新型环保小型水轮机节能开发探究

《新型环保小型水轮机节能开发探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、新型环保小型水轮机节能开发探究　　摘要冷却塔是一种利用水循环来进行冷却换热的设施。由于设计的需要，冷却塔的循环水系统中水泵含有大量富余扬程和流量，这些富余能量易被忽视而浪费。研究及实际应用效果均表明，在冷却塔中应用水轮机来回收循环水系统中的这部分剩余的能量是一种确实有效的措施。文章综述了可在冷却塔中应用的水轮机原理、存在的问题及设计研究进展，并介绍采用水轮机替代电机的优势及经济效益，以期为新型环保小型水轮机节能开发提供参考。关键词冷却塔；水轮机；节能；设计研究中图分类号：TK73文献标识码：A文章编号：1671-7

2、597（2014）03-0003-03冷却塔的工作原理是通过蒸发作用和热交换使循环冷却水从一系统中吸收热量，将热水喷撒至散热材表面，通过热水与冷空气之间产生热交换作用，使废热转移到空气及刚蒸发的水蒸气中，最后排入大气。冷却塔的通风方式有自然通风、机械通和混合通风3种，其中机械通风是利用吹风加速水分的蒸发速度，使进入塔中的水流散热冷却，通过水泵将冷却后的水流输送到需要冷却的设备中，通过热交换带走工业废热，然后再由水泵加压将热水流引入冷却塔重新冷却，形成一个水循环冷却系统。12现有的机械通风冷却塔一般吹风所用的风扇都是

3、由电动机通过联轴器、传动轴等来驱动，这需要消耗巨大的电能；而冷却塔通过水泵来驱动冷却水在热交换设备和冷却塔之间进行循环时，由于需要考虑各种各样的因素，在设计、制造、选型及使用时均会富余大量的扬程和流量，这部分富余的能量却未被充分利用。水轮机是一种将水流产生的动能转换为旋转所需的机械动能的水力原动机，将水轮机添加到冷却塔的水循环系统中，利用来自循环冷却水系统水的重力势能以及循环水泵的富余扬程转化成机械动能，从而代替原有的电动机带动风机旋转吹风。冷却塔节能水轮机的应用，既可以减少电能消耗，又充分利用能源，达到节能、环保

4、、增加企业效益的目的。1用于冷却塔水轮机的技术原理用水轮机取代冷却塔电机，首先要考虑的是冷却塔水流所具备的功率。其公式为：P（kW）=Q×H其中：Q为进塔水流量（立方米/秒）；H为进塔水头（米）。冷却塔的进塔水压即水头一般是0.05MPa～0.0812MPa，进塔水流中具备的水头H乘上相应的水流量Q即为冷却塔水流所具备的功率。其中，循环冷却水流量Q大于90%的额定流量时，水轮机即可发挥正常工作。理论上当风机所需的轴功率与循环水系统中剩余水流能量相等时，可用水轮机完全替代电机。冷却塔用水轮机的能源主要是由循环水泵的富

5、余扬程提供，并不会增加循环水泵的能耗。水轮机将这些富余扬程产生的水流动能，将其转化为旋转机械动能，通过输出轴与风机相连，带动其转动产生通风效果，从而可以替代电机，达到节能目的，产生巨大的经济效益和社会效益。冷却塔的循环水系统存在富余能源，主要有以下几个原因。1）在冷却塔实际设计过程中，由于循环水系统中的水量很难被精确的计算出来，因此一般情况下，设计及施工时水泵的流量都会比最大需求水量多出10%～20%的余量。2）对水头要求则根据水温不同而不同，如5℃、10℃和20℃温差塔分别需要6m、9m及12m左右的水头。但是由

6、于设计时考虑多种因素，使得实际上冷却塔中循环水系统的温差一般都比设计温差低，这就使得实际上进塔的水头是大于设计的水头的，从而使系统中有大量水流能量富余。3）在整个循环水系统中，冷却塔位置高度、沿程管路弯头、阀门产生的阻力以及在循环水路上换热部件的阻力等等因素在设计水泵扬程时都必须进行统计分析，由于这些因素不能很精确的计算出来，因此，考虑更安全的生产需求，水泵的扬程时都会比计算数值多加10%～20%的余量来选型。12综上可见，冷却塔中循环水系统中的扬程和水量是富余的，一般富余的水头为5m～16m。水轮机正是利用这些富

7、余出来的水头产生的能量冲击叶轮，并将叶轮与风叶同轴布置，当叶轮转动时就可以驱动风机叶片，从而实现同时抽风和布水的任务，达到替代电机的目的。2用于冷却塔的小型或微型水轮机存在问题传统的水轮机主要应用于水电站，其应用特点是流量和水头大，输出功率高。在进行传统的水轮机设计时，一般以提高水轮机的比转速为着手点，但用于冷却塔的水轮机则不同。要将冷却塔和水轮机二者有机的结合起来，需解决以下几个问题。1）传统的水轮机大都用于水力发电，其功率较大，而应用于冷却塔的水轮机只是利用冷却循环水系统的余压工作，功率取决于系统的富余能量，也

8、就是取决于流量和水头。冷却塔循环水系统流量范围一般在0.06m3/s～1.3m3/s之间；水头一般在5m～16m之间，远小于传统水轮机的相应参数。2）冷却塔风机的转速不高，大中型冷却塔风机的工作转速一般在100r/min～250r/min之间，当水轮机输出轴与风机转动轴直接串联时，由于风机转速不高以及水轮机功率低，使得水轮机的比转速也比较低（40m.kW～6