海口市節約用水辦公室
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鍵因素， 其中配水方式有多種 本文僅對旋轉配水開展試驗研究。
旋轉配水裝置以其結構簡單 能耗低、造價省等優勢，在玻璃鋼冷卻塔中應用廣泛，其配水均勻性直接關系到冷卻塔的冷效，其設計、計算方法雖有式可循，但幾個重要設計參數，如支管中的靜壓分布，自由水頭與流量的關系（即孔口流量系數U）及K系數的選定均沒有可靠的實驗數據，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段，隔板可移動，位置根據等面環確定，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，調節水箱溢水板使水位固定。打開水箱出水閥門，水經水表3，布水頭4，進入被測布水管5，經布水后由集水槽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：
根據等面環原則將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。
A---出流面積（m）。
H---自由水頭（m）。
實驗用管的最初開孔是根據各布水管額定水量Q，自由水頭H。取得0.700，流量系數U取值0.82，按上式計算求得。
調整水箱閥門，使自由水頭H。穩定在0.700m左右，通過擴孔或堵孔不斷調整實驗管各分段布水孔孔數和孔徑，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，通過調節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，數據列入附表。 五、數據整理 1、經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 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 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U | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | CT-100布水管流量系數 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 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U | 0.64 | 0.64 | 0.65 | 0.66 | 0.64 | 0.64 | 0.64 | 0.66 | 六、結果討論 1、實驗結果符合柏努利方向
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。
d---管道內徑。
進行計算。其中n取0.011值。計算結果列入表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，說明本實驗所得數據可靠。
2、布水頭和布水管接合處局部水頭損失較大，各配水系統該處阻力系數按下式計算：
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U值與給排水手冊或有關資料提供的U值不同。本實驗U值計算A取值為布水管開孔總面積，H。值取布水頭內測的水柱高。
4、布水孔開孔方向對布水量和靜壓分布影響不大。
經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，在一角度范圍內開孔方向對布水量和靜壓分布基本沒有影響。 | 
