嘴大致可以分为两类,一类是靠冲击力将成股的水扯成水滴，如图1，另一类是旋转型的，靠离心力将水滴扯开，洒向四周，如图2。前者要求水压较低，较为节能，常用于槽式配水后者要求水压较高，喷洒相对均匀，喷洒半径较大，水滴较细，常用于管式配水。

常用喷嘴的主要特性主要包括泄流能力、喷溅范围、喷溅的均匀性、液滴大小、冲击力、材料等。冷却塔喷头设计、选型比较关注的是泄流能力、喷溅范围、喷溅均匀性，可以用图3试验装置进行测量。喷溅装置安装在试验水池内，由水泵经供水管供水，水池底面方格布置，水池深精度±1毫米，试验水池内安装一水平器，保证水池水位稳定。进水压力、进水流量，喷头到水池顶面高度H都可以调整。

1　泄流能力即泄流量

指单个喷嘴单位时间内所排泄的水量，用公式表示为

式中Q—泄流量，m3/s;

μ—流量系数；

A—管嘴出口处过流面积，m2;

H—作用在管嘴出口断面的水头，m；

g—重力加速度，m/s2;

通过试验测定各种喷溅装置的Q、A、H，可以求出系数μ。流量系数μ决定于喷嘴的进口形状，在常用的水头范围为常数，但由于测量误差，不同的H测得的μ值会有差别，一般取其平均值，测得了μ值便可得出喷嘴流量与水头的计算公式。如根据表1一组实验数据测得μ值平均值为0.61，根据实验测得Q、A、H绘出了图4H-Q曲线，可根据不同工况进行喷嘴的设计选型。也可以根据计算出的μ值代入公式得到不同压头和流量的关系。

2　喷嘴的喷溅范围

用相机拍下喷头喷射的正投影，然后在照片上确定喷淋水直线部分，在直线部分测量其角度，通过调整喷嘴高度和压力测出不同喷淋半径和流量。根据实验测得Q、H、和喷洒半径α可以做出相应的曲线，如根据表1一组实验数据绘出了图4H-α曲线,为冷却塔布水设计提供参考依据。测量的数据越多，计算的μ值、绘制的性能曲线也就越准确。

表1　某种喷嘴性能实验数据

3　喷溅的均匀性

喷溅的均匀性是指在喷溅范围内各点的淋水密度是否均匀，喷嘴安装在水池底面，调整不同的喷嘴高度h，测量该高程上的淋水密度，看喷嘴的淋水是否均匀。因为喷嘴的淋水是轴对称的，所以测量一个半径上的值就可以了。测量方法是用一个长方形的接水槽，分割成若干小格（每格如10cm×10cm），放在要测的高程上，计量接水时间，测出每格的水量，并算出该高程上径向每格的淋水密度，淋水均匀性程度用溅水均匀性分布系数来表示，溅水均匀分布系数表达式如下：

式中：ao—溅水均匀分布系数；

N—小方格总数。

用式4-1计算器均方差ao，用以判断其均匀性，对于单个喷嘴，ao越小说明其均匀性好，但是在冷却塔中是多喷头共同运行交叉喷淋的，交叉后的喷淋均匀性随喷嘴的布置方式，间距，压头变化，所以淋水的均匀性不能用一个喷头来衡量，而应测量其组合下的淋水分布。

4　结论

喷嘴的评价标准为:一定压力下的流量、喷洒面积、喷洒角度，喷洒的均匀性，相同压力下喷洒流量越大、喷洒越均匀、角度越大性能就越好；另外冷却水量在一定范围内变化时，喷洒无明显恶化，不易堵塞，污物容易清理，易更换和维修也非常重要，当然所有优良因素均有的喷嘴比较难找，这就需要根据具体要求有所取舍，选择符合设计需求的喷嘴。

[1]赵振国.冷却塔[M].中国水利水电出版社.

[2]侯红立,王银华等.冷却塔淋水填料性能试验台的研制[M].工业用水与废水,2010.

[3]薛新宇,柳平增等.喷头综合性能测试实验台的研制及应用[M].2006中国农机化.

[4]徐祖根.冷却塔设计[M].河南化工,1999.

袁小伟（1982—），男，河南许昌人，工学学士，研究方向：换热器、冷却塔。