玻璃钢冷却塔.doc

《玻璃钢产品设计》课程任务报告书

项目六

玻璃钢冷却塔

复材141 第 11 组

项目负责人：
项目组成员：
起止时间 ：2016.4.25--2016.5.4
指导老师 ：杨 娟

绵阳职业技术学院材料工程系
2015-2016 学年第 2学期
玻璃钢产品设计 课程任务书
班级 复材141 部门（组） 第 11 组 任务 项目六
任务内容和要求：
一、主要内容（通过查阅资料完成以下内容）：
1. 玻璃钢冷却塔的发展概况；
2. 玻璃钢冷却塔的种类及性能；
3. 玻璃钢冷却塔的结构包括哪些部分；
4. 玻璃钢冷却塔的制造技术；
5. 列举生产玻璃钢冷却塔的企业名称。
二、任务报告要求
任务报告内容包括封面、任务书、正文、总结（收获体会）、参考文献。
任务报告统一用A4纸打印，版面边距上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm；正文用宋体小四号字；页码底端居中，小五号字；行间距：固定值19磅。
三、进度要求
任务下达日期： 2016 年 4月 25日
任务完成日期： 2016 年 5月 4 日
四、其它要求
各组成员必须服从组长安排，积极配合、认真完成下达任务并按时提交任务报告。
1. 玻璃钢冷却塔的发展概况
随着城市现代化的发展，工业和民用需水量越来越大。我国属缺水国家，目前所有城市都感到给水不足。因此，循环使用水资源就成为一项有效的节水措施。世界各国都在竞相发展各种类型的冷却塔。以往的冷却塔都是采用木、钢和钢筋混凝土结构建造。但是木材易腐蚀、资源少，浪费大，早在20世纪60年代被淘汰；钢筋结构冷却塔的围护钢板容易生锈、至今尚未找到好的防护办法，使用2～3年就会因腐蚀而破坏；钢筋混凝土的耐久性显然好些，但其存在建造周期长、模板耗量大、占地面积大、施工困难、投资高等缺点，目前只局限在热电、石化、化肥等大型工程中使用。因此，研究新结构材料冷却塔便成为节水工程中的一个大热点。
玻璃钢具有耐腐蚀、强度高、质量轻、易成型及性能可以根据使用条件进行设计等优点，用来制作冷却塔可以使塔体小、占地面积少、耗电低、造型美观、冷效高、耐腐蚀、使用寿命长及安装方便和造价低等。很好的解决了冷却塔技术中的一系列难题，从而实现了工厂化生产，现场快速安装，大大地缩短了冷却塔的建造周期。
玻璃钢冷却塔，钢筋混泥土冷却塔和木结构冷却塔的比较。见表2-1。
表2-1 玻璃钢冷却塔与其他材质冷却塔的比较

比较项目
塔类及容量
玻璃钢冷却塔
钢筋混凝土冷却塔
木结构冷却塔
500m3/h
500m3/h
750m3/h
外形尺寸

进出口温差/。C
塔体质量
材料消耗
投资/万元
使用寿命/a
施工、安装
最大直径×高度
1740mm×6842mm
5-10
总质量6t
玻璃钢消耗0.7t
5-5.5
＞15
费用低，占地少，施工周期短
长度×宽度×高度
8400mm×8400×14950mm
10
总质量100t
消耗水泥70.8t、钢18.84t
10.433
20
需要大量模板、钢支架，施工周期长，费用高
内径×高度×外径
12136mm×24900mm×18900mm
5
消耗优质木材200cm3

17.865
3-5
占地面积大，施工费用高
表2-1充分说明了玻璃钢冷却塔的优越性。目前我国循环水量在1000m3/h以内的机械通风塔，几乎全部被玻璃钢冷却塔代替；就是循环水量在2000～4000m3/h的大型钢筋混凝土冷却塔也已开始被玻璃钢冷却塔所取代，并取得了非常明显的效果。
玻璃钢冷却塔和钢筋混凝土冷却塔的综介性能比较，见表2-2。
表2-2 玻璃钢冷却塔与钢筋混凝土冷却塔综合性能比较
比较项目
种类
玻璃钢塔
钢筋混凝土塔
相同水处理能力时单塔投资比例
节约电能/%
建造周期/月
0.48-0.63
39.5-44.3
1
1
0
12
玻璃钢冷却塔是20世纪60年代国外研究成功的，而且发展速度很快。美国、日本、英国、法国、俄罗斯等国家，目前都有各种系列玻璃钢冷却塔产品。美国的知名企业是马利公司，日本有信和、日立、三洋等公司，其产品行销世界。
在国际玻璃钢冷却塔市场中，美国产品约占50%的销售份额。其中石油化工占25%，日用品占15%，发电占60%。在废水回收利用方面，美国的工业回收利用率已达92%-95%以上。
我国香港和台湾、20世纪60年代从美国马利公司、日本信和公司引进了玻璃钢冷却塔技术、并开始大量生产。在香港生产玻璃钢冷却塔的公司有建明、明新和丰成等;在台湾的有大信、良机、永泉、华工等。其产品行销世界、也销售到我国内地。
我国内地生产玻璃钢冷却塔始于1973年，第一台冷却塔的技术是从日本引进的。上海医药工业设计院等单位在消化吸收国外玻璃钢冷却塔技术的基础上，研制生产出我过第一代玻璃钢冷却塔，并于次年投放市场，引起了人们的极大重视，此后很多研究设计单位相继开展了玻璃钢冷却塔的研究和设计，并以整塔实测鉴定等方法不断改进和提高，使我国玻璃钢冷却塔工业得到迅速发展。1975年原国家建委把中小型冷却塔研究任务下达给华东建筑设计院和株洲玻璃工业设计院，并在上海建立了冷却塔实验室，开展冷却塔气流场流动状态、填料热力特性和风机气流性能等实验研究工作。1983年在常州建设了另一所玻璃钢冷却塔实验室，其功能有了进一步改进，除进行冷却塔性能实验外，还增加了水质稳定药剂实验等方面的工作。1987年，中国颁布了玻璃钢冷却塔国家标准。1997年进行了修订，颁布了国家标准GB7190.1-1997。该标准适用于冷却水量为1000m3/h以内的中小型机械式通风冷却塔。同时制定了适用于冷却水量为1000m3/h以上的大型机械通风玻璃钢冷却塔标准GB7190.2—1997。目前中国已能生产5000m3/h的大型冷却塔。以每台为100m3/h计全国约有80万台，每年能生产30000台，除满足国内市场需求外，也已行销国外。
现在中国研究设技术玻璃钢冷却塔的单位主要有机械电子工业部第四设计研究院、上海交通大学、上海玻璃钢研究所和华东建筑设技院合作建设的东方冷却塔水处理中心、上海化工设计院等。它们都有系列玻璃钢冷却塔设计图供应。主要生产厂家有浙江联丰集团公司、常州市冷却塔厂、成都金牛玻璃钢厂、广州塑料厂、广东阳江龙达集团有限公司等。这些厂家的产品在国内均属名牌产品，不仅畅销国内，而且配套出口。
目前国内外玻璃钢冷却塔的研究，主要集中在以下几个方面。
（1）进一步提高冷却塔的冷却效率 主要研究开发动力消耗少、热力性能高的冷却塔。（2）改进风机叶片 采用变速电机提高风机效率，降低能耗。
（3）研究超低噪声冷却塔，降低噪声污染，改善居住环境。
（4）研究高效亲水材料，提高热交换效率。
（5）研究新型高效收水技术，解决飘水问题，控制环境污染。
（6）开发高效水质稳定剂，提高水稳效果。
（7）加强冷却塔支撑结构的防腐和稳定研究，提高冷却塔的使用寿命。
（8）加强冷却塔的基础理论研究，寻求新的高效冷却途径。消除大气污染，回收能源。
2. 玻璃钢冷却塔的种类及性能
冷却塔的工作原理是热水从塔的上部进入，经过塔内的淋水系统(散水器及填料)形成水膜，以一定的滞流时间与空气相接触；空气从下塔体的进风口(百叶窗）进入，再被装在塔体顶部的轴流式风机抽走。空气在塔内运动过程中，与水接触吸收热量，使水温降低。
(1)分类 根据水和空气的相对流动方向，冷却塔分为逆流式、横流式、横逆流混合式和喷射型4种。前两种形式技术成熟、安全可靠、国家已有标准颁布：因此应用最广。图2-1和图2-2分别为逆流式和横流式冷却塔构造示意。

逆流塔和横流塔的优缺点比较如下。
逆流塔控制冷却水温比较准确；横流塔受气温影响又较逆流塔大、风机效率比逆流塔低。因此，在下不受场地条件限制的情况下，最好选用逆流塔。
当采用多台塔并联使用时，横流塔比逆流塔具有占地少的优点。
在热工性能相同条件下，横流塔填料用量大，但清洗方便。
在逆流塔(中小塔)中，玻璃钢壳体可以作为受力结构，承担塔体上部荷载。但在横流塔中，玻璃钢壳体构件则只起围护作用。因此，前者较能发挥玻璃钢的强度作用。
(2)玻璃钢冷却塔的性能 冷却塔的性能主要有热力性能、噪声、耗电比、飘水率和填料性能等。
热力性能 根据国家标准GB7190.1一1997，中小型玻璃钢冷却塔的标准设计工况如下表(表2-3)。

热力性能要求是按水温降对比法求出实测冷却能力与设计冷却能力的百分比不得小于90%。
噪声 噪声是环境保护方面的要求。大、中、小型冷却塔的噪声指标，国家标准规定不能超过表2-4和表2-5的要求。

耗电比 冷却塔的耗电比是指实测风机电动机输入功率与实测冷却水量之比。大型冷却塔的实测电耗比不大于0.055kw/（m3·h-1)；中小型冷却塔电耗比不大于0.04kw/（m3·h-1)；中小型工业型塔的耗电比不大于0.06 kw/（m3·h-1)。
飘水率为单位时间内从冷却塔风筒飘出的水量(kg/h)与进人冷却塔水量(kg/h) 之比。中小型冷却塔国家标准未作规定。对大型冷却塔则规定用薄膜式填料时，不超过名义冷却流量的0.01%；用点滴式填料时，不超过0.015%。
3.玻璃钢冷却塔的结构包括哪些部分
塔体、淋水装置、进风口、配水系统、风机、收水器、风筒和导圈、集水池。
4. 玻璃钢冷却塔的制造技术
1 材料选择
冷却塔壳体一般采用聚酯玻璃钢制造。由于长期处在与水接触的环境中，又暴露在大自然环境，故选择材料时，要考虑到耐水性和耐自然老化性。
(1)增强材料选择 制造冷却塔壳体用的纤维增强材料，一般选用粗直径中碱玻璃纤维纱、织的方格布，厚度从0.2~0.8mm。玻纤表面需经过偶联处理。严禁使用土坩埚生产的高碱玻璃纤维布。为提高外观质量，表面采用树脂含量高的玻璃纤维表面毡。
(2)基体材料选择 由于复合材料壳体的材料玻璃钢要求具有耐水和减缓老化等功能，故基体材料选用常州235厂生产的TM-189树脂，并要求加入UV9紫外线吸收剂。如果表面采用胶衣层时，则TM-189树脂中可不加紫外线吸收剂；仅在胶衣树脂中加UV9紫外线吸收剂。胶衣树脂一般选用TM-33或天津合成材料厂生产的SGL-22胶衣树脂。如果选用武汉理工大学刘雄亚教授研制的高性能无机胶黏剂，将能获得更高的技术经济效益。
2 制造技术
复合材料冷却塔壳体造型复杂，不宜于批量流水线生产，在国内常采用手糊工艺成型；也有采用手糊和喷射相结合的生产工艺。
手糊成型冷却塔壳体构件与一般玻璃钢制品的糊制，没有很大区别，但应注意以下几个问题。
（1）外观质量 冷却塔对玻璃钢壳体外观要求较高。要求表面光滑、色泽均匀、无裂纹。表面上飞泡直径不大于3-5mm，并且每平方米内不得超过3个；不允许有直径大于5mm的气泡出现，而所有气泡在产品出厂前都应进行修补。
（2）因为冷却塔壳体外表面质量要求高，故売体制造时常采用玻璃钢阴模成型。玻璃钢模具表面要求达到镜面光洁度。
(3)翻制壳体构件的玻璃钢模具，必须保
证尺寸精度，其误差应在设计公差允许范
围以内。
(4)为了防止变形，壳体构件脱模时，必须
保证充分固化。当室温在15～30。C，固化时间
为8～24h。控制配方，可使8h后脱模。糊制好
的壳体构件，在60～80。C条件下加热1～2h，即
可脱模，这样可提高模具周转率。
(5)売体翻边是壳体构件的连接法兰，必须相互平行，为此在设计模具时，不仅要保证尺寸精确，而且要预先估计到变形的可能性。
(6)为了避免应力集中，法兰翻边的厚度不能偏差太大，也不允许发生树脂积聚现象。
（7）法兰部位的形状如图2-13所示。本设计中法兰翻边厚为t=12mm，壁厚为6mm，L=120mm
(8)对于有防火要求的冷却塔，必须采用阻燃树脂。
5. 列举生产玻璃钢冷却塔的企业名称
北京恒润玻璃钢制造有限公司
河北华强科技开发有限公司
 潍坊格瑞特玻璃钢有限公司
焦作华都玻璃钢制品有限公司
无锡浩漾冷却塔设备有限公司

总结
大致了解了玻璃钢冷却塔的发展概况，知道了如何选择材料，学会了玻璃钢冷却塔的制造技术。通过查阅资料，了解了生产玻璃钢冷却塔的厂家，这为我们以后就业也有了参考方向。
参考文献
1沃丁柱等，复合材料大全，北京：化学工业出版社，2000
2翁祖琪等，中国玻璃钢工业大全，北京：国防工业出版社.1992
3植村，益次，纤维増强塑料设计手册，北京玻璃钢研究所译。北京：中国建筑工业出版社，1986
4刘徳安，郁轶澄，玻璃钢结构设计基础。北京：中国建筑工业出版社，1990
5 GB-7190-1-1997
6 GB-7190-2-1997
7刘雄亚，谢怀勤、复合材料工艺及设备，武汉：武汉工业大学出版社.1997