BRPI0407423B1

BRPI0407423B1 - CLOSED CIRCUIT EVAPORATIVE HEAT EXCHANGER

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Publication number: BRPI0407423B1
Authority: BR
Publication date: 2017-09-05

Description

“TROCADOR DE CALOR EVAPORATIVO DE CIRCUITO FECHADO” Esta invenção é relativa a sistemas de resfriamento, mais particularmente àqueles que incluem um trocador de calor evaporativo de circuito fechado de configuração de tiragem forçada."CLOSED CIRCUIT EVAPORATIVE HEAT EXCHANGER" This invention relates to cooling systems, more particularly those including a forced draft configuration closed loop evaporative heat exchanger.

Trocadores de calor evaporativos de circuito fechado são utilizados em uma variedade de conjuntos industriais para fornecer resfriamento ou condensação de refrigerantes. De forma bastante ampla, resfriamento é fornecido por meio de um fluido de resfriamento que retira calor da área a ser resfriada e o transporta até um trocador de calor onde o fluido é novamente resfriado. No caso de um sistema de condensação de refrigerante, e como parte de um processo de resfriamento, vapor refrigerante que entra no trocador de calor onde ele é condensado deixa o trocador de calor como líquido. Em ambos os casos, ar é soprado sobre serpentinas de trocador de calor para remover calor do liquido ou vapor. O processo de resfriamento é aprimorado borrifando água sobre as serpentinas, de modo que uma proporção da água é evaporada pelo fluxo de ar.Closed loop evaporative heat exchangers are used in a variety of industrial assemblies to provide cooling or condensation of refrigerants. Quite broadly, cooling is provided through a cooling fluid that takes heat from the area to be cooled and transports it to a heat exchanger where the fluid is cooled again. In the case of a refrigerant condensation system, and as part of a cooling process, refrigerant vapor that enters the heat exchanger where it is condensed leaves the heat exchanger as liquid. In either case, air is blown over heat exchanger coils to remove heat from the liquid or vapor. The cooling process is enhanced by spraying water over the coils so that a proportion of the water is evaporated by the air flow.

Em tais sistemas, a maior parte da água borrifada sobre as serpentinas de trocador de calor na câmara de pressão de distribuição de ar não evapora, porém drena para um poço no fundo da câmara de pressão de distribuição de ar. A partir daí ela é bombeada através de uma peneira de volta para os bocais de borrifamento para ser reciclada. Tipicamente, produtos trocadores de calor evaporativos são projetados para utilizar peças que são comuns a ambos, torres de resfriamento de circuito fechado e de circuito aberto. O poço em torres de circuito fechado convencionais é portanto de uma capacidade suficientemente grande para ser capaz de ser utilizado em uma torre aberta, bem como em uma configuração de circuito fechado.In such systems, most of the water sprayed over the heat exchanger coils in the air distribution pressure chamber does not evaporate but drains into a well at the bottom of the air distribution pressure chamber. From there it is pumped through a sieve back into the spray nozzles to be recycled. Typically, evaporative heat exchanger products are designed to utilize parts that are common to both closed loop and open loop cooling towers. The well in conventional closed circuit towers is therefore of a sufficiently large capacity to be capable of being used in an open tower as well as in a closed circuit configuration.

Como mencionado acima, o resfriamento fornecido pelo trocador de calor é aprimorado borrifando água sobre as serpentinas de trocador de calor. Contudo, tal resfriamento aprimorado não é sempre necessário. Por exemplo, durante os meses de inverno, resfriamento suficiente pode ser conseguido sem o efeito evaporativo da água, isto é, a assim chamada operação a seco é possível.As mentioned above, the cooling provided by the heat exchanger is enhanced by spraying water over the heat exchanger coils. However, such enhanced cooling is not always necessary. For example, during the winter months sufficient cooling can be achieved without the evaporative effect of water, ie so-called dry operation is possible.

Contudo, operação a seco requer que o poço seja drenado uma vez que a água nele poderia de outra forma congelar e provocar dano ao sistema como resultado do escoamento forçado de ar frio sobre ela. Isto é problemático, uma vez que os processos de drenagem e reabastecimento do poço são consumidores de tempo, levando tipicamente diversas horas. Além disto, usualmente é necessário fechar o sistema de resfriamento no mínimo durante algo do período de drenagem ou reabastecimento, para preparar o poço para operação a seco ou úmido, respectivamente, para assegurar flutuadores de válvulas de composição, controladores de nível, etc. Não é, portanto, considerado ser pratica ou economicamente factível drenar e reabastecer o poço a cada dia. Isto significa que operação a seco pode apenas ser realizada por uma proporção curta de cada ano, onde mesmo durante o dia temperaturas são previsivelmente baixas o suficiente, e que operação a úmido não será necessária. Será apreciado que as economias potenciais de água e energia requeridas para operar a bomba de água e quaisquer aquecedores de poço são seriamente reduzidas como resultado.However, dry operation requires that the well be drained as water in it could otherwise freeze and cause damage to the system as a result of forced cold air flowing over it. This is problematic as well drainage and replenishment processes are time consuming, typically taking several hours. In addition, it is usually necessary to close the cooling system at least during some of the drainage or replenishment period to prepare the well for dry or wet operation, respectively, to ensure compounding valve floats, level controllers, etc. It is therefore not considered to be practically or economically feasible to drain and replenish the well each day. This means that dry operation can only be performed for a short proportion of each year, where even during the daytime temperatures are predictably low enough, and that wet operation will not be necessary. It will be appreciated that the potential water and energy savings required to operate the water pump and any well heaters are seriously reduced as a result.

Também é conhecido em alguns sistemas trocadores de calor evaporativos de circuito fechado, fornecer um poço localizado de maneira remota da câmara de pressão de distribuição de ar. A maior parte da água não evaporada ou é drenada ou bombeada de maneira contínua para o poço remoto durante operação a úmido, e é então bombeada do poço remoto de volta para ser borrifada novamente sobre as serpentinas do trocador de calor. A vantagem de tal poço remoto· é que não é necessário drenar todo o corpo de água de um poço na câmara de pressão de distribuição de ar para conseguir operação a seco, uma vez que apenas uma pequena quantidade de água permanece na câmara de pressão de distribuição de ar e esta pode ser drenada de maneira relativamente rápida. Água no poço remoto não está sujeita ao fluxo de ar frio na câmara de pressão de distribuição de ar, e assim pode ser impedida de congelar por meio de aquecedores adequados.It is also known in some closed loop evaporative heat exchanger systems to provide a well located remotely from the air distribution pressure chamber. Most of the unevaporated water is either continuously drained or pumped to the remote well during wet operation, and is then pumped from the remote well back to be sprayed back onto the heat exchanger coils. The advantage of such a remote well is that it is not necessary to drain the entire body of water from one well in the air distribution pressure chamber to achieve dry operation, since only a small amount of water remains in the pressure chamber. air distribution and it can be drained relatively quickly. Water in the remote well is not subject to cold air flow in the air distribution pressure chamber, and thus can be prevented from freezing by suitable heaters.

Existem, contudo, diversas desvantagens para um poço remoto. Primeiramente, vão adicional é requerido para acomodá-lo, o que geralmente é caro. Em segundo lugar, bombas mais poderosas são requeridas para levar em conta a altura estática adicional através da qual a água deve ser bombeada. Em terceiro lugar, o número global de componentes requeridos e o custo de instalação também são aumentados. Juntamente, estes fatores podem mais do que superar qualquer economia de custo em ser capaz de operar o sistema de maneira mais eficiente com relação a consumo de água e energia da bomba de borrifo. Pode ser, contudo, que um poço remoto seja necessário para permitir a operação a seco e impedir sobre-resffiamento em algumas circunstâncias.There are, however, several disadvantages to a remote well. First, additional space is required to accommodate you, which is usually expensive. Secondly, more powerful pumps are required to account for the additional static height at which water must be pumped. Third, the overall number of components required and the cost of installation are also increased. Together, these factors can more than outweigh any cost savings in being able to operate the system more efficiently with respect to water and energy consumption of the spray pump. It may, however, be that a remote well is needed to allow dry operation and prevent overcooling in some circumstances.

Um outro problema com arranjos de trocador de calor evaporativo em circuito fechado convencional, é que é necessário parar a operação do sistema para realizar manutenção de rotina tal como inspeção, teste funcional, limpeza, etc,, das partes dentro da câmara de pressão de distribuição de ar. Isto é um problema particular para sistemas convencionais sem um poço remoto, uma vez que equipamento no poço e o sistema de água de composição também serão afetados. Tal interrupção regular da operação do sistema é obviamente destruidora e cara. É um objetivo da presente invenção fornecer um trocador de calor evaporativo no qual os problemas descritos acima são, no mínimo, parcialmente aliviados.Another problem with conventional closed loop evaporative heat exchanger arrangements is that it is necessary to stop system operation to perform routine maintenance such as inspection, functional testing, cleaning, etc. of the parts within the manifold pressure chamber. of air. This is a particular problem for conventional systems without a remote well, as well equipment and the compositional water system will also be affected. Such a regular interruption of system operation is obviously destructive and costly. It is an object of the present invention to provide an evaporative heat exchanger in which the problems described above are at least partially alleviated.

Quando vista a partir de um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um trocador de calor evaporativo de circuito fechado que compreende uma câmara de pressão de distribuição de ar, dispositivo para borrifar água em dita câmara de pressão, e uma superfície de coleta para coletar água não evaporada borrifada em dita câmara de pressão, de tal modo que dita água é arranjada para drenar para um poço dentro de dita câmara de pressão, substancialmente sem permanecer na superfície de coleta.When viewed from a first aspect, the present invention provides a closed loop evaporative heat exchanger comprising an air distribution pressure chamber, a device for spraying water in said pressure chamber, and a collecting surface for collecting water. not evaporated is sprayed into said pressure chamber such that said water is arranged to drain into a well within said pressure chamber substantially without remaining on the collecting surface.

Assim, será visto por aqueles versados na técnica um poço ser ainda fornecido dentro da câmara de pressão de distribuição de ar principal, porém o poço não é utilizado para coletar água não evaporada, mas ao invés disso, uma superfície de coleta de drena para o poço. Isto significa que o poço pode ser no mínimo isolado termicamente de maneira parcial da parte principal da câmara de pressão. Isto toma possível impedir que água nele congele quando temperaturas do ar ambiente estão abaixo do ponto de congelamento, enquanto isto não é viável com o arranjo de poço convencional que é exposto a fluxo de ar na câmara de pressão. Tais arranjos têm a vantagem de flexibilidade substancial pelo fato de serem capazes de serem trocados entre operação a úmido e seca rapidamente, como muitas vezes requerido, porém sem as desvantagens de fornecer um poço localizado de maneira remota. O poço é arranjado de tal modo que água nele é impedida de congelar durante operação com tempo frio. Isto pode ser conseguido assegurando um grau suficiente de isolamento térmico e fornecendo dispositivo de aquecimento, preferivelmente controlado de maneira termostática. Isto permite que temperaturas ambientes variáveis sejam também consideradas. A superfície de coleta deveria simplesmente ser arranjada para drenar no poço abaixo dela, isto é, o arranjo poderia ser efetivamente similar a um convencional, porém com uma borda, ou similar, que cobre o poço e que inclui um furo ou furos de drenagem. Neste caso, a superfície superior da borda deveria formar a superfície de coleta. É preferido, contudo, que a interface de drenagem entre a superfície de coleta e o poço seja arranjada para formar um selo liquido entre as duas, de modo que uma pressão de ar desequilibrada possa ser mantida entre elas. O benefício desta característica é que o poço pode então ser mantido substancialmente na pressão substancialmente atmosférica, enquanto a parte principal da câmara de pressão está em uma pressão elevada que resulta do fluxo de ar forçado. O isolamento físico do interior do poço do interior da câmara de pressão de distribuição de ar principal, também evita contato com os borrifos de água. Estes dois fatores permitem que no mínimo o poço seja acessado para manutenção, mesmo quando o sistema está em operação com os ventiladores associados operando. Será apreciado que esta capacidade fornece uma vantagem significativa sobre sistemas da técnica precedente, que devem ser retirados de operação mesmo para operações de manutenção de rotina. A quantidade de água utilizada no sistema de reciclagem de borrifo através do poço pode, como na técnica precedente, ser de um volume semelhante àquele associado com um poço utilizado em um sistema de resfriamento de torre aberta. Contudo, os Requerentes apreciaram que, uma vez que de acordo com a invenção uma nova forma de poço é considerada, o benefício menor de forma comum entre módulos de poço é compensado, porém que isto significa que restrição de volume imposta utilizando um poço comum não precisa mais se aplicar e que, de fato, benefício adicional pode ser obtido utilizando menos água.Thus, it will be appreciated by those skilled in the art that a well is still supplied within the main air distribution pressure chamber, but the well is not used to collect unevaporated water, but rather a drainage collecting surface for the well. This means that the well can be at least partially thermally insulated from the main part of the pressure chamber. This makes it possible to prevent water from freezing in it when ambient air temperatures are below freezing point, while this is not feasible with the conventional well arrangement that is exposed to air flow in the pressure chamber. Such arrangements have the advantage of substantial flexibility in that they are capable of switching between wet and dry operation quickly, as often required, but without the disadvantages of providing a remotely located well. The well is arranged in such a way that water in it is prevented from freezing during cold weather operation. This can be achieved by ensuring a sufficient degree of thermal insulation and by providing heating device, preferably thermostatically controlled. This allows varying ambient temperatures to be considered as well. The collecting surface should simply be arranged to drain into the well below it, that is, the arrangement could be effectively similar to a conventional one, but with an edge or the like covering the well and including a drainage hole or holes. In this case, the upper edge surface should form the collection surface. It is preferred, however, that the drainage interface between the collecting surface and the well be arranged to form a liquid seal between the two, so that an unbalanced air pressure can be maintained between them. The benefit of this feature is that the well can then be maintained substantially at substantially atmospheric pressure, while the main part of the pressure chamber is at a high pressure that results from forced air flow. Physical isolation from the interior of the well from the interior of the main air pressure chamber also avoids contact with water spray. These two factors allow at least the well to be accessed for maintenance even when the system is operating with the associated fans operating. It will be appreciated that this capability provides a significant advantage over prior art systems which must be taken out of operation even for routine maintenance operations. The amount of water used in the well recycling spray system may, as in the prior art, be of a similar volume to that associated with a well used in an open tower cooling system. However, the Applicants have appreciated that since according to the invention a new well form is considered, the lower common benefit between well modules is offset, but this means that volume restriction imposed using a common well is not It needs more to apply and that, in fact, additional benefit can be obtained by using less water.

Assim em configurações preferenciais o sistema de borrifo de água de evaporação é arranjado para operar com apenas água suficiente para operação a úmido. Em uma configuração tomada para exemplo, o sistema opera com aproximadamente 90 litros de água por metro quadrado de área de serpentina. Isto contrasta com sistema convencional no qual o volume de aproximadamente 240 litros por metro quadrado é utilizado, o que é consistente com a utilização de um poço de dimensão padrão. Não apenas a utilização de um volume significativamente reduzido de água economiza água, mas também significa que o poço pode ser menor do que seria o caso de outra forma, aquecedores menos poderosos são requeridos para impedir de congelar, e menos tratamento químico de água é requerido, tudo ajudando a reduzir custos. A configuração preferencial da invenção descrita acima é entendida envolver utilização do volume de água mínimo necessário para o processo de evaporação. Na prática esta quantidade mínima depende da capacidade do sistema de distribuição de água que inclui tubulação, a proporção da água que está caindo através da câmara de pressão de distribuição de ar a qualquer momento e a quantidade mínima de água requerida pelo sistema de bombeamento para operar de maneira adequada. Isto deve ser contrastado com a técnica precedente, na qual volumes significativamente maiores do que o volume para operação a úmido são utilizados e aliás na qual consideração não foi fornecida anteriormente a esta quantidade mínima requerida.Thus in preferred configurations the evaporative water spray system is arranged to operate with only sufficient water for wet operation. In a configuration taken for example, the system operates with approximately 90 liters of water per square meter of coil area. This is in contrast to a conventional system in which the volume of approximately 240 liters per square meter is used, which is consistent with the use of a standard sized well. Not only does using a significantly reduced volume of water save water, it also means that the well may be smaller than otherwise, less powerful heaters are required to prevent freezing, and less chemical water treatment is required. , all helping to reduce costs. The preferred embodiment of the invention described above is understood to involve use of the minimum water volume required for the evaporation process. In practice this minimum amount depends on the capacity of the water distribution system including piping, the proportion of water that is falling through the air pressure chamber at any given time and the minimum amount of water required by the pumping system to operate. properly. This should be contrasted with the prior art, in which volumes significantly larger than the wet operating volume are used and moreover in which consideration has not been provided prior to this minimum required quantity.

Será apreciado que na prática, de acordo com a invenção, dispositivos serão fornecidos para substituir água perdida através de evaporação. Qualquer dispositivo bem conhecido na técnica pode ser utilizado, tal como uma válvula operada por flutuador, sensor eletrônico, sensor ótico, etc. Tal substituição de água pode ter alguma histerese inerente, de tal modo que o volume real de água no sistema em qualquer momento pode ciciar entre um máximo e um mínimo predeterminados.It will be appreciated that in practice according to the invention devices will be provided to replace lost water through evaporation. Any device well known in the art may be used, such as a float operated valve, electronic sensor, optical sensor, etc. Such water substitution may have some inherent hysteresis, such that the actual volume of water in the system at any given time may be between a predetermined maximum and minimum.

Uma configuração preferencial da presente invenção será descrita agora apenas à guisa de exemplo, com referência aos desenhos que acompanham, nos quais: A Figura 1 é uma vista de corte afastado de um trocador de calor evaporativo de circuito fechado convencional mostrado apenas para finalidades de referência; e As Figuras 2a e 2b são vistas laterais em corte afastado e extrema respectivamente de um trocador de calor evaporativo de circuito fechado de acordo com a invenção.A preferred embodiment of the present invention will now be described by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a cut away view of a conventional closed loop evaporative heat exchanger shown for reference purposes only. ; and Figures 2a and 2b are distal and extreme sectional side views respectively of a closed loop evaporative heat exchanger according to the invention.

Voltando primeiramente para a Figura 1 um trocador de calor evaporativo de circuito fechado da técnica precedente pode ser visto. Uma serpentina de trocador de calor vedada A, através da qual o líquido refrigerante passa é fornecida em uma câmara de pressão de distribuição de ar B. Um sistema de ventilador C acionado por um motor D é fornecido em uma extremidade da câmara de pressão B. No topo da câmara de pressão B existe uma série de bocais E que são arranjados para borrifar água sobre a serpentina de trocador de calor A. Um poço F é fornecido no fundo da câmara de pressão B com uma capacidade de 240 litros por metro quadrado de área de serpentina e uma bomba G é fornecida para bombear água para cima a partir do poço F até os bocais de borrifo E. Um sistema de substituição de água H que utiliza uma válvula de flutuador assegura que uma quantidade mínima de água no poço é mantida.Turning first to Figure 1 a prior art closed loop evaporative heat exchanger can be seen. A sealed heat exchanger coil A through which coolant passes is provided in an air distribution pressure chamber B. A fan system C driven by a motor D is provided at one end of the pressure chamber B. At the top of the pressure chamber B are a series of nozzles E which are arranged to spray water over the heat exchanger coil A. A well F is provided at the bottom of the pressure chamber B with a capacity of 240 liters per square meter. coil area and a pump G is provided for pumping water upwards from well F to spray nozzles E. A water replacement system H using a float valve ensures that a minimum amount of water in the well is maintained .

Em operação, liquido de resfriamento ou vapor refrigerante é alimentado para a serpentina de trocador de calor A onde o calor é extraído dele para resfriar ou condensar antes que seja devolvido, como é bem conhecido na técnica. O ventilador C força um fluxo rápido de ar sobre a serpentina de trocador de calor A na câmara de pressão de distribuição de ar B para extrair calor do fluido refrigerante e do vapor. Resfriamento evaporativo é fornecido pelo sistema de borrifamento de água que traz água desde o poço F utilizando a bomba G. Algo da água borrifada a partir dos bocais E irá evaporar. O restante da água é coletado no poço F a partir de onde ela é reciclada de volta até os bocais de borrifo E. A água perdida através de evaporação é substituída pelo sistema de substituição de água H.In operation, coolant or coolant is fed to heat exchanger coil A where heat is extracted from it to cool or condense before it is returned, as is well known in the art. Fan C forces a rapid flow of air over heat exchanger coil A into air distribution pressure chamber B to extract heat from the refrigerant and steam. Evaporative cooling is provided by the water spray system that brings water from well F using pump G. Something of water sprayed from nozzles E will evaporate. The rest of the water is collected in well F from where it is recycled back to spray nozzles E. Water lost through evaporation is replaced by water replacement system H.

Para obter acesso ao poço F para realizar inspeção e manutenção é necessário parar o sistema e desligar o ventilador C, limitando com isso a frequência com a qual isto pode ser realizado na prática. Além disto, se a temperatura ambiente é tal que o efeito de resfriamento adicional do sistema de borrifo de água não é mais necessário, toda a água deve ser drenada do poço F para impedir que ela congele devido ao efeito de resfriamento do fluxo forçado de ar frio. Isto é tão consumidor de tempo que pode apenas ser realizado quando o operador tem confiança que a temperatura não irá subir de forma suficiente novamente para requerer operação a úmido por um tempo considerável (isto é, durante um período de mais do que um dia).To gain access to well F for inspection and maintenance it is necessary to stop the system and shut down fan C, thereby limiting the frequency with which this can be done in practice. In addition, if the ambient temperature is such that the additional cooling effect of the water spray system is no longer required, all water must be drained from well F to prevent it from freezing due to the cooling effect of the forced air flow. cold. This is so time consuming that it can only be done when the operator is confident that the temperature will not rise sufficiently again to require wet operation for a considerable time (ie over a period of more than one day).

Uma configuração da presente invenção pode ser agora vista nas Figuras 2a e 2b. Como no aparelho descrito com referência à Figura 1, o trocador de calor evaporativo de circuito fechado compreende uma serpentina de trocador de calor 2 colocada em uma câmara de pressão de distribuição de ar 4 e que transporta um fluido de resfriamento ou refrigerante para e de uma área a ser resfriada (não mostrado) através de acoplamentos de tubo 6. Em uma extremidade da câmara de pressão de distribuição de ar existe um ventilador 8 acionado por um motor 10 por meio de uma correia 12. As lâminas do ventilador 8 são abrigadas dentro de uma carcaça 14 e assim não são visíveis na Figura 2a.An embodiment of the present invention can now be seen in Figures 2a and 2b. As in the apparatus described with reference to Figure 1, the closed loop evaporative heat exchanger comprises a heat exchanger coil 2 placed in an air distribution pressure chamber 4 and which carries a cooling fluid or refrigerant to and from a area to be cooled (not shown) through pipe couplings 6. At one end of the air distribution pressure chamber there is a blower 8 driven by a motor 10 by means of a belt 12. Blower blades 8 are housed in. of a housing 14 and thus are not visible in Figure 2a.

Diferentemente do sistema mostrado na Figura 1, não existe poço aberto no fundo da câmara de pressão de distribuição de ar 4. Ao invés disto, o poço 16 é definido na parte inferior de uma extremidade da câmara de pressão de distribuição de ar 4 por uma parede de chicana inclinada 18. Nesta configuração o poço tem uma capacidade de 90 litros por metro quadrado de área de serpentina, porém isto é puramente tomado como exemplo, e este número depende, por exemplo, do comprimento da serpentina. A parede de chicana 18 pende para baixo a partir da parede extrema traseira 20 da câmara de pressão 4. Ela termina de modo a deixar um vão entre sua extremidade e a base do poço 16. A parede de chicana 18 se estende entre as duas paredes laterais opostas da câmara de pressão 4, em outras palavras, perpendicular ao plano da Figura 2a, ou esquerda para direita na Figura 2b. A área da parte inferior da câmara de pressão de distribuição de ar 4 não tomada pelo poço 16 é formada como uma base inclinada 22. A base 22 se inclina no sentido da parede de chicana 18, porém para pouco antes dela de modo a deixar um pequeno vão 24 que corre desde uma parede lateral da câmara de pressão 4 até outra. A base também se estende entre as duas paredes laterais, de modo que o vão 24 corre ao longo da largura da câmara de pressão 4. A parede de chicana 18 e a base 22 formam, cada uma, superfícies de coleta sobre as quais a água que cai das serpentinas de trocador de calor 2 irão aterrissar.Unlike the system shown in Figure 1, there is no open well at the bottom of the air distribution pressure chamber 4. Instead, the well 16 is defined at the bottom of one end of the air distribution pressure chamber 4 by a inclined baffle wall 18. In this configuration the well has a capacity of 90 liters per square meter of serpentine area, but this is purely taken as an example, and this number depends, for example, on the length of the serpentine. The baffle wall 18 slopes downward from the rear rear wall 20 of the pressure chamber 4. It ends to leave a gap between its end and the base of the well 16. The baffle wall 18 extends between the two walls. opposite sides of the pressure chamber 4, in other words, perpendicular to the plane of Figure 2a, or left to right in Figure 2b. The area of the underside of the air distribution pressure chamber 4 not taken up by well 16 is formed as a sloping base 22. The base 22 tilts towards the baffle wall 18, but shortly before it to leave a a small span 24 which runs from one side wall of pressure chamber 4 to another. The base also extends between the two side walls so that the span 24 runs along the width of the pressure chamber 4. The baffle wall 18 and the base 22 each form collecting surfaces on which the water falling from heat exchanger coils 2 will land.

Dentro do poço 16 existe uma válvula operada por flutuador 26 conectada a um bico de entrada 28 para manter um nível mínimo de água no poço 16. Este nível de água é ajustado para ser a quantidade mínima requerida para operação a úmido do trocador de calor (levando em consideração a capacidade dos tubos, etc., no resto do sistema). Na base do poço 16 existe uma peneira 30 através da qual a água a partir do poço pode ser trazida por uma bomba 32 e bombeada para cima e por um tubo vertical 34 no exterior da extremidade traseira 20 da câmara de pressão onde ela penetra novamente na câmara de pressão 4 para alimentar um tubo de distribuição de água 36.Inside well 16 is a float-operated valve 26 connected to an inlet nozzle 28 to maintain a minimum water level in well 16. This water level is adjusted to be the minimum amount required for wet heat exchanger operation ( taking into account the capacity of the pipes etc. in the rest of the system). At the base of the well 16 is a sieve 30 through which water from the well can be brought in by a pump 32 and pumped up and a vertical tube 34 outside the rear end 20 of the pressure chamber where it penetrates again into the well. pressure chamber 4 for feeding a water supply pipe 36.

Uma série de bocais 38 é espaçada ao longo do tubo de distribuição de água 36, de modo que a água é forçada para fora em um borrifo cônico sobre as serpentinas de trocador de calor 2 sob a pressão impressa pela bomba 32. Um tal bocal 38 pode ser visto mais claramente na recorte de detalhe visto acima dele. Acima do tubo de distribuição de água 36 existe uma série de eliminadores de neblina 41 dos quais também está mostrado mais claramente em uma vista de recorte em detalhe. Estas gotículas de água separadas arrastadas na corrente de ar que deixam o trocador de calor impedem que estas gotículas sejam perdidas do sistema.A series of nozzles 38 are spaced along the water manifold 36, so that water is forced out in a conical spray over the heat exchanger coils 2 under the pressure printed by pump 32. Such a nozzle 38 can be seen most clearly in the detail clipping seen above it. Above the water manifold 36 is a series of mist eliminators 41 of which is also shown more clearly in a detail crop view. These separate water droplets entrained in the air stream leaving the heat exchanger prevent these droplets from being lost from the system.

Finalmente, a um par de portas de acesso 42 é fornecido na parte inferior da parede extrema 20 da câmara de pressão para permitir acesso externo ao interior do poço 16.Finally, a pair of access doors 42 is provided at the bottom of the end wall 20 of the pressure chamber to allow external access to the interior of the well 16.

Operação do aparelho será descrita agora. Como no sistema da técnica precedente, o ventilador 8 força ar para escoar sobre as serpentinas de trocador de calor 2 para extrair calor do fluido de resfriamento nelas. Quando resfriamento adicional é requerido, a bomba 32 é operada para trazer água do poço 16 através da peneira 30 e forçá-la através dos bocais 38 de modo a formar um borrifo fino sobre as serpentinas do trocador de calor. Um efeito de resfriamento significativo é conseguido pela evaporação de algo da água. A água não evaporada cai no sentido do fundo da câmara de pressão de distribuição de ar 4 e sobre as superfícies de coleta formadas ou pela parede de chicana 18 ou a base inclinada 22. Água que cai sobre estas partes não permanece aí porém drena para o pequeno vão 24 entre elas.Operation of the device will be described now. As in the prior art system, the fan 8 forces air to flow over the heat exchanger coils 2 to extract heat from the cooling fluid therein. When additional cooling is required, pump 32 is operated to bring water from well 16 through sieve 30 and force it through nozzles 38 to form a fine spray over the heat exchanger coils. A significant cooling effect is achieved by evaporating something from the water. Unevaporated water falls towards the bottom of the air distribution pressure chamber 4 and onto the collection surfaces formed either by the baffle wall 18 or the sloping base 22. Water falling on these parts does not remain there but drains into the surface. small span 24 between them.

Como pode ser apreciado da Figura 2a o nível de água no poço é tal que o vão 24 é no mínimo parcialmente reabastecido com água. Isto forma um selo de água entre a câmara de pressão de distribuição de ar 4 e o poço 16. Este selo de água permite que uma pressão de ar diferencial seja mantida entre a parte principal da câmara de pressão 4 e o poço 16, de modo que acesso ao poço 16 pode ser obtido, por exemplo, para inspeção e manutenção enquanto o ventilador principal 8 ainda está operando, e o sistema está operacional.As can be appreciated from Figure 2a the water level in the well is such that the span 24 is at least partially replenished with water. This forms a water seal between the air distribution pressure chamber 4 and well 16. This water seal allows a differential air pressure to be maintained between the main part of the pressure chamber 4 and well 16 so that that access to well 16 can be obtained, for example, for inspection and maintenance while main fan 8 is still operating, and the system is operational.

Durante operação a seco a bomba 32 é desligada e a água restante drena através do vão 24 para o interior do poço 16. Dentro da bomba 16 a água não está mais em contato direto com a corrente de ar gerada pelo ventilador 12. Será apreciado, portanto, que uma vez que nenhuma água permanece na parte principal da câmara de pressão de distribuição de ar 4, isto é, em contato com o fluxo de ar frio, a probabilidade de ser congelada é significativamente reduzida.During dry operation the pump 32 is turned off and the remaining water drains through the gap 24 into the well 16. Inside the pump 16 the water is no longer in direct contact with the air flow generated by the fan 12. It will be appreciated, therefore, since no water remains in the main part of the air distribution pressure chamber 4, i.e. in contact with the cold air flow, the probability of being frozen is significantly reduced.

Embora não mostrado na Figura 2a, aquecedores controlados de maneira termostática são fornecidos para manter a temperatura da água no poço 16 acima de congelamento. Contudo, uma vez que o poço 16 é relativamente pequeno comparado com a câmara de pressão de distribuição 4, e é separado da corrente de ar frio por meio da parede de chicana 18, a energia requerida para tais aquecedores é relativamente baixa.Although not shown in Figure 2a, thermostatically controlled heaters are provided to keep the water temperature in well 16 above freezing. However, since the well 16 is relatively small compared to the distribution pressure chamber 4, and is separated from the cold air stream by the baffle wall 18, the energy required for such heaters is relatively low.

Será ainda mais apreciado que a quantidade de água no poço 16 é significativamente menor do que no poço F na Figura 1. Isto não apenas fornece economias na quantidade de água requerida para encher o equipamento, porém também o custo de tratamento químico necessário e a quantidade de calor requerida para impedi-la de congelar. A configuração descrita acima fornece as vantagens globais de ela ser completamente flexível pelo fato de poder ser operada ou em modo molhado ou modo seco como necessário e, além disto, pode ser comutada muito rapidamente entre estes módulos.It will be further appreciated that the amount of water in well 16 is significantly lower than in well F in Figure 1. This not only provides savings in the amount of water required to fill the equipment, but also the cost of chemical treatment required and the amount of water required. heat required to prevent it from freezing. The configuration described above provides the overall advantages of being completely flexible in that it can be operated either in wet or dry mode as required and, moreover, can be switched very quickly between these modules.

EXEMPLOEXAMPLE

Um aparelho protótipo similar àquele descrito acima com referência às Figuras 2a e 2b, foi construído e testado. O volume de água de poço do aparelho de teste era 860 litros e o ventilador forneceu um fluxo de ar de 27 metros cúbicos por segundo sobre as serpentinas de trocador de calor. Contudo, uma pressão atmosférica normal foi mantida no interior do poço em virtude do selo de água.A prototype apparatus similar to that described above with reference to Figures 2a and 2b was constructed and tested. The well water volume of the test apparatus was 860 liters and the fan provided an air flow of 27 cubic meters per second over the heat exchanger coils. However, a normal atmospheric pressure was maintained within the well due to the water seal.

Quando a bomba do sistema de resfriamento evaporativo foi desligada e a temperatura ambiente reduzida para -10°C, o poço e o selo de água permaneceram completamente livres de gelo com uma introdução de calor a partir do aquecedor do poço, de modestos 4 kw.When the evaporative cooling system pump was shut down and the ambient temperature reduced to -10 ° C, the well and water seal remained completely free of ice with a modest 4 kw heat input from the well heater.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. A closed loop evaporative heat exchanger comprising: an air distribution pressure chamber (4), a device for spraying water in the pressure chamber (4), a collecting surface (18, 22) for collecting non-water evaporated spray into the pressure chamber (4), the collecting surface (18, 22) being arranged to drain water into a well (16) within the pressure chamber (4) substantially without remaining over the collection surface (18,22), and a drainage interface (24) between the collection surface (18, 22) and the well (16), the interface (24) being arranged to form a liquid seal between the pressure chamber (4) and the well (16) such that unbalanced air pressure can be maintained between them, characterized in that no water within the well (16) is exposed to a forced air flow in the air distribution pressure chamber.

Heat exchanger according to Claim 1, characterized in that the spray device is arranged to operate with water only sufficient for wet operation of the heat exchanger.

Heat exchanger according to claim 2, characterized in that it is arranged to operate with approximately 90 liters of water per square meter of coil area.