冷卻塔平衡管尺寸計算測量方法,冷卻塔的平衡管

多臺冷卻塔并聯安裝時，集水盤之間的連接管就是我們所說的冷卻塔平衡管。它的作用主要是平衡各冷卻塔集水盤之間的水位，保證水流均勻，那么你知道冷卻塔平衡管尺寸如何計算和測量嗎？

< img src="/kindeditor/attached/image/20210417/20210417104535083508.jpg" alt="冷卻塔并聯安裝" width="500" height="364" title="冷卻塔并聯安裝"align="" /> < /p>

如下：根據《采暖通風與空調設計規范》，當設計多臺開式冷卻塔并聯運行且無集水箱時，其間管段的壓力損失應減少并聯冷卻塔和水泵。大致相同，要達到這種效果，可以在并聯冷卻塔之間布置平衡管，或者在每個塔的底部配置聯通水箱。并聯式冷卻塔在很多冷卻塔項目中都采用，因為配置平衡管的方法簡單易行，而且比在出水管上加裝電動蝶閥消耗的成本更少。但《采暖通風空調設計規范》并沒有規定冷卻塔平衡管尺寸如何計算。

中國建筑工業出版社出版的《簡明空調設計手冊》中指出“冷卻塔平衡管尺寸應與進水管尺寸相同”，但沒有詳細說明了如何計算。因此，本文主要討論平衡管尺寸的計算方法，為廣大同仁奠定基礎。冷卻塔實際并聯運行中，當底部裝有平衡管，出水管未裝電動蝶閥，有的冷卻塔停止運行時，經常會出現其中一臺冷卻塔繼續補水而停止運行的情況。另一個冷卻塔溢出。本文也將在研究冷卻塔平衡管尺寸計算公式的基礎上，對這一現象給出合理的解釋。

為了簡單起見，本文僅討論兩個開式冷卻塔的并聯運行。計算模型示意圖如下圖所示。

開式冷卻塔并聯運行計算模型示意圖

圖中，MV為電動蝶閥。當一個單元停止運行時，它起到關閉功能。 BV為手動蝶閥，平時開啟，維修時關閉。 CWP為冷卻水泵和WCC水冷機組?，F假設冷卻塔1及其進水電動蝶閥關閉，冷卻塔2運行。由于水進入冷卻塔2上部，而冷卻塔1和冷卻塔2同時出水，兩塔水位發生變化，產生高度差，從而促使水流入冷卻塔1從冷卻塔2經平衡管c，達到動平衡時，水位高差為△h，即圖1所示的狀態。而為了保證不出現溢流現象，必須小于溢流管進水口水位與開始補水時水位的高度差。而且，高度差Δh也是平衡管c中水流的唯一驅動力。從流體力學的基本理論可以看出，要計算平衡管c的尺寸，首先必須知道平衡管c需要承受的流量。當水流達到動態平衡時，a管和c管之間的流量必須相等。然而，由于精確計算a管道的流量較困難，本文嘗試通過討論a管道和b管道流量之間的關系來粗略估計a管道的流量。

1.a管和b管的流動分析根據流體力學理論，假設水是理想流體，在運行過程中處于穩態流動。根據伯努利方程，第1-1段和第3段之間的能量方程為：

2-2段與3段能量方程為：

式中：Pa1、Pa2——水面大氣壓，Pa：ρ——水的密度，kg/m3g——重力加速度，m/S2； P3——第3斷面壓力，Pa； Va——管道a的流速，m/s； λ——沿程阻力系數，無量綱； la——管道a的長度，m； da——管道直徑a，m； ρψa——管道a的局部阻力系數之和，無量綱量； V′2——冷卻塔2集水盤表面水流速，m/s； Vb——管道b的流速，m/s； lb——管道b db——管道b的直徑，m； ρψb——管道b的局部阻力系數之和，無量綱。在水盤上表面，流速一般小于0.101m/s，因此式（2）中省略含有V'2的項。由于運行中冷卻塔風機的吸力作用，Pa2會小于Pa1，這里忽略這個因素以簡化計算。將(2)-(1)組合起來得到

△h=h2-h1，最大值為溢流管入口水位，供水開始時水位的高差。查看樣品得知其數值約為012m-014m。

圖1所示的接管方法中，la=lb，da=db，ρΣa=ρΣb，因此：

< p> 可以由式(4)判斷，Vb≥Va。 Vb-Va的值受尺寸、管道長度和水位差的影響。經過大量算例計算發現，尺寸和管道長度對流速差影響不大，而水位差對流速差有相當大的影響。同時，當速度大小不同時，速度差的變化也很大。速度越大，速度差越小。在常用的速度范圍（1~215m/s）內，速度變化率在25%~5%以內?？梢?，b管的流量始終大于a管的流量，且差異隨具體情況而變化。但如果接管方式與圖1不同，則可能會因阻力系數不等而出現與上述分析不同的現象。

2、冷卻塔平衡管c尺寸的計算由上述計算可知，通過平衡管c的流量始終小于進水管總流量的一半。假設進水管的總流量為Q，若取Q/2作為平衡管需要承受的流量，則可以認為平衡管的計算尺寸是一個相對安全的尺寸（當然，也可以先估算出a管的流量，然后用這個流量即平衡管需要承受的流量來計算平衡管尺寸）。設Q/2為通過平衡管的流量，以討論平衡管的尺寸。同樣使用伯努利方程：

式中：lc——平衡管長度，m； dc——平衡管直徑，m； Vc——平衡管內水流速，m/s； ρψc——平衡管c的局部阻力系數之和，該無因次量也忽略了Pa1和Pa2之差的影響，并忽略了包括V′2在內的項，則由式（5）推導出來

從流量計算公式Q=A×V也可知：

由(7)計算公式為：

將式（8）代入式（6）整理：

式（9）是平衡管尺寸的計算公式。然后將公式（9）寫成函數的形式：

然后求f(d)=0的解。而這個方程可以通過牛頓迭代法求解，即：

確定其他參數的值后，將某個初始值d0代入公式( 10) 進行迭代計算，即可求解。

3、冷卻塔平衡管道計算實例 實際工程選用2座流量為250m3/h的冷卻塔，設計出口管道尺寸為200mm。各參數取值如下：λ=01037，ρ彎頭=1，ρ入口=019，ρ彎頭=019，ρ蝶閥=015，計算出平衡管流量為12??5m3/h。 △h分別取012m、013m、014m進行模擬計算，結果如表1所示。

觀察表1的計算結果可以發現，當流量固定后，△h對冷卻塔平衡管尺寸的影響不可忽視。根據樣品來看，不同塔的△h值并不完全相同，這告訴我們在選擇冷卻塔平衡管時，不能簡單地將主管尺寸視為平衡管尺寸管，但應根據現場環境進行詳細計算。

如果在實際的冷卻塔工程中發現溢流，我們可以根據這個計算公式進行分析，就會知道溢流的原因大致如下：

(1)尺寸選擇太小，流通能力受到限制。

（2）管道內有污垢，或碟閥損壞而不能完全打開，導致阻力系數增大，流通能力降低。

（3）并聯出水主管本身阻力不平衡，導致a管承擔的流量大于b管承擔的流量，即使平衡管承擔的流量大于總流量的一半。

四。結論

本文從理論上推導了開式冷卻塔并聯運行時平衡管尺寸的定位，并得到了相應的計算公式。研究表明，水位差對平衡管尺寸有不可忽視的影響。建議設計者在計算時結合實際工況。

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