水动能射流装置
技术领域
本项实用新型涉及冷却塔技术领域，尤其涉及一种水动能射流装置。
背景技术
近百年来，冷却塔在国内外市场上，广泛应用传统的逆流式填料冷却塔，出现了各种结构形式的填料塔；然而从近几十年的发展来看，凡是逆流式填料冷却塔的冷效率很难保持，而且该类冷却塔运行时填料容易结垢、阻力大、出现结垢后冷效下降明显，耗电，运行维护成本高。
在专利号CN201721833269.3公开了一种水动能射流装置总承，由于其配水箱只设置有一组蜗壳式射流器，使得其功率较小，当应用于功率较大的冷却塔时，需要安装较多的水动能射流装置总承，才能达到需要的冷却效果，而相邻的水动能射流装置之间为淋水面积，安装较多的水动能射流装置会导致淋水面积减小，降低的冷却效果，且使得工艺布置难。
实用新型内容
本实用新型的目的是在于提供水动能射流装置，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本实用新型的一个方面，提供水动能射流装置，包括给水定位座和设置于给水定位座的配水箱，配水箱侧壁沿轴向方向设有至少两组射流器组，每组射流器组均包括多个环向设置于配水箱侧壁的多个蜗壳式射流器，每组射流器组中的蜗壳式射流器到配水箱侧壁的垂直距离从上到下逐渐变大。
在一些实施方式中：还包括陶瓷上轴套、轴顶陶瓷磨擦圈、轴顶压盖、上轴陶瓷磨擦圈、陶瓷垫圈、下轴陶瓷磨擦圈、陶瓷下轴套和风叶；配水箱、上轴陶瓷磨擦圈、下轴陶瓷磨擦圈、风叶、蜗壳式射流器为整体运动体；以给水定位座为轴心，蜗壳式射流器水流喷射为动力，在水流喷射产生反冲力作用下带动水箱、上轴陶瓷磨擦圈、下轴陶瓷磨擦圈、风叶、蜗壳式射流器同时作旋转运动。陶瓷上轴套设于给水定位座的上端，上轴陶瓷摩擦圈设置于配水箱的上端，陶瓷上轴套与上轴陶瓷摩擦圈之间能够相互转动；轴顶压盖设于给水定位座顶部，轴顶陶瓷摩擦圈设于轴顶压盖且位于上轴陶瓷摩擦圈上侧，轴顶陶瓷摩擦圈能够与上轴陶瓷摩擦圈之间相互转动；陶瓷垫圈套设于给水定位座顶部且位于上轴陶瓷摩擦圈下侧，陶瓷垫圈能够与上轴陶瓷摩擦圈之间相互转动；上轴陶瓷摩擦圈分别与陶瓷上轴套、轴顶陶瓷摩擦圈、陶瓷垫圈之间设有空隙，水可以进入空隙进行润滑；陶瓷下轴套设于给水定位座的下端，下轴陶瓷摩擦圈设置于配水箱的下端，下轴陶瓷摩擦圈和陶瓷下轴套之间能够相互转动，下轴陶瓷摩擦圈和陶瓷下轴套之间设有空隙，水可以进入空隙进行润滑。陶瓷是：一种耐腐蚀、高强度、摩擦系数小，不易磨损，水可作为润滑介质，陶瓷磨擦圈起到轴承不可替代的耐腐蚀、定心、润滑的作用；风叶安装于配水箱下侧，配水箱壁粘接有若干出水管法兰与蜗壳式射流器进水口法兰连接，构成系统运动整体。
在一些实施方式中：蜗壳式射流器由上蜗壳、下蜗壳、喷嘴、引气嘴、引风口和进水口组成，喷嘴与进水口异位垂直设置，喷嘴为双层结构，内层为喷水嘴，外层为引气嘴，引气嘴下部周壁上开有若干引风口，这种结构能使由进水口进入的水经蜗壳体旋转后进入双层结构的喷嘴，内层的喷水嘴在外层引风口通风的情况下，构成喷出水滴裂解产生均匀细小水滴，水滴与不饱和空气的接触面积增大；在水流喷射力的作用下，同时起到喷射推动水动能射流装置配水箱总承作圆周运动；由于水射流产生的负压，辅助抽入外界空气与喷射的水滴融合冷却；风叶在运动过程中，抽入外界大量不饱和空气进入塔腔，与喷射裂解的水滴充分进行热交换；集风筒起到送风导流作用。
在一些实施方式中：陶瓷上轴套、轴顶陶瓷磨擦圈和陶瓷垫圈均采用第一陶瓷材质制成，上轴陶瓷磨擦圈采用第二陶瓷材质制成，第一陶瓷材质与第二陶瓷材质不同。
在一些实施方式中：第一陶瓷材质为碳化硅或氮化硅；第二陶瓷材质为碳化硅或氮化硅。
在一些实施方式中：陶瓷下轴套采用第三陶瓷材质制成，下轴陶瓷磨擦圈采用第四陶瓷材质制成，第三陶瓷材质与第四陶瓷材质不同。
在一些实施方式中：第三陶瓷材质为碳化硅或氮化硅；第四陶瓷材质为碳化硅或氮化硅。
在一些实施方式中：蜗壳式射流器的喷水嘴的出水孔斜向上方设置，蜗壳式射流器的喷水嘴的出水孔与水平面呈5-55°角。
此外，还公开了包括水动能射流装置的冷却塔，包括风筒、多维形收水器、塔体、水动能射流装置、集风筒、淋水网格板、淋水网格架、防壁流板、进风口、导风板、集水池；其中风筒位于塔顶部；多维形收水器位于塔顶的下方；多维形收水器固定于多维形收水器架上；水动能射流装置位于塔体中下部；塔体左右两侧与塔体中段进风口上方前后两侧外表面加设玻璃钢面板包覆，水动能射流装置位于塔体中下部，并于集风筒的轴向中心部位相对应；多维形收水器与水动能射流装置之间为射流水滴与不饱和空气相结合的顺逆流运行空间；集风筒下方外围设有由淋水网格架支撑的淋水网格板；集水池位于塔底；淋水网格架下方与集水池上方塔的中间垂直位置，面向进风口设有导风板；防壁流板一侧连接于塔体内壁且位于淋水网格架下沿，防壁流板与塔体侧壁呈30-60°角，防壁流板表面均布有多个排水孔。
在一些实施方式中：多维形收水器由多维形片加平直片粘合成六边形蜂窝状结构，除水效率好、强度高、不变形、使用寿命比通用收水器长一倍以上。
在一些实施方式中：多维形收水器与水动能射流装置之间为射流水滴与不饱和空气相结合的顺逆流运行空间，保证了细小水滴与不饱和空气的接触空间。
在一些实施方式中：淋水网格板安装在塔内集风筒的底部外围，使塔内喷射下落的水滴在此瞬间流过和进塔的不饱和空气再次冷却后落入集水池。
在一些实施方式中：防壁流板从内侧边到外侧边依次均布有多个排水孔，有效的防止了壁流的产生。
对逆流式填料冷却塔的核心部位进行了改进为水动能射流推进通风冷却方式，弃除了电机、填料，节电环保，应用于大、中、小型冷却塔。
本实用新型原理是如下
从热力学的角度，水动能射流装置和逆流式传统的填料冷却塔都属于湿式冷却塔，主要通过水和空气直接接触时的热质交换进行热量传递，热量由水传给不饱和空气，使水温下降，空气温度上升，含湿量增加，排入大气。
由热力学理论可知，温差是传递过程的推动力，而水蒸气的分压力差则是质交换的推动力，蒸发和冷却，质交换起主导作用。水动能射流装置，通过射流器把水流射出的同时，使水束裂解细化成众多小水滴与不饱和空气接触面积增大，加上射出水滴射向塔腔的动能使其与气流充分的接触和挠动，利于水气的热质交换，加快了水滴冷却速度。当射出的水滴顺流至多维形收水器后，在重力的作用下逆流至淋水网格板，进行再次冷却后落入集水池，所以整个热质交换过程不是传统填料塔单纯的逆流式，而是顺流和逆流的有机结合，与传统的逆流式填料塔不同，塔腔内气流的不断挠动，增加了气液接触面积的相对流速，这些特征的因素强化了水动能射流推进通风塔的换热效率。
冷却塔运行时，塔内的饱和湿空气夹杂着众多细小水滴，在风叶送风的作用下，细小水滴容易飘失在塔外，既损耗循环水量，又影响周围环境，多维形收水器的特点，其引道构成独特的多维空间，通风阻力小，除水效率高，均匀摆放在塔顶风机下方，改善了塔腔内流态的不稳定因素。
本实用新型的有益效果是：冷效稳定、低维护、节能环保，维修方便。
附图说明
图1为本实用新型应用于水动能无填料冷却塔的结构示意图；
图2为本实用新型应用于水动能无填料冷却塔的多维形收水器结构主视图；
图3为本实用新型应用于水动能无填料冷却塔的多维形收水器结构示意图；
图4为本实用新型水动能射流装置结构示意图；
图5为本实用新型蜗壳式射流器结构主视图；
图6为本实用新型蜗壳式射流器结构示意图；
图7为本实用新型蜗壳式射流器结构示意俯视图；
图8为本实用新型淋水网格板结构示意图；
图9为本实用新型防壁流板结构示意图；
图10为本实用新型防壁流板侧视图；
图11为本实用新型金属板的结构示意图；
其中：1、风筒，2、多维形收水器，3、平直片，4、多维形片，5、多维形收水器架，6、塔体，7、水动能射流装置，8、配水箱，9、陶瓷上轴套，10、轴顶陶瓷磨擦圈，11、轴顶压盖，12、给水定位座，13、上轴陶瓷磨擦圈，14、陶瓷垫圈，15、下轴陶瓷磨擦圈，16、陶瓷下轴套，17、风叶，18、蜗壳式射流器，19、喷水嘴，20、引气嘴，21、引风口、22、上蜗壳，23、下蜗壳，24、进水口，25、集风筒，26、淋水网格板，261、金属板，262、通孔，27、淋水网格架，28、防壁流板，281、排水孔，29、导风板，30、进风口，31、集水池，32、进水管。
具体实施方式
下面结合附图说明，对本实用新型作进一步详细说明。
如图1-9所示，水动能射流装置7包括给水定位座12和设置于给水定位座12的配水箱8，配水箱8侧壁沿轴向方向设有至少两组射流器组，每组射流器组均包括多个环向设置于配水箱8侧壁的多个蜗壳式射流器18，每组射流器组中的蜗壳式射流器18到配水箱8侧壁的垂直距离从上到下逐渐变大，能够使上下相邻的蜗壳式射流器18喷水时互不影响，且能够增加对配水箱8的推力，提高配水箱8的转速，也就是提高了蜗壳式射流器18的转速，提高冷却塔冷却效果。由此，能够使上下相邻的蜗壳式射流器喷水时互不影响，且能够增加对配水箱的推力，提高配水箱的转速，也就是提高了蜗壳式射流器的转速，提高冷却塔冷却效果，能够较大的提高水动能射流装置的工作效率，同一大型冷却塔使用的水动能射流装置数量能够减少一半，进而增加淋水面积，提高冷却效果，也便于工艺布置。
水动能射流装置7还可以包括陶瓷上轴套9、轴顶陶瓷磨擦圈10、轴顶压盖11、上轴陶瓷磨擦圈13、陶瓷垫圈14、下轴陶瓷磨擦圈15、陶瓷下轴套16和风叶17。配水箱8、上轴陶瓷磨擦圈13、下轴陶瓷磨擦圈15、风叶17、蜗壳式射流器18为整体运动体。以给水定位座12为轴心，蜗壳式射流器18水流喷射做功，在水流喷射产生冲力作用下带动配水箱8、上轴陶瓷磨擦圈13、下轴陶瓷磨擦圈15、风叶17、蜗壳式射流器18同时作旋转运动。
陶瓷上轴套9固定安装于给水定位座12的上端，上轴陶瓷摩擦圈13固定安装于配水箱8的上端，陶瓷上轴套9与上轴陶瓷摩擦圈13之间能够相互转动；轴顶压盖11固定安装于给水定位座12顶部，轴顶陶瓷摩擦圈10设固定安装于轴顶压盖11且位于上轴陶瓷摩擦圈13上侧，轴顶陶瓷摩擦圈10能够与上轴陶瓷摩擦圈13之间相互转动；陶瓷垫圈14套设于给水定位座12顶部且位于上轴陶瓷摩擦圈13下侧，陶瓷垫圈14能够与上轴陶瓷摩擦圈13之间相互转动；上轴陶瓷摩擦圈13分别与陶瓷上轴套9、轴顶陶瓷摩擦圈10、陶瓷垫圈14之间设有空隙；陶瓷下轴套16固定安装于给水定位座12的下端，下轴陶瓷摩擦圈15固定安装于配水箱8的下端，下轴陶瓷摩擦圈15和陶瓷下轴套16之间能够相互转动，下轴陶瓷摩擦圈15和陶瓷下轴套16之间设有空隙。通过设置空隙，可以让水进入，起到润滑作用，且可以形成水膜，能防止漏水。
由此解决了传统单陶瓷摩擦圈导致容易磨损的问题，此外能够减少配水箱8和给水定位座12之间的摩擦力，增加了配水箱8、风叶17、蜗壳式射流器18的整体旋转速度，使得水滴被裂解的更小，提高换热效率，也提高了使用寿命。
陶瓷上轴套9、轴顶陶瓷磨擦圈10和陶瓷垫圈14均采用第一陶瓷材质制成，上轴陶瓷磨擦圈13采用第二陶瓷材质制成，第一陶瓷材质与第二陶瓷材质不同。
第一陶瓷材质为碳化硅或氮化硅；第二陶瓷材质为碳化硅或氮化硅。在本实施例中，第一陶瓷材质为碳化硅；第二陶瓷材质为氮化硅。此外，第一陶瓷材质还可以是氮化硅；第二陶瓷材质还可以是碳化硅。
陶瓷下轴套16采用第三陶瓷材质制成，下轴陶瓷磨擦圈15采用第四陶瓷材质制成，第三陶瓷材质与第四陶瓷材质不同。
第三陶瓷材质为碳化硅或氮化硅；第四陶瓷材质为碳化硅或氮化硅。在本实施例中，第三陶瓷材质为碳化硅；第四陶瓷材质为氮化硅。此外，第三陶瓷材质还可以是氮化硅；第四陶瓷材质还可以是碳化硅。
陶瓷是：一种耐腐蚀、高强度、摩擦系数小，不易磨损，是最理想的耐磨材料，水可作为润滑介质，陶瓷磨擦圈起到轴承不可替代的定心、转动、润滑的作用。
但是当同一种陶瓷相互摩擦旋转时，在低速时可以转动，但速度加快时，缺无法相对转动。因此，本申请中采用两种不同材质的陶瓷作为摩擦圈，进行摩擦旋转，解决了速度快时无法旋转的问题，提高了水动能射流装置的转速，增加了风叶的风力，进而雾化水滴，提高冷却效果。
传统机力填料冷却塔的进塔配水系统设置在填料上方，属于高位进水，其水流压力只是起进喷头后喷淋水滴的作用，没有利用此压力转变为动力，此能源一直处于被浪费的状态。本申请的水动能射流装置，安装在去除填料后的填料架位置，极大利用了水的动能，增加了喷水嘴处水的压力，也即增加了喷射水滴时蜗壳式射流器18处的动力。蜗壳式射流器18喷水嘴的出水孔与水平面呈5-55°角，最优角度为25°。
蜗壳式射流器18由上壳体22、下壳体23、喷嘴、引气嘴20、引风口21和进水口24组成，喷嘴与进水口24异位垂直设置，喷水嘴为双层结构，内层为喷水嘴19，外层为引气嘴20，引气嘴20下部周壁上开有若干引风口21，这种结构能使由进水口24进入的水经蜗壳体旋转后进入双层结构的喷水嘴，内层的喷水嘴19在外层引风口21通风的情况下，构成喷出水滴裂解产生均匀细小水滴，水滴与不饱和空气的接触面积增大，在水流喷射力的作用下，同时起到推动水动能射流装置总承作圆周运动。由于水射流产生的负压，辅助抽入外界空气与喷射的水滴融合冷却，同时在水流喷射力的作用下，推动水动能射流装置总承作圆周运动，风叶在运动过程中，抽入外界大量不饱和空气进入塔腔，与喷射裂解的水滴充分进行热交换。
每个蜗壳式射流器18均通过连接管181连通配水箱8，连接管181的直径沿配水箱8轴向从上到下逐渐变大。蜗壳式射流器18的喷水嘴19直径沿配水箱8轴向从上到下逐渐变大。由此，给水定位座12是由底部进水，配水箱8内越向下，水的动力越高，因此能够大大提高蜗壳式射流器18的喷水效率。提高水动能射流装置7的旋转速度，提高冷却塔的冷却效率和效果。
还公开了包括水动能射流装置的冷却塔，具体来说包括风筒1、多维形收水器2、塔体6、水动能射流装置7、蜗壳式射流器18、集风筒25、淋水网格板26、淋水网格架27、集水池31和进水管32；风筒1位于塔顶；多维形收水器2位于塔顶风筒1下方，均匀布满整个多维形收水器架5的平面，并固定在多维形收水器架5上，多维形收水器2由多维形片4加平直片3粘合成六边形蜂窝状结构体；塔体6的左右两侧与塔体中段(进风口30)上方前后两侧外表面加设玻璃钢面板包覆，多维形收水器2与水动能射流装置7之间为不饱和空气与水滴顺逆流相结合的空间，水滴在此空间产让裂变，构成接触面积增大；水动能射流装置7位于塔的中下部。
如图9和10所示，还包括防壁流板28，防壁流板28一侧连接于塔体6内壁且位于淋水网格架27下沿，防壁流板28与塔体6侧壁呈30-60°角，在本实施例中，防壁流板28与塔体6侧壁呈40°角。在另一实施例中，防壁流板28表面均布有多个排水孔281，可以使水流通过排水孔281滴落，防止瀑布形水流产生，增加了水滴和空气之间的换热面积，提高了换热效率。由此，能够解决传统防壁流板边缘容易形成瀑布形的水流，而导致与空气之间的换热效率低的问题。需要说明的是，防壁流板28的内侧边为与塔体6侧壁连接的一侧，外侧边为与内侧边相背的一侧。此外，还可以在排水孔281的正下方一一对应排水孔281设置多个顶流柱，顶流柱可以通过连杆固定安装于塔体6的侧壁，顶流柱顶部呈锥形结构，由此从排水孔281滴落的水滴再撞击到顶流柱顶部时，能够被分解成更小的水滴，增加与空气的接触面积，提高换热效率。
此外，如图11所示，还可以包括金属板261，金属板261可以是不锈钢板，金属板261上均匀开设有通孔262，金属板261铺设于淋水网格板26上，由此，可以使水均匀的通过淋水网格板26，防止水溅落到淋水网格板26上时不均匀；还能够形成水封，将金属板261的上部空间与金属板261的下部进风空间分隔开，防止由于水动能射流装置7的旋转形成金属板261上部空间的空气循环，保证空气能够从进风口30进入到塔内。
本实用新型的水动能射流装置是这样运作的：开启循环水系统的泵机，循环水进入水动能射流装置7由蜗壳式射流器18喷射水流做功，带动风叶17转动，使不饱和空气从集风筒25送入塔腔进行热交换，蜗壳式射流器12喷出的水滴顺流至多维形收水器2后在重力作用下逆流至淋水网格板26进行二次冷却，落入集水池，再由水泵送出已冷却的循环水至各换热设备后，再返回到冷却塔，周而复始循环使用。
以上所述仅是本实用新型的一种实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围之内。
