一种发散状布水器结构
阅读说明：本技术 一种发散状布水器结构 (Divergent water distributor structure ) 是由 姚亮 姜晓霞 赵宇炜 李泽瑞 郝志鹏 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：一种发散状布水器结构,本发明涉及储罐领域。本发明适用于直径小于10m的小型斜温层储热罐和小型斜温层蓄冷罐,解决了布水器加工难度较大、布水器压降损失较大、管道二次流引起的分流周向均匀性不足的问题,包括主管道、一次分流管道、二次分流管道和4个布水盘。一次分流管道和二次分流管道的水平部分等长,相互垂直设置。一次分流管道和二次分流管道均与主管道连通,一次分流管道和二次分流管道的出水口处均设有一个布水盘。(The invention discloses a divergent water distributor structure, and relates to the field of storage tanks. The invention is suitable for small-sized inclined temperature layer heat storage tanks and small-sized inclined temperature layer cold storage tanks with the diameter less than 10m, solves the problems of large processing difficulty of the water distributor, large pressure drop loss of the water distributor and insufficient circumferential uniformity of distribution caused by secondary flow of a pipeline, and comprises a main pipeline, a primary distribution pipeline, a secondary distribution pipeline and 4 water distribution disks. The horizontal parts of the primary shunt pipeline and the secondary shunt pipeline are equal in length and are arranged vertically to each other. The primary distribution pipeline and the secondary distribution pipeline are communicated with the main pipeline, and water outlets of the primary distribution pipeline and the secondary distribution pipeline are provided with a water distribution disc.)
技术领域
本发明涉及储罐领域，具体为用于水蓄能的小型斜温层储罐的发散状布水器结构。
背景技术
斜温层储罐是一种常用于蓄能调峰、移峰填谷的水蓄能装置，其工作原理为利用斜温层原理将处于两个不同温度的热水、冷水长期稳定地同时存储于单一容器且不发生明显掺混。以斜温层储罐作为重要设备的单罐蓄热系统和单罐蓄冷系统相比于热水、冷水独立分装的双罐系统不仅节省了占地面积，也显著减少了设备成本，使蓄热系统和蓄冷系统的设备组成更为简化。
在电力领域的供给侧，由于近年来我国大力推进可再生能源的消纳利用，火电机组的调峰改造已经进行了全国大范围的推广。自2016年国家能源局综合司发布《国家能源局综合司关于下达火电灵活性改造试点项目的通知》和《国家能源局综合司关于下达第二批火电灵活性改造试点项目的通知》将丹东电厂等22个煤电站确定为提升火电灵活性改造试点项目以来，已有部分试点项目完成了灵活性改造，其中不乏采用水蓄热装置进行改造并成功投运的单位。除此之外，在多个省市的火电厂的水蓄能装置改造方案也有一定规模，非试点单位已投运的斜温层储罐总装机容量以有超过试点项目装机容量的趋势。
在需求侧，我国已推行峰谷分时电价多年，并取得了可观的调控效果，夜间低谷时段用电量的增加有效促进了可再生能源电力的利用。用户侧(如热源厂、区域建筑、数据中心)通过增设斜温层储罐采用夜间谷电产出热量或冷量并储存，在其他电力成本高的情况用斜温层储罐供热或供冷，显著降低了用电成本，并为消纳可再生能源发电量做出了有力的贡献。
布水器是斜温层储罐中的重要结构，来自循环系统的水通过布水器后以周向均匀的状态进入斜温层储罐，并在短时间内迅速发展至低速状态，从而减小流场紊乱和分布不均对斜温层的影响，使斜温层厚度得到有效控制，提升斜温层储罐的有效储热量。在直径大于或等于10m的大型斜温层储罐中，从控制重量、保证周向布水均匀性的角度出发，一般不采用发散状的布水器结构，常见的布水器型式包括圆盘形和八角形。在直径小于10m的小型斜温层储罐中，因为设备直径较小，所以发散状布水器结构所需的径向规格也较小。在这种条件下，如果采用圆盘形布水器和八角形布水器结构，那么就会出现加工难度大、压降损失较大、管道二次流引起的分流周向均匀性不足等问题，相比之下发散状布水器的支吊和自身结构强度要求降低，更加易于加工，水压损失较小，具备了一定的可行性。
发明内容
本发明为了解决布水器加工难度较大、布水器压降损失较大、管道二次流引起的分流周向均匀性不足的问题，提供一种发散状布水器。
本发明为解决上述问题提供了一种加工难度低、压降损失小、布水均匀的适用于小型斜温层储罐的发散状布水器结构，采取的技术方案是：
本发明包括主管道、一次分流管道、二次分流管道和4个布水盘，一次分流管道和二次分流管道均与主管道连通，一次分流管道和二次分流管道的出水口处均设有一个布水盘。
进一步地，所述一次分流管道包括第一水平管道、两个第一弯管和两个第一竖直管道，第一水平管道的两端各通过1个第一弯管和1个第一竖直管道连接。
进一步地，所述二次分流管道包括第二水平管道、两个第二弯管和两个第二竖直管道第二水平管道的两端各通过1个第二弯管和1个第二竖直管道连接，第一水平管道和第二水平管道等长，相互垂直设置。两个第一竖直管道、两个第二竖直管道远离弯管一端在相同水平面上。
进一步地，所述一种发散状布水器还包括4个支撑杆，一次分流管道和二次分流管道之间通过4个支撑杆连接。
进一步地，所述一种发散状布水器还包括4个定位板，两个第一竖直管道的远离弯管一端分别通过定位板与布水盘连接，两个第二竖直管道的远离弯管一端分别通过定位板与布水盘连接。
进一步地，所述每个布水盘通过四个定位板与管道端部焊接固定。
进一步地，所述布水盘倾斜设置，远离主管道的一侧高于靠近主管道的一侧。
进一步地，所述布水盘的倾斜面与水平方向的夹角为γ，5°<γ≤10°。
进一步地，所述布水盘的直径为a，一次分流管道和二次分流管道的内径为d，a＝3d。
进一步地，所述布水盘中心线与主管道中心线的距离为b，支撑管的端部与主管道中心线的距离为c，c＝0.5b。
本发明的有益效果是：
1、本发明为解决布水器加工难度大的问题，通过将弯头、管道作为输送水流的主要结构，所有连接方式均为焊接，零件数量较少，且无需钻孔，避免了不必要的复杂结构，有效降低了加工难度。
2、本发明为解决布水器压降损失较大且易局部堵塞的问题，通过合理控制水流方向并取消扰流结构，使布水过程仅改变三次流向，在相同条件下明显减少了局部阻力，布水过程中布水器内部水流均处于较高速状态，避免了堵塞问题的发生。
3、本发明为解决布水器管道二次流引起的分流周向均匀性不足的问题，通过设置布水盘结构并倾斜角度，管道二次流引起的不均匀水流冲击布水盘后，改变为周向均匀的状态向四周流动，显著削弱了水流对斜温层的扰动作用，使斜温层的厚度被控制在更小的范围内。
附图说明
附图1为本发明一种发散状布水器结构整体的主视图。
附图2为本发明一种发散状布水器结构整体的立体图。
图中1为主管道，2为一次分流管道，2-1为第一水平管道，2-2为第一弯管，2-3为第一竖直管道,3为二次分流管道，3-1为第二水平管道，3-2为第二弯管，3-3为第二竖直管道，4为支撑杆，5为定位板，6为布水盘。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一种发散状布水器包括主管道1、一次分流管道2、二次分流管道3和4个布水盘6，第一水平管道2-1和第二水平管道3-1等长，相互垂直设置，且一次分流管道2和二次分流管道3均与主管道1 连通，一次分流管道2和二次分流管道3的出水口处均设有一个布水盘6。
本发明提出了以管道作为主要零件的布水装置，适用于直径小于10m的小型斜温层储罐。水流进入发散状布水器后，先经过主管道1，再依次被一次分流管道2水平部分和二次分流管道3水平部分引导为流量相等的四股水流，依次经过所在管道的水平部分、弯头和竖直部分流出管道。水流流出管道后冲击布水盘6，水流流向由竖直方向发展为以竖直管道轴线为中心的分散方向，最终流出布水器。流出布水器的水流以较小流速平稳地流向斜温层储罐的上部或下部，在不引起设备内部剧烈环流的情况下充水，从而降低水流对斜温层的扰动，削弱斜温层的增厚趋势。
具体实施方式二：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一次分流管道2包括第一水平管道2-1、两个第一弯管2-2和两个第一竖直管道2-3，第一水平管道2-1的两端各通过1个第一弯管2-2和1个第一竖直管道2-3连接，两个第一竖直管道2-3的远离弯管一端分别通过定位板5与布水盘6连接。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述二次分流管道3包括第二水平管道3-1、两个第二弯管3-2和两个第二竖直管道3-3，第二水平管道3-1的两端各通过1个第二弯管3-2和1个第二竖直管道3-3连接，两个第二竖直管道3-3的远离弯管一端分别通过定位板5与布水盘6连接。两个第一竖直管道、两个第二竖直管道远离弯管一端在相同水平面上。
其它组成以连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一种发散状布水器还包括4个支撑杆4，一次分流管道2和二次分流管道3之间通过4个支撑杆4连接。
支撑杆4与一次分流管道2和二次分流管道3分别焊接，形成了三角结构，防止在载荷作用下一次分流管道2与二次分流管道3之间相对转动而破坏设备。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一种发散状布水器还包括4个定位板5，两个第一竖直管道2-3的远离弯管一端分别通过定位板5与布水盘6连接，两个第二竖直管道3-3的远离弯管一端分别通过定位板5与布水盘6连接。
定位板5同时与布水盘6和管道焊接，支撑在水流持续冲击状态下的布水盘6。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述每个布水盘6通过四个定位板5与管道端部焊接固定。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式布水盘6倾斜设置，远离主管道1的一侧高于靠近主管道1的一侧。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述布水盘6的倾斜面与水平方向的夹角为γ，5°<γ≤10°。
布水盘6非水平安装，因为水流在主管道1与一次分流管道2水平部分的相交处、主管道 1与二次分流管道3水平部分的相交处、一次分流管道2的弯头处和二次分流管道3的弯头处均会改变流向并出现二次流，所以在下游水流流出管道前水流在管道截面上的流量会集中于远离主管道1轴线的一侧，这种状态下若布水盘6水平安装，周向布水后水流会集中于远离主管道1轴线的一侧。通过适当倾斜安装布水盘6，使水流趋向于沿布水盘6圆面的垂直方向冲刷布水盘6，更有助于周向均匀发展水流的形成。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述布水盘6的直径为a，一次分流管道2和二次分流管道3的内径为d，a＝3d。如此设置，通过控制布水盘6 直径，水流冲击布水盘6后可得到充分发散，有利于布水的均匀性。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式十：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述布水盘6中心线与主管道1中心线的距离为b，支撑管4的端部与主管道1中心线的距离为c，c＝0.5b。管道单侧荷载一般集中于单侧长度的中点附近，将支撑点选取为中点可以在减小支撑结构重量的前提下实现最佳支撑效果。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
具体实施方式十一：结合图1至图2说明本实施方式，斜温层储罐直径为A，b＝0.32A。
这种布置方式可以降低单股水流在流出布水器后与储罐内壁及其他股水流相向流动产生的扰流。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八、九或十相同。
具体实施方式十二：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种发散状布水器结构所述的一次分流管道2竖直部分靠近定距板5的一端和二次分流管道3的竖直部分靠近定距板5的一端在同一高度上。通过这种方式使四股水流的出水流场相对于主管道1轴线趋向于中心对称，提高周向布水均匀程度。布水器其他结构与具体实施方式四相同。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八、九、十或十一相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
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