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為提高水的冷卻效果,對薄膜式淋水填料研究較多,一度進展較快,取得較顯著的成績,如斜波交錯填料,從20世紀80年代就被廣泛地在逆、橫塔中使用,至今方興未艾。
在薄膜式淋水填料中,熱水以水膜狀態(tài)流動,增加了水與空氣的接觸表面積,從而提高了熱交換能力。薄膜式淋水填料的散熱由三個部分組成:水膜表面散熱,約占70 %;格網(wǎng)間隙中的水滴表面散熱,約占20 %;水由上層流到下層濺散成水滴散熱,約占10 %。因此提高水膜表面積是增強水冷卻的主要途徑。
薄膜式淋水填料可分為平膜板式、波形膜板式、網(wǎng)格形膜板式、凸凹形膜板式等。是目前使用較多的淋水填料,在機械通風和自然通風冷卻塔中被廣泛采用。
1. 平膜板式淋水填料
常用的有木板條拼接的小間距平板淋水填料(圖3-12 所示),用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿制作成的鋼絲網(wǎng)水泥平板式淋水填料(圖3-13 所示),板厚約8~12mm ,或用細鋼筋水泥砂漿制作的板厚約12~20mm 。這種板取材容易,表面潤濕性良好,使用期較長,但板厚度厚,重量大。厚度太薄施工困難并易撓曲出現(xiàn)裂縫。因此一般采用寬度不大于50m m ,長度不大于1200m m 的薄板,砂漿澆搗注意密實,否則水分易滲入板內(nèi),使鋼筋(鋼絲網(wǎng))腐蝕。因此,有的冷卻塔采用酚醛熱壓板作為平膜板式淋水填料,但酚醛樹脂用量需比普通板增加一倍,以增強耐水侵蝕性。 其水冷卻的基本原理是:熱水沿板表面流下,形成很薄的水膜,通過接觸傳熱和蒸發(fā)散熱作用,將水的熱量傳遞給空氣,使熱水得到冷卻。
2. 凸凹形膜板淋水填料
由于水在平板膜上流動快,降落迅速,也容易集結成較大的水股流,減少了水膜表面,影響冷卻效果。凸凹形膜板淋水填料可延緩水流下降的速度,又有利于水膜的一次又一次破碎和重新分布,提高了水的冷卻效果。 此類淋水填料有梯形斜波、斜波交錯、折波、點波、雙向波、雙斜波、雙梯波等,前三種淋水填料見圖3-14~圖3-16 。此類淋水填料大都用硬聚氯乙烯片或聚丙烯片加熱壓制而成,片厚為0.3~0.5mm ,填料形狀的設計,基本上需考慮以下方面:
(1)有利于使水流破碎均勻分布于整個填料表面,形成均勻的水膜。
(2)便于加工成規(guī)定樣式,結構強度較好,加工、生產(chǎn)、安裝成本低。
(3)有一定耐水溫能力,一般硬聚氯乙烯填料片耐水溫不超過50 ℃,聚丙烯(改性)填料可用于65 ℃高水溫場合。
(4)通風阻力小,氣流暢通。
(5)斜波交錯填料經(jīng)久耐用,自重較輕,運輸安裝方便。
系用硬質薄片(聚氯乙烯片、聚丙烯片、玻璃鋼片、薄鋁片等)壓成斜波浪形。斜波傾角有30°、45°、60°、75°等,組裝時相鄰二片斜波傾角交錯排列,所以常稱斜交錯波紋填料。通常使用的規(guī)格有35mm×15mm—60°、50mm×20mm—60°(波距×波高—斜角)兩種。前者散熱效率高,但孔眼小、阻力大、易堵塞;后者散熱效率雖稍差,但孔眼大、阻力小、不易堵塞。斜交錯波紋填料是機械通風冷卻塔中應用最廣的填料。逆流塔多用60°斜波填料,橫流塔多用30°斜波填料。
為使塑料填料表面的水濕潤性能良好,可用經(jīng)化學處理表面為親水性的塑料制成,也有帶花紋的塑料填料。冷卻塔應采用阻燃型塑料填料,阻燃性能氧指數(shù)不得低于28。 部分硬聚氯乙烯凹凸形淋水填料規(guī)格見表3-2。
淋水填料可采用承接式、拉桿式、黏結式等方法組裝成塊,各種方法要確保連接牢固,整體剛度好。同時應具有熱力特性好、通風阻力小、組裝剛度好、承載能力強、通道尺寸大、通暢性好、不易堵塞等基本特性,填料材料性能應達到以下要求:
(1)熱壓成形前的平片應塑化均勻,無分散不良的輔料,外觀色澤一致。
(2)根據(jù)耐低溫要求,淋水填料平片在材質上可分為普通型和耐寒型兩種。當所在地區(qū)最低月平均氣溫低于-8℃時,應選用耐寒型平片。
(3)平片的設計厚度宜為0.35~0.45mm,允許偏差為±0.03mm。
(4)熱壓后的成形片的片邊不得有破裂或明顯缺口,片面不得翹曲、起拱。
(5)成形片平面長、寬尺寸與設計要求允許偏差分別為±10mm及±5mm,片周輪廓成規(guī)則矩形,成形片最薄處厚度不小于0.2mm。
(6)成形片經(jīng)65℃熱水浸泡72h耐溫試驗后的高度變化率不得大于5.0 %。 表3-3為電力行業(yè)冷卻塔淋水填料的物理力學性能各項指標。