一种菱形冷凝模块性能测试实验平台

本发明属于节水消雾冷却塔，涉及一种菱形冷凝模块性能测试实验平台。

背景技术：

1、冷却塔是工业生产中常见的一种冷却设备，其主要原理是在塔内将携带废热的循环水和环境空气进行换热，以达到冷却循环水的作用。环境空气经过换热后变成接近饱和的湿热空气，从塔顶排放到大气中会有“白烟”生成，不仅对环境造成了污染，而且导致了水资源的浪费。为了解决这一问题，需要在冷却塔顶部增设冷凝模块，湿热空气在排出塔顶前和环境空气进行换热后再排到大气中，其消雾和节水效果取决于冷凝模块的性能。冷凝模块包括多种形状和结构，在冷却塔中放置方式也有所不同，其中菱形冷凝模块加工简单，安装方便，但是目前针对菱形冷凝模块性能的测试系统较少，而且已有的冷凝模块性能测试通常是在冷却塔内进行的，实验系统较大，湿热空气的温度和湿度难以准确调节。

2、例如，现有专利cn 206001940u公开了一种菱形消雾节水装置冷却塔，其塔体内设有若干个菱形节水消雾模块竖向设置，位于塔体的中上部，菱形消雾节水模块两侧的两个角通过立柱支撑，底部设有支架，顶部通过吊件悬挂，该组合式消雾节水冷却塔既能达到降温要求，又能达到明显消雾节水效果。但是其整体系统较大，对于测试菱形节水消雾模块的各项参数较为困难。

3、再如，现有专利cn 117347426a公开了一种冷凝模块热力阻力特性和节水性能测试装置，包括试验塔，试验塔的内部设有冷凝模块，冷凝模块的下方设有冷凝水收水槽，冷凝水收水槽的下方设有收水器，收水器的下方设有配水系统，配水系统的下方设有淋水填料，试验塔的顶部与主风机连接，底部设有集水槽，蓄水池，潜水泵，该测试装置可以满足不同气象条件下各种冷凝模块测试要求。但是该测试装置中冷空气受环境空气影响较大，且热空气的温度和湿度难以准确调节。

4、因此，需要一种在冷却塔外对菱形冷凝模块进行性能测试的实验系统。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提出了一种菱形冷凝模块性能测试实验平台，可以对菱形冷凝模块进行热力、阻力、节水消雾性能的测试，同时可以对湿热空气的冷凝过程进行可视化观测。

2、本发明的技术方案：

3、一种菱形冷凝模块性能测试实验平台，包括干冷空气处理系统、湿热空气处理系统、冷凝模块测量系统、水循环系统以及数据采集系统；

4、干冷空气处理系统包括干冷空气进口通道l1、空气压缩机1、冷冻式干燥机2、减压阀3、第一管道式加热器4、第一喷淋管道5、第一气水分离器7和干冷空气出口通道l3，空气压缩机1、冷冻式干燥机2、减压阀3、第一管道式加热器4、第一喷淋管道5和第一气水分离器7依次相连，第一气水分离器7的出口管道为干冷空气进口通道l1，干冷空气进口通道l1的相对侧为干冷空气出口通道l3；空气压缩机1和冷冻式干燥机2对环境空气进行除湿，减小空气的相对湿度，通过调节减压阀3的阀门，将压缩后的空气膨胀到大气压力，第一管道式加热器4对除湿后的空气进行加热，第一喷淋管道5对加热后的空气进行加湿，第一气水分离器7过滤掉空气中夹带的水滴，接下来干冷空气进入到菱形冷凝模块10进行换热；干冷空气处理系统对通道内的空气分别进行除湿、加热、加湿过程，从而得到指定温度、指定湿度的干冷空气；

5、湿热空气处理系统包括湿热空气进口通道l2、空气过滤网15、第二管道式加热器14、第二喷淋管道12、第二气水分离器11、湿热空气出口通道l4、轴流风机21；空气过滤网15、第二管道式加热器14、第二喷淋管道12和第二气水分离器11从外到内依次布置在湿热空气进口通道l2的进气端，干冷空气出口通道l3的相对侧为湿热空气出口通道l4，湿热空气出口通道l4连接轴流风机21；空气过滤网15对环境空气中的杂质进行过滤，第二管道式加热器14对环境空气进行加热，第二喷淋管道12对加热后的空气进行加湿，第二气水分离器11过滤掉空气夹带的水滴，接下来湿热空气进入到菱形冷凝模块10进行换热，换热后从轴流风机21排出；湿热空气处理系统对通道内的空气分别进行加热、加湿过程，以及调节通道内流量，从而得到指定温度、指定湿度的湿热空气；

6、冷凝模块测量系统包括菱形冷凝模块10、v型收水槽8、温湿度传感器t、压差传感器p、风速传感器v和流量计9；菱形冷凝模块10的形状为菱形，菱形冷凝模块10的四个边对应连接干冷空气进口通道l1、湿热空气进口通道l2、干冷空气出口通道l3和湿热空气出口通道l4，四者相互独立，互不影响，均设置有温湿度传感器t和压差传感器p，干冷空气进口通道l1和湿热空气进口通道l2还设置有风速传感器v；在干冷空气进口通道l1、湿热空气进口通道l2对应的边的交点处设有v型收水槽8，v型收水槽8连接的管道上设置有流量计9；菱形冷凝模块10由冷凝消雾片粘接而成，菱形冷凝模块10上设有导流结构，将冷凝水汇集到菱形冷凝模块10底部的v型收水槽8；

7、水循环系统包括储水罐18、造雾机19、微雾喷头、集水池16、水泵17、出水管道、旋拧阀；第一喷淋管道5连接的管道、第二喷淋管道12连接的管道和v型收水槽8连接的管道汇集集水池16，集水池16、水泵17、储水罐18和造雾机19依次通过管路连接，过造雾机19后分为两个分支，第一分支通过第一旋拧阀20控制，第二分支通过第二旋拧阀22控制；第一旋拧阀20通入至第一组微雾喷头6，第一组微雾喷头6位于第一喷淋管道5内；第二旋拧阀22通入至第二组微雾喷头13，第二组微雾喷头13位于第二喷淋管道12内；

8、数据采集系统包括相连的数据采集器23以及电脑操作台24，温湿度传感器t、压差传感器p、风速传感器v、流量计9采集的数据通过数据采集器23收集后输入至电脑操作台24进行处理。

9、第一管道式加热器4和第二管道式加热器14的内部设有控制单元。

10、所述第一气水分离器7和菱形冷凝模块10之间的干冷空气进口通道l1上设有风速传感器v、温湿度传感器t以及压差传感器p，干冷空气出口通道l3上设有温湿度传感器t和压差传感器p；其中干冷空气进口通道l1上的温湿度传感器t和第一管道式加热器4内的控制单元相连，控制单元根据温湿度传感器t的输出信号来调节第一管道式加热器4的功率。

11、所述第二气水分离器11和菱形冷凝模块10之间的湿热空气进口通道l2上设有风速传感器v、温湿度传感器t以及压差传感器p，湿热空气出口通道l4上设有温湿度传感器t和压差传感器p；其中湿热空气进口通道上的温湿度传感器t和第二管道式加热器14内的控制单元相连，控制单元根据温湿度传感器t的输出信号来调节第二管道式加热器14的功率。

12、所述第一管道式加热器4和第二管道式加热器14在工作时，采用菱形冷凝模块10进口温湿度传感器t反馈数据后，控制单元调节第一管道式加热器4或第二管道式加热器14功率的方式给空气进行加热；第一管道式加热器4或第二管道式加热器14开机时，输入空气需要加热的温度值，当控制单元检测菱形冷凝模块10进口空气温度，若温度未到达设定值，对应的管道式加热器电流增大，直至达到设定相对温度时，控制单元不再发出指令，此时管道式加热器保持恒定功率加热。

13、所述微雾喷头连接在电磁阀上，电磁阀由控制单元控制，采用电磁阀控制微雾喷头开闭与造雾机供水压力联合调节的方式给第一喷淋管道5或第二喷淋管道12中空气加湿。通过控制单元和与其连接的电磁阀，单独控制每个微雾喷头的开闭，利用供水压力进行微调，所述造雾机的压力范围为3-8mpa。造雾机开机时，输入需要开启的初始微雾喷头数量，其它微雾喷头处于关闭状态，当控制单元检测菱形冷凝模块10进口空气相对湿度，若相对湿度未到达设定值，增开一个微雾喷头提高供水量，直至达到设定相对湿度时，控制单元不再发出指令，此时通过造雾机压力旋钮微调到达所需状态点，该调节方式可以使喷淋过程达到最佳雾化效果和最低的供水量需求，提高系统温湿度调节的灵活性。

14、所述菱形冷凝模块10的两侧安装有机玻璃板，有机玻璃板外安装有保温层，有机玻璃板上开设可视化观测窗口，便于观测湿热空气的冷凝过程。

15、所述第一喷淋管道5和第二喷淋管道12为倒t型，材质为有机玻璃，最顶端有盖板26，上端有进水管路25，进水管路25上布置若干微雾喷头，下端为通风管道；第一喷淋管道5或第二喷淋管道12的左右两端通过法兰接口27和进口通道相连接，底端有若干出水孔29，出水孔29旁设有挡水板28，所述出水孔29和出水管路相连接。

16、所述微雾喷头为台式微雾喷头或撞针式微雾喷头，竖直向下放置，距离喷淋管道底部为80cm，相邻的微雾喷头之间距离不小于10cm。

17、所述第一气水分离器7和第二气水分离器11由不锈钢丝网制成，厚度在10-15cm之间。

18、所述菱形冷凝模块10通过拆卸有机玻璃板进行快速更换。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果：

20、(1)目前已有的冷凝模块实验系统是在整个冷却塔的基础上进行测试，包括淋水填料，实验系统较大，且湿热空气的温度和湿度难以调节，本实验平台无需淋水填料，各部分拆卸方便，同时可以对干冷通道和湿热通道进口空气分别进行温度和湿度的调节，不受外界环境的影响，适用工况范围更广。

21、(2)本发明可以对加热过程和加湿过程进行反馈调节，使加湿过程达到最佳雾化效果和最低的供水量需求，提高系统温湿度调节的灵活性，减少了能量损耗。

22、(3)通过本实验平台，在菱形冷凝模块观测窗口，可以对湿热空气的冷凝过程进行可视化观测，为进一步研究模块的冷凝过程提供了便利条件，同时也为冷凝模块的性能评估提供了可靠依据。