重庆冷却塔马利公司的收水器具有比较大的表面积，收水效率高，阻力小；其表面积是波型收水器的两倍多；飘滴损失率不足波形收水器的1/2；收水器阻力仅为其它类型收水器的1/2。在空气流速大的条件下，其上述性能更加优于波形收水器。
　　马利收水器设计上很注意对气流的导向作用，逆流塔与横流塔的收水器设计不同。对于逆流塔，收水器设计成气流出口通道垂直向上；而对于横流塔，气流呈水平方向进入收水器，排气角度通过三次变化，最后与水平线成46～53°角的方向排出。该收水器可使所需功率减少6%～10%。
     凉水塔淋水填料、配水系统、收水器、风筒的研究，是提高冷却效率、降低工程造价，实现节水和节电的重要途径。本文简要介绍上述四个方面的新技术及其发展。
风筒
　　风筒的作用有两个：一是把风机抽出的热空气排到塔外，送到一定高度防止湿气回流；二是利用排放空气压力“恢复”，减小风机功率。风筒应包括吸入段、集气段(喉部)和扩散段三部分。扩散段为圆锥壳，扩散中心角14～16°。扩散段的高度为风机直径的0.5倍左右。为降低风筒高度，又不影响动能回收效果，国内对加大扩散中心角及改变扩散段线型，做过一些试验，中国石化北京设计院根据以往的经验，参考国内外有关资料，于1993年设计了 Φ 7.7 m 风机的优角型风筒。
　　这种优角风筒，其扩散段由两个圆弧壳和两个圆锥壳构成。扩散段的线型可概括为两个部分。
重庆中央空调第一部分向外扩张，角度较大，第二部分相对第一部分有一个角度。在第一和第二部分的外表面之间为一个185～195°的优角。第二部分是回收段，回收段与风筒轴线有一个角度。
　　优角风筒的高度小、造价低，优于一般风筒。
　　美国马利冷却塔公司为辽阳石油化纤公司、茂名石化公司提供的动能回收型风筒总高4.19 m，据资料介绍该风筒可比扩散型风筒减小风机功率。
 
1　前言
　　凉水塔广泛应用于石油化工、电力等工业部门，70年代起许多科研、设计、生产等单位，对凉水塔的塔型、填料、配水、收水以及风筒等做了大量研究，取得不少成果，有力地推动了凉水塔技术的发展。提高凉水塔的冷却效率、降低工程造价、节水、节电，始终是人们关注和研究的主题。
2　淋水填料
　　淋水填料是凉水塔进行热交换的主要部件。填料性能的好坏直接关系到冷却效果。针对工程具体情况，认真选择填料是很重要的。填料选择的基本原则应包括下述几点：
　　(1) 单位体积的填料表面积要大，散热性能好；
　　(2) 填料型式应有利于水流速度缓慢、通风阻力小；
　　(3) 填料表面不宜太光滑，亲水性能要好；
　　(4) 应根据水质选择不同的片间距或孔径；
　　(5) 填料片强度大、整体性能好，便于组装和安装；
　　(6) 耐用、便宜。
　　淋水填料在50年代多为木质，60年代后被水泥板条、水泥格网板代替，70年代后期开始用玻璃钢及塑料制作。
　　在石油化工行业，水泥格网板由于取材容易，耐久性好，对水质好坏的适应性强，至今还在使用。聚氯乙烯(PVC)材质的薄膜式填料最先做成了各种不同波峰波距的斜波。35×15×60°的斜波纹填料由于容易积污堵塞，很快被50×20×60°的玻璃钢(FRP)斜波纹和 T25-60°、T33-60°型 PVC 梯形斜波纹填料代替。梯形斜波纹与斜波纹相比，具有较大的表面积和通孔孔径，其片形有利于加长水的停留时间，冷却效果较好(T25-60°冷却数 N=1.85λ0.6，λ 为空气与水的质量比)。80年代，在炼油行业应用比较广泛的50×20×60°FRP 斜波纹填料表面光滑、亲水性差，冷却能力较低(N=1.32λ0.5)。该填料的主要优点是，整体刚性好、耐用，可适应稍差的水质。FRP 填料与 PVC 填料相比较，单位体积的填料质量大，价格比较高。
　　80 年代后期至今， PVC 材质的填料发展较快，出现种类片型繁多的薄膜以及点滴式填料，可满足多种水质与不同的冷却要求。1992 年～1993 年水利电力科学研究院受电力部委托，将当时市场上的 20 多种 PVC 填料归纳为12种，填料高度均取 1 m，在相同的试验条件下进行性能测定，这次测定结果具有可比性，为正确选择薄膜填料提供了科学依据。表 1 列出了有关的几种填料的试验结果及数据。
　　从表1可以看出，斜折波填料的热力特性最好，通风阻力也比较适合于[wiki]机械[/wiki]通风凉水塔上使用。
　　S 波、双向波填料，有较大的波纹垂直度，填料上的高水流速度有可能限制生物粘泥等的积存，通风阻力较小。
　　循环水系统，如果出现循环水水质失控，由于水中 BOD 等含量较高，生物粘泥增长迅速，以及工艺介质可能出现泄漏等原因，有可能在填料上形成污垢，甚至堵塞。为了消除这类问题，很需要开发防淤塞的填料。在新填料未开发之前，可选用具有大的板间距以及大的波纹垂直度的填料。尽管该填料的散热性能比较低，但仍可比50×20×60° FRP 填料高，综合考虑热力、阻力性能以及填料成本，PVC 填料冷却效率和经济效益都比较好。
表1　几种淋水填料的性能
　
填料名称        冷却数 N        淋水密度 q=10 m3*m-2时
不同风速下阻力/Pa*N-1*m-3        每米长片数        每立方米组装体
质量/kg
                2.5 m/s        2.2 m/s               
斜折波        1.84 λ0.63        6.4        4.9        32        23
斜双梯波        1.74 λ0.58        7.5        5.9        33        22
双斜波        1.78 λ0.57        7.0        5.5        32        22.55
梯形斜波        1.70 λ0.61        6.4        5.0        30        20.5
S 波        1.69 λ0.54        5.7        4.4        32        21.2
双向波        1.54 λ0.65        4.5        3.4        42        23.0
　　中国石化北京设计院根据石化企业应用梯形斜波 T25-60°与 T33-60°的经验，开发了 X28型填料。这种填料片距28 mm，大梯波与水平面角度大于65°，大梯波上有小梯波，小梯波成水平布置，小梯波迎风面较圆滑，背风面陡直，波型与斜折波相似，有利于水气接触。该填料已在武汉石油化工厂投用。测试结果表明，其热力、阻力性能均较好。
　　PVC 填料的生产，采用真空吸塑及模压成型比较能保证片型及花纹质量，优于滚压成型。但目前模压填料片的尺寸都比较小，多为500 mm×1 000 mm 左右，若用此填料片粘结成块体，则填料块小，吊装就比较麻烦。薄膜填料采用吊装，可简化塔体结构，填料布置灵活，并有利于改善进风的阻力，国内已开始这方面的设计。
　　美国马利冷却塔公司为辽阳石油化纤公司二期工程和茂名石化公司乙烯工程提供的凉水塔设计，填料均为吊装。填料片单片尺寸1 830 mm×1 220 mm。填料块体为1 830 mm×1 220 mm×305 mm 的整数倍。填料块组尺寸可达6 100 mm×1 830 mm×1 220 mm ，填料片粘结成块，整体刚度好，吊装方便。吊装材料采用不锈钢丝及轻质钢管等。
3　配水系统
　　配水系统由配水管道、布水喷头等组成。配水管道设计压力应均衡，配水喷头应喷溅均匀、水滴适中，所需进水压头要低。
　　在我国，反射Ⅱ、Ⅲ型喷头由于进水压头低(0.5 m)、喷溅效果好，早已取代杯式喷头等要求水压高(5～7 m)的喷头。10多年来反射型喷头的应用实践表明，出现比较多的问题是损环、下盘脱落而起不到喷溅作用。有些喷头喷溅效果差，究其原因有三点：(1) 材质强度不够、下盘粘接不牢；(2) 上塔余压过高，水流速度大；(3) 有些喷头是仿造的，细部尺寸不符合原设计。
　　1994年水利水电科学研究院在总结反射Ⅱ、Ⅲ型喷头正反两方面经验的基础上，针对反射型喷头水溅出后呈平面状扩散，水滴在空中停留时间较短的缺点，推出多层流喷头。多层流喷头在喷洒状态、布置均匀性、结构形式以及坚固性等方面都优于反射型。
　　多层流喷头具有下述特点：
　　(1) 多层流喷头的溅散盘的支架与上部结构为整体注塑，溅散盘卡在四个吊杆之间并与底架粘接成整体，不会脱落。
　　(2) 喷溅盘由一定角度的抛撒槽、抛撒槽间不同位置与角度的缝隙以及盘中间小孔与下面的溅散体构成。水经喷溅后形成立体状多层水滴，提高了喷洒的均匀性。
　　(3) 设计有不同的上帽，可分别适用于逆流式冷却塔槽式配水、管式配水和横流式冷却塔池式配水、管式配水，并考虑了与目前反射Ⅲ型喷头的互换性。
　　薄膜式填料与点滴式填料相比，水的再分配能力差，因此更要求配水的均匀性。
　　国外十分重视配水系统的优化与喷头的试验研究。美国马利冷却塔公司经过多次试验、改型，推出一种喷头。该喷头是整体注塑成型的，材质为聚丙烯。水由切线方向进入每个喷头，喷嘴连着一个扩散环，扩散环的材质是在聚丙烯中填充了玻璃纤维。喷嘴使水扩展成一个实锥形分布形状，扩散环使水很好地切断和分散，所有的通道和孔的直径均不小于2.54 cm(1 in)，可防止堵塞，且该喷头进水压力低。
　　德国 GEA 公司在逆流凉水塔上采用的喷头，是上喷式的，溅水盘为多孔多齿形圆盘，上喷式的最大特点是可以充分利用喷洒时的水气热交换来提高全塔的冷却效率。
4　收水器
　　收水器的主要作用是收集飘滴，减少水的损耗以及减少对周围[wiki]环境[/wiki]与[wiki]设备[/wiki]的不良影响。除此之外，收水器还应具有导流和均布填料层气流的作用。目前采用比较普遍的为波型收水器。波型收水器用于逆流凉水塔效果比较好；用于横流塔时，其收水效果不一，导流作用差。针对横流塔出现的问题，多波收水器、多折收水器相继出现，有些效果较好。波型收水器用在横流塔上，采用从下至上疏、中、密布置，并在收水器与壁、梁、柱相接处加强密封和排水，取得明显收水效果。
　　德国 GEA 公司设计的逆流塔的收水器类似我国的波形收水器，所不同的是，在收水器片上带有多条集水与排水挡条。据资料介绍，该收水器的飘水损失量<0.02%。
　　美国马利公司为辽阳石油化纤公司和茂名石化公司的乙烯工程提供的 XCEL15型收水器是用耐热性能良好的 PVC 材料做的。收水器由一片三折板与一片多折板重复粘结而构成多个三角形通道，刚度大。收水器在两个支撑梁之间的间距1.5 m 时，不会出现下垂和变形现象。