?？谑泄?jié)約用水辦公室
沈仲韜 一、前言 均勻配水，填料選型，氣流流速是冷卻塔設計中的關(guān)鍵因素， 其中配水方式有多種 本文僅對旋轉(zhuǎn)配水開展試驗研究。
旋轉(zhuǎn)配水裝置以其結(jié)構(gòu)簡單 能耗低、造價省等優(yōu)勢，在玻璃鋼冷卻塔中應用廣泛，其配水均勻性直接關(guān)系到冷卻塔的冷效，其設計、計算方法雖有式可循，但幾個重要設計參數(shù)，如支管中的靜壓分布，自由水頭與流量的關(guān)系（即孔口流量系數(shù)U）及K系數(shù)的選定均沒有可靠的實驗數(shù)據(jù)，設計帶有一定的盲目性。 二、實驗目的
1、確定配水支管均勻布水開孔要求。
2、求得自由水頭與孔口出流量的關(guān)系，推算出各布水管開孔的U值。
3、繪制布水時布水管靜壓分布曲線。 三、實驗裝置
本實驗裝置布置見圖1。 
1、4BA-18水泵一臺。
2、水箱，1500×1300×1300一只。
裝有進出水閥門以控制進出水量，水箱設有溢水管和可調(diào)溢水板以維持水箱水位恒定。
3、水表一只，量程5-99m3/h
4、CT-30m3/h CT-100m3/h CT-300m3/h CT-500m3/h各型冷卻塔布水頭各一只，玻璃鋼制布水管各一根。布水頭上端開一只和內(nèi)腔連通孔，裝有φ8短接管。布水管按設計開布水孔并在管長方向垂直開一排通孔裝有φ8短接管，孔距150mm，作為測壓孔。
5、集水槽一只，長2500mm，寬300mm，高250mm。
中間用隔板分隔成數(shù)段，隔板可移動，位置根據(jù)等面環(huán)確定，各分段下有出水孔，集水槽用托架置于被測布水管下方。
6、六列三角堰組一套。
單堰長500 ,寬350mm，高1300mm。
堰板三角槽角度60°
7、測壓裝置一套。
22根φ8mm、長1200mm玻璃管，間隔100mm并列排布于長2500平木板上，垂直置于被測面水管止方，玻璃管旁平行安裝標尺。 四、實驗過程 1、實驗操作：
啟動水泵1，使水注入水箱2，調(diào)節(jié)水箱溢水板使水位固定。打開水箱出水閥門，水經(jīng)水表3，布水頭4，進入被測布水管5，經(jīng)布水后由集水槽6收集，通過三角堰7，測得水流量后排入大水池。
布水頭測壓接口用像皮管連至測壓玻璃管，其測量值為自由水頭H值。
布水管測壓接口管用橡皮管和測壓玻璃管連接。實驗中，邊用三角堰測水量，邊記下各玻璃管液位高（距布水孔中心線水平高度）即各點靜壓值。
2、均勻布水實驗：
根據(jù)等面環(huán)原則將CT-30m3/h CT-100m3/h 布水管分為四段，CT -300m3/h CT-500m3/h分為五段進行開孔計算。各分段長以布水器旋轉(zhuǎn)一周時各分段在填料斷面上的投影面積應相等來確定。布水時各分段布水量相等，即淋水密度相等。
出流面積按薄壁小孔自由出流計算式：
Q=U.A(2gH)1/2
其中：
Q--出流量（m3/s).
U--流量系數(shù)。
A---出流面積（m）。
H---自由水頭（m）。
實驗用管的最初開孔是根據(jù)各布水管額定水量Q，自由水頭H。取得0.700，流量系數(shù)U取值0.82，按上式計算求得。
調(diào)整水箱閥門，使自由水頭H。穩(wěn)定在0.700m左右，通過擴孔或堵孔不斷調(diào)整實驗管各分段布水孔孔數(shù)和孔徑，最后使通過三角堰測得的各分段的出流量相同，且全管合流量達到布水管額定流量值，記下各分段開孔情況，至此完成均勻布水開孔實驗。
3、靜壓曲線測定
裝置達到均勻布水要求開孔的布水管，通過調(diào)節(jié)水箱閥門外漢得到不同的H值，并測出布水管各分段水流量和各測壓點水柱高，數(shù)據(jù)列入附表。 五、數(shù)據(jù)整理 1、經(jīng)實驗確定各布水管均勻布水的開孔要求如下： 
表Ⅰ CT-500布水管開孔設計 L=2950 開孔方向※45°| 開孔序號 | 1 | 1-30 | 30-60 | 61 | 61-84 | 84-106 | 107 | 107-121 | 121 | | 孔徑（mm） | 9 | 9 | 9 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 | | 孔距×（mm） | 50 | 間距39 | 間距19 | 177.5 | 間距19.5 | 間距18 | 2636 | 間距21 | 2930 | CT-300布水布管開孔設計 L=2350 開孔方向※45°| 開孔序號 | 1 | 1-23 | 23-46 | 46-67 | 68 | 68-83 | 83-99 | 99 | | 孔徑（mm） | 9 | 9 | 9 | 9 | 10 | 10 | 10 | 10 | | 孔距×（mm） | 40 | 間距40 | 間距21 | 間距17 | 1779 | 間距19 | 間距17 | 2336 | CT-300布水布管開孔設計 L=1330 開孔方向※45°| 開孔序號 | 1 | 1-18 | 18-35 | 36 | 36-47 | 47-58 | 58 | | 孔徑（mm） | 8 | 8 | 8 | 9.5 | 9.5 | 9.5 | 9.5 | | 孔距×（mm） | 40 | 間距31 | 間距19 | 910 | 間距20 | 間距17 | 1317 | CT-300布水布管開孔設計 L=730 開孔方向※45°| 開孔序號 | 1 | 1-11 | 11-22 | 23 | 23-28 | 28-34 | 34 | | 孔徑（mm） | 5 | 5 | 5 | 6.5 | 6.5 | 6.5 | 6.5 | | 孔距×（mm） | 40 | 間距26 | 間距16 | 498 | 間距22 | 間距18 | 716 | 2、實驗求得各布水管U值如下： 表Ⅱ CT-500布水管流量系數(shù) 平均取值U=0.65| 自由水頭H（mm） | 0.885 | 0.800 | 0.740 | 0.700 | 0.655 | 0.590 | 0.540 | 0.490 | | 出流量Q（T/S） | 240×10-2 | 2.33×10-2 | 2.26×10-2 | 2.20×10-2 | 2.12×10-2 | 2.05×10-2 | 1.96×10-2 | 1.89×10-2 | | 出流面積A（m2） | 9.13×10-3 | 9.13×10-3 | 9.13×10-3 | 9.13×10-3 | 9.132×10-3 | 9.13×10-3 | 9.13×10-3 | 9.13×10-3 | | 流量系數(shù)U | 0.63 | 0.64 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.66 | 0.66 | 0.67 | CT ---300布水管流量系數(shù) 平均取值U=0.56| 自由水頭H（mm） | 1.080 | 0.980 | 0.880 | 0.780 | 0.680 | 0.580 | 0.480 | | 出流量Q（T/S） | 1.70×10-2 | 1.63×10-2 | 1.53×10-2 | 1.46×10-2 | 1.38×10-2 | 1.26×10-2 | 1.16×10-2 | | 出流面積A（m2) | 6.71×10-3 | 6.71×10-3 | 6.71×10-3 | 6.71×10-3 | 6.71×10-3 | 6.71×10-3 | 6.71×10-3 | | 流量系數(shù)U | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | CT-100布水管流量系數(shù) 平均取值U=0.56| 自由水頭H（mm） | 1.190 | 1.100 | 1.000 | 0.905 | 0.800 | 0.704 | 0.600 | 0.505 | 0.400 | | 出流量Q（T/S） | 8.99×10-3 | 8.64×10-3 | 8.19×10-3 | 7.80×10-3 | 7.19×10-3 | 6.87×10-3 | 6.36×10-3 | 5.79×10-3 | 5.24×10-3 | | 出流面積A（m2) | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | 3.28×10-3 | | 流量系數(shù)U | 0.57 | 0.57 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.57 | 0.56 | 0.57 | CT--30布水管流量系數(shù) 平均取值U=0.65| 自由水頭H（mm） | 1.150 | 1.045 | 0.948 | 0.855 | 0.755 | 0.650 | 0.550 | 0.440 | | 出流量Q（T/S） | 2.71×10-3 | 2.59×10-3 | 2.51×10-3 | 2.42×10-3 | 2.21×10-3 | 2.04×10-3 | 1.88×10-3 | 1.74×10-3 | | 出流面積A（m2) | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | 8.36×10-4 | | 流量系數(shù)U | 0.64 | 0.64 | 0.65 | 0.66 | 0.64 | 0.64 | 0.64 | 0.66 | 六、結(jié)果討論 1、實驗結(jié)果符合柏努利方向
在CT-500m3/h布水管上取六個截面，CT-100 m3/h布水管取五個截面計算各截面在高、低兩種自由水頭工況下動壓值和管道沿途水頭損失。管道沿途水頭損失用水力學中均勻泄流管道水頭損失計算公式：
h f =A.1(Q+0.55gl)2 (7.1)
其中：hf----管道沿途損失。
l-----管道長。
Q----過流水量。
g----管道單位長度泄流量
A----比阻。
A=10.29·（n2/33·d5）---------- （7.1.1)
其中：n---精糙系數(shù)。
d---管道內(nèi)徑。
進行計算。其中n取0.011值。計算結(jié)果列入表Ⅲ
表中所列靜壓值為實驗測量值。 表Ⅲ CT--500布水管各截面水頭分配情況| 截面 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 末端 | | H。 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | | P靜 | 560 | 340 | 590 | 355 | 606 | 366 | 617 | 374 | 626 | 382 | 630 | 386 | | （ν2/2g）r | 90 | 55 | 55 | 40 | 36 | 24 | 17 | 11 | 4 | 3 | 0 | 0 | | h f | 0 | 0 | 17 | 12 | 22 | 16 | 24 | 18 | 25 | 19 | 25 | 19 | | 合計 | 650 | 395 | 662 | 407 | 664 | 406 | 658 | 403 | 655 | 404 | 655 | 405 | CT--100布水管各截面水頭分配情況| 截面 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 末端 | | H。 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | | P靜 | 650 | 388 | 706 | 424 | 754 | 456 | 794 | 477 | | | 812 | 484 | | （ν2/2g）r | 204 | 124 | 113 | 70 | 54 | 33 | 16 | 9 | | | 0 | 0 | | h f | 0 | 0 | 47 | 29 | 60 | 37 | 64 | 39 | | | 64 | 39 | | 合計 | 854 | 512 | 866 | 523 | 868 | 526 | 874 | 525 | | | 876 | 523 | 從表Ⅲ可以看出，靜壓、動壓、沿途水頭損失三者之和接近一個定值，其曲線近似水平線，此結(jié)果符合柏努利方向同一流線各點能量相同的論斷，說明本實驗所得數(shù)據(jù)可靠。
2、布水頭和布水管接合處局部水頭損失較大，各配水系統(tǒng)該處阻力系數(shù)按下式計算：
其中：hr---布水管入口處局部水頭損失
ν--布水管入口處流速。
P靜--布水管入口處靜壓值。
H。--自由水頭。
hf--沿途阻力損失。
r----實驗條件下水的比重 結(jié)果列入表Ⅳ
表Ⅳ
CT-500m3/h布水管入口處局部分水頭損失H。
（mm水柱） | 850 | 800 | 750 | 700 | 650 | 600 | 550 | 500 | 450 | 平均值 | r=v2/2g | 94 | 90 | 85 | 81 | 77 | 69 | 64 | 59 | 54 | | | P靜 | 592 | 558 | 524 | 490 | 450 | 412 | 370 | 334 | 304 | | | h f | 164 | 152 | 141 | 129 | 123 | 119 | 116 | 107 | 92 | | | § | 1.74 | 1.59 | 1.66 | 1.59 | 1.60 | 1.72 | 1.81 | 1.81 | 1.70 | 1.70 | CT-300m3/h布水管入口處局部水頭損失H。
（mm水柱） | 1080 | 980 | 880 | 780 | 680 | 580 | 480 | 平均值 | r=v2/2g | 239 | 220 | 196 | 176 | 155 | 131 | 109 | | | P靜 | 620 | 570 | 510 | 460 | 400 | 340 | 280 | | | h f | 221 | 190 | 174 | 144 | 125 | 109 | 91 | | | § | 0.92 | 0.86 | 0.89 | 0.82 | 0.81 | 0.83 | 0.83 | 0.85 | CT-100m3/h布水管入口處局部水頭損失H。
（mm水柱） | 1190 | 1100 | 1000 | 905 | 800 | 704 | 600 | 505 | 400 | 平均值 | | r=v2/2g | 235 | 215 | 195 | 177 | 151 | 138 | 119 | 98 | | | | P靜 | 780 | 720 | 650 | 584 | 510 | 458 | 386 | 316 | | | | h f | 175 | 165 | 155 | 144 | 139 | 108 | 95 | 91 | | | | § | 0.75 | 0.77 | 0.79 | 0.81 | 0.92 | 0.78 | 0.80 | 0.93 | | 0.81 | CT-300m3/h布水管入口處局部水頭損失H。
（mm水柱） | 1150 | 1050 | 950 | 855 | 750 | 650 | 550 | 450 | 平均值 | r=v2/2g | 59 | 55 | 51 | 40 | 37 | 31 | 28 | 20 | | | P靜 | 990 | 904 | 820 | 730 | 644 | 548 | 470 | 384 | | | h f | 101 | 91 | 79 | 85 | 69 | 71 | 52 | 46 | | | § | 1.71 | 1.65 | 1.55 | 2.13 | 1.86 | 2.29 | 1.86 | 2.30 | 1.92 | 3、實驗求得各布水管流量系數(shù)U值與給排水手冊或有關(guān)資料提供的U值不同。本實驗U值計算A取值為布水管開孔總面積，H。值取布水頭內(nèi)測的水柱高。
4、布水孔開孔方向?qū)Σ妓亢挽o壓分布影響不大。
經(jīng)CT-50m3/h;CT-100m3/h;CT-30m3/h三種布水管垂向30°角和45°角兩種方向開孔測流實驗，兩種方向流量和靜壓曲線非常接近，可以認為，在一角度范圍內(nèi)開孔方向?qū)Σ妓亢挽o壓分布基本沒有影響。 | 
