风机因为自身的作用，可以通过产生新风来起到冷却的作用。冷却风机就在传统的风机的基础上进行改良，使之更为适应冷却要求的产物。冷却风机有很多种类，在这篇文章里我们将着重为大家介绍水轮冷却风机的一些优势，让大家了解一下。

　　用水轮机取代电动机驱动风机，具有明显的优特点，但不同规格的冷却塔究竟具有多少富余水头可以进行改造，如何理解水动风机冷却塔的节能等，本节进行一些分析研究和讨论，共同进行必要的商榷。

　　冷却塔水轮机轴功率及所需水头

　　1. 轴功率与需要水头计算的说明与假设 因变化的因素很多，不少参数是有条件使用的，因此需作适当的说明和必要的假设，但有些假设条件可能偏高，也可能偏低，计算的结果与客观实际会有一定出入。尽管如此，通过这些说明和假定所计算的结果，会得到一定的启示，有一个粗略的了解和大致的应用范围，是有一定的收益的。

　　说明和假设大致如下：

　　(1 )有些风机的轴功率，是可以从风机的样本中根据需要的风量直接查到的。而有些风机样本中，只有配用电动机的功率，没有风机轴功率，则要把电动机功率换算成风机轴功率。而不同电动机的效率范围很大，最高达到88 %;而小的仅为34 %，但大多数的电动机效率在70 %～80 %之间，小电动机效率一般均小于70 %，大电动机相对效率较高，计算中采用：小电动机效率以60 %计，偏中型的电动机以70 %～73 %计，偏大功率的电动机效率以75 %～80 %计。

　　(2 )风机传动装置的效率，小塔(一般100m3/h 以内的)，电动机立轴直接驱动风机，效率以100 %计;联轴器直接驱动效率98 %计;三角皮带(含齿轮)传动95 %计。

　　(3 )水轮机的效率变化幅度也较大，高的可达88 %，而低的仅70 %左右，一般小流量水轮机效率较高，大流量水轮机相对较低。同时水轮机效率还与冷却塔配水形式有关。计算中小流量(小于200m3/h )塔效率按85 %计;300m3/h 以上塔水轮机效率按80 %计，都略偏高了一些。

　　(4 )标准型塔(Δt =5 ℃)的风量按气水比λ=0.65 计算;中温塔(Δt =10 ℃)的风量按气水比λ=0.85 计算。此气水比值都在设计范围内，是设计中接近采用的值。

　　(5 )风机的有效轴功率是按风量直接从风机样本查得或按配用的电动机功率换算得来。而水轮机做功需要达到风机轴功率所要的水头(H )，是按风机轴功率N 计算而来，计算公式为：H =N /9.81 ·Q ·η，N 单位为k W ;Q 单位为m3/s;η单位为%。

　　2. 水轮机所需要的计算水头

　　现按循环冷却水量从50～4000m3/h ，以标准型塔(Δt =5 ℃)和中温塔(Δt =10 ℃)两种塔型，对水轮机达到冷却风量所需要轴功率的水头(H )进行计算，见表8-4 。

　　通过计算，从表8-4 看，有以下几方面的规律与特点：

　　(1 )流量小的冷却塔，水轮机轴功率所需要的H 相对小，随着流量的增大，需要的H 也增加。Δt =5 ℃的塔，水量从Q =50m3/h ， Q =4000m3/h ，需要的压力水头从7.5m左右上升到15m 左右;Δt =10 ℃的塔，水量从Q =50m3/h ， Q =3000m3/h ，需要的压力水头从12.50m 左右上升到18.50m 左右。

　　(2 )中温型塔因风机需要的轴功率比低温塔大，故相同流量的塔，水轮机需要的压力水头也大，多数要大3m 以上，故中温塔水泵的富余水头要比低温塔水泵富余水头大得多，否则H 不能满足要求而无法改造。(3 )低温塔水量1500m3/h 以上的，水轮机需要的压力水头H > 13m ;中温塔1500m3/h 以上的，水轮机需要的压力水头H > 16.5m 。一般水泵的富余水头这么高是较少的，如水泵达不到此富余水头，则较难改造。如果改造则风机转速、风量和冷却效果等可能达不到原来的要求。

　　(4 )中温塔(Δt =10 ℃)多数为中小型塔，大于1000 m3/h 的很少，基本上都是低温塔。因此对塔的改造来说，主要是系列低温塔，其次是中小型中温塔。对于大于1000m3/h 的中温塔，一是很少，二是水泵的富余扬程要大(> 16.5m )，因此不是改造的对象。

　　表8-4 中计算所需要的水轮机压力水头H 值是建立在上述5 个假定条件基础上的，实际情况有所不同，故存在着误差，仅供参考。究竟能否改造，要根据当地塔的实际情况进行分析研究，计算确定。

　　水轮机在新冷却塔中的使用

　　水轮机代替电动机驱动风机存在前述的4 个方面优特点，因此不仅用于老塔的改造中，也必然会与新冷却塔配套使用，那么提升水泵扬程(压力)如何确定，是否像老塔那样从省去了风机电动机来说而达到100 %节能，对这些问题应进行分析和研究。

　　1. 提升水泵的扬程

　　在设计中，从热水池把水提升到冷却塔配水系统所需要的扬程，是按计算所得理论值再加4～6m 的富余水头确定的。常用的富余水头为4m 左右。按表8-4 的计算，此水头做功是达不到水轮机所需要的轴功率的，则转速、风量、冷却都无法达到设计的要求。因此提升水泵的扬程必须满足水轮机所需要的水头(H )值，那么水泵的扬程如何确定，可分以下两种情况讨论：

　　(1 )不考虑设计需要的富余水头

　　不考虑设计需要的富余水头就是不另增加4～6m 的水压，对水轮机来说，这4～6m的水头也用来推动水轮机做功了，则水泵需要的扬程用公式表示为： H扬=h净+Σ h1 +Σhf +h机　(m ) (8-23 )

　　式中 H扬———水泵扬程(m );

　　h净———水泵吸水池最低水位到冷却塔配水系统高度(m );

　　Σh1 ———从水泵吸水管到塔配水系统管道中的沿程水头损失总和(m );

　　Σhf ———从水泵吸水管到塔配水系统的喇叭口、阀门、弯头等局部水头损失之和(m );

　　h机———水轮机轴功率所需要的水头H (m )。

　　设计考虑的4～6m 富余水头是因考虑可能产生的计算误差和今后管道粗糙度增加与沉淀物结垢，水头损失增加而设的安全系数。现选泵扬程中未考虑该因素(注：改造塔中原有多余水头全部利用了，也未考虑该因素)。从能量消耗来说，虽是节能了，但从运行、长期保持设计风量和水冷却效果来说，欠较安全。

　　(2 )考虑设计需要的富余水头

　　考虑设计的富余水头是指水泵扬程达到水轮机轴功率所需要的水头之后，还需增加4～ 6m 扬程。用公式表示为： H扬=h净+Σh1 +Σhf +h机+(4～6)　(m) (8- 24 )

　　水泵扬程比式(8-23 )多了4～6m ，考虑了可能产生的计算误差和今后的阻力增加，故是偏安全的。

　　以上两种选泵扬程方式中采用哪种方式为妥，要视具体情况而定。例如，在设计计算相对较精确，基本不大会产生多大误差的情况下，如果水泵提升系统的管道和配件采用的是塑料管和配件(PVC 、UPVC 、PE 、ABS 等)、钢塑、铝塑等复合管、玻璃钢管等，这可考虑采用第一种选择水泵扬程的方式。原因是上述水管内壁非常光滑，光洁度好，阻力很小，而且耐酸碱腐蚀、不易粗糙，也不易沉淀结垢而缩小过水断面，故基本上可不考虑富余水头或略考虑些即可。但如果管道系统采用的是铸铁管、钢管，甚至钢筋混凝管等，则要考虑今后阻力增大而消耗的水头损失，选择第二种水泵扬程的方式为妥。

　　2. 节能情况分析

　　假定设计的富余水头定为5m ，按第一种选择水泵扬程的方法，这5m 水头也用来推动水轮机做功了，则按表8-3 、8-4 中电动机功率和风机所需的轴功率及需要的水头来计算和分析节能的情况，见表8-5 。表中的节能是建立在已利用5m 富余水头的基础上，“需增加水头”一项中的值是达到水轮机轴功率值“做功需要水头”减去5m 得来的，这个增加水头能做多少功立在“增加水头做的功”一项中，然后把原风机配用的电动机功率减去“增加水头做的功”，得到“减少的功率”，也就是节省的功率(电能)，再除以电动机功率得节能的百分比值。

　　由表8-5 可见：

　　(1 )Δt =5 ℃的低温型新塔，在利用5m 富余水头(对塔来讲即没有考虑富余水头)的情况下，除4000m3/h 塔(节能43.6 %)之外，节能均在50 %以上，高的达到近80 %。

　　(2 )节能的基本规律为：中小型塔节能多，大塔节能少。表中可见，≤ 200m3/h 的塔，节能> 70 %;300～400m3/h 的塔，节能在60 %， 70 %;≥ 500m3/h 的(除1000m 3/h )节能在50 %左右。可见，Q 从小→ 大，节能从大→ 小。

　　没有考虑富余水头，对塔的长期运行来说，缺乏安全感，时间长了，阻力会增大，摩阻损失增加，做功的水头会减少，则会影响水轮机转速、风量、水量和冷却效果，故应适当地考虑富余水头。现假定水泵的富余水头仍为5m ，而这5m 水头不考虑用于水轮机做功，那么节能的情况可参见表8-6 。表中、实际水头可做功的功率、 一项中，小于150m3/h 的水轮机效率按η=0.85 计，大于150m3/h 的水轮机效率η=0.80 计。节能百分比是按“原配电动机功率”减去“实际水头可做功的功率”，再除以“原配电动机功率”而得。

　　从表8-6 可见：

　　(1 )表中节能一项中有正值和负值(即正值为节能，负值不但不节能，反而增加能耗)，表中最大的节能值仅为16.4 %，而反而增加能耗的高达19.82 %。存在既节能又耗能两种情况。

　　(2 )从表8-6 可见：水量≤ 400m3/h 的塔，在不利用5m 富余的情况下，还是节能的，但节能是有限的，一般不超过20 %;而水量> 400m3/h 的塔，在不利用5m 富余水头的情况下，基本趋势是反而增加能耗，高的近20 %。

　　(3 )无论新塔还是老塔改造，只有充分利用提升水泵多余的5m 左右富余水头，才能达到节能省电的目的，才有意义。否则，考虑要慎重，要通过计算根据是否节能作决定。

　　对于中温塔(Δt =10 ℃)，除部分适合于老塔改造之外，其水泵的富余水头要远大于5m ，对新塔如不利用富余水头来说，反而会增加能耗而不经济，这里不再论述。

　　水动风机冷却塔节能分析与设计要求

　　用水轮机取代电动机驱动风机，具有明显的优特点，但不同规格的冷却塔究竟具有多少富余水头可以进行改造，如何理解水动风机冷却塔的节能等，本节进行一些分析研究和讨论，共同进行必要的商榷。

　　综上所述，水轮冷却风机相比于电动机驱动风机有着不可比拟的优势。水轮冷却风机相比于电动机驱动风机来说效率得到了明显的提升。当然由于它的驱动是革命性的，对安装的硬件条件要求自然要更上一层楼。大家选购的时候要考虑清楚。

 

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