海口市节约用水办公室
沈仲韬 一、前言 均匀配水，填料选型，气流流速是冷却塔设计中的关键因素， 其中配水方式有多种 本文仅对旋转配水开展试验研究。
旋转配水装置以其结构简单 能耗低、造价省等优势，在玻璃钢冷却塔中应用广泛，其配水均匀性直接关系到冷却塔的冷效，其设计、计算方法虽有式可循，但几个重要设计参数，如支管中的静压分布，自由水头与流量的关系（即孔口流量系数U）及K系数的选定均没有可靠的实验数据，设计带有一定的盲目性。 二、实验目的
1、确定配水支管均匀布水开孔要求。
2、求得自由水头与孔口出流量的关系，推算出各布水管开孔的U值。
3、绘制布水时布水管静压分布曲线。 三、实验装置
本实验装置布置见图1。 
1、4BA-18水泵一台。
2、水箱，1500×1300×1300一只。
装有进出水阀门以控制进出水量，水箱设有溢水管和可调溢水板以维持水箱水位恒定。
3、水表一只，量程5-99m3/h
4、CT-30m3/h CT-100m3/h CT-300m3/h CT-500m3/h各型冷却塔布水头各一只，玻璃钢制布水管各一根。布水头上端开一只和内腔连通孔，装有φ8短接管。布水管按设计开布水孔并在管长方向垂直开一排通孔装有φ8短接管，孔距150mm，作为测压孔。
5、集水槽一只，长2500mm，宽300mm，高250mm。
中间用隔板分隔成数段，隔板可移动，位置根据等面环确定，各分段下有出水孔，集水槽用托架置于被测布水管下方。
6、六列三角堰组一套。
单堰长500 ,宽350mm，高1300mm。
堰板三角槽角度60°
7、测压装置一套。
22根φ8mm、长1200mm玻璃管，间隔100mm并列排布于长2500平木板上，垂直置于被测面水管止方，玻璃管旁平行安装标尺。 四、实验过程 1、实验操作：
启动水泵1，使水注入水箱2，调节水箱溢水板使水位固定。打开水箱出水阀门，水经水表3，布水头4，进入被测布水管5，经布水后由集水槽6收集，通过三角堰7，测得水流量后排入大水池。
布水头测压接口用像皮管连至测压玻璃管，其测量值为自由水头H值。
布水管测压接口管用橡皮管和测压玻璃管连接。实验中，边用三角堰测水量，边记下各玻璃管液位高（距布水孔中心线水平高度）即各点静压值。
2、均匀布水实验：
根据等面环原则将CT-30m3/h CT-100m3/h 布水管分为四段，CT -300m3/h CT-500m3/h分为五段进行开孔计算。各分段长以布水器旋转一周时各分段在填料断面上的投影面积应相等来确定。布水时各分段布水量相等，即淋水密度相等。
出流面积按薄壁小孔自由出流计算式：
Q=U.A(2gH)1/2
其中：
Q--出流量（m3/s).
U--流量系数。
A---出流面积（m）。
H---自由水头（m）。
实验用管的最初开孔是根据各布水管额定水量Q，自由水头H。取得0.700，流量系数U取值0.82，按上式计算求得。
调整水箱阀门，使自由水头H。稳定在0.700m左右，通过扩孔或堵孔不断调整实验管各分段布水孔孔数和孔径，最后使通过三角堰测得的各分段的出流量相同，且全管合流量达到布水管额定流量值，记下各分段开孔情况，至此完成均匀布水开孔实验。
3、静压曲线测定
装置达到均匀布水要求开孔的布水管，通过调节水箱阀门外汉得到不同的H值，并测出布水管各分段水流量和各测压点水柱高，数据列入附表。 五、数据整理 1、经实验确定各布水管均匀布水的开孔要求如下： 
表Ⅰ CT-500布水管开孔设计 L=2950 开孔方向※45°| 开孔序号 | 1 | 1-30 | 30-60 | 61 | 61-84 | 84-106 | 107 | 107-121 | 121 | | 孔径（mm） | 9 | 9 | 9 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 | | 孔距×（mm） | 50 | 间距39 | 间距19 | 177.5 | 间距19.5 | 间距18 | 2636 | 间距21 | 2930 | CT-300布水布管开孔设计 L=2350 开孔方向※45°| 开孔序号 | 1 | 1-23 | 23-46 | 46-67 | 68 | 68-83 | 83-99 | 99 | | 孔径（mm） | 9 | 9 | 9 | 9 | 10 | 10 | 10 | 10 | | 孔距×（mm） | 40 | 间距40 | 间距21 | 间距17 | 1779 | 间距19 | 间距17 | 2336 | CT-300布水布管开孔设计 L=1330 开孔方向※45°| 开孔序号 | 1 | 1-18 | 18-35 | 36 | 36-47 | 47-58 | 58 | | 孔径（mm） | 8 | 8 | 8 | 9.5 | 9.5 | 9.5 | 9.5 | | 孔距×（mm） | 40 | 间距31 | 间距19 | 910 | 间距20 | 间距17 | 1317 | CT-300布水布管开孔设计 L=730 开孔方向※45°| 开孔序号 | 1 | 1-11 | 11-22 | 23 | 23-28 | 28-34 | 34 | | 孔径（mm） | 5 | 5 | 5 | 6.5 | 6.5 | 6.5 | 6.5 | | 孔距×（mm） | 40 | 间距26 | 间距16 | 498 | 间距22 | 间距18 | 716 | 2、实验求得各布水管U值如下： 表Ⅱ CT-500布水管流量系数 平均取值U=0.65| 自由水头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 | | 出流面积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 | | 流量系数U | 0.63 | 0.64 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.66 | 0.66 | 0.67 | CT ---300布水管流量系数 平均取值U=0.56| 自由水头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 | | 出流面积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 | | 流量系数U | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | CT-100布水管流量系数 平均取值U=0.56| 自由水头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 | | 出流面积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 | | 流量系数U | 0.57 | 0.57 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.57 | 0.56 | 0.57 | CT--30布水管流量系数 平均取值U=0.65| 自由水头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 | | 出流面积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 | | 流量系数U | 0.64 | 0.64 | 0.65 | 0.66 | 0.64 | 0.64 | 0.64 | 0.66 | 六、结果讨论 1、实验结果符合柏努利方向
在CT-500m3/h布水管上取六个截面，CT-100 m3/h布水管取五个截面计算各截面在高、低两种自由水头工况下动压值和管道沿途水头损失。管道沿途水头损失用水力学中均匀泄流管道水头损失计算公式：
h f =A.1(Q+0.55gl)2 (7.1)
其中：hf----管道沿途损失。
l-----管道长。
Q----过流水量。
g----管道单位长度泄流量
A----比阻。
A=10.29·（n2/33·d5）---------- （7.1.1)
其中：n---精糙系数。
d---管道内径。
进行计算。其中n取0.011值。计算结果列入表Ⅲ
表中所列静压值为实验测量值。 表Ⅲ CT--500布水管各截面水头分配情况| 截面 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 末端 | | H。 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | 800 | 500 | | P静 | 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 | | 合计 | 650 | 395 | 662 | 407 | 664 | 406 | 658 | 403 | 655 | 404 | 655 | 405 | CT--100布水管各截面水头分配情况| 截面 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 末端 | | H。 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | 1000 | 600 | | P静 | 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 | | 合计 | 854 | 512 | 866 | 523 | 868 | 526 | 874 | 525 | | | 876 | 523 | 从表Ⅲ可以看出，静压、动压、沿途水头损失三者之和接近一个定值，其曲线近似水平线，此结果符合柏努利方向同一流线各点能量相同的论断，说明本实验所得数据可靠。
2、布水头和布水管接合处局部水头损失较大，各配水系统该处阻力系数按下式计算：
其中：hr---布水管入口处局部水头损失
ν--布水管入口处流速。
P静--布水管入口处静压值。
H。--自由水头。
hf--沿途阻力损失。
r----实验条件下水的比重 结果列入表Ⅳ
表Ⅳ
CT-500m3/h布水管入口处局部分水头损失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静 | 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布水管入口处局部水头损失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静 | 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布水管入口处局部水头损失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静 | 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布水管入口处局部水头损失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静 | 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、实验求得各布水管流量系数U值与给排水手册或有关资料提供的U值不同。本实验U值计算A取值为布水管开孔总面积，H。值取布水头内测的水柱高。
4、布水孔开孔方向对布水量和静压分布影响不大。
经CT-50m3/h;CT-100m3/h;CT-30m3/h三种布水管垂向30°角和45°角两种方向开孔测流实验，两种方向流量和静压曲线非常接近，可以认为，在一角度范围内开孔方向对布水量和静压分布基本没有影响。 | 
