CN101102888B - 改进蒸发式热交换器的方法和材料 - Google Patents

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Abstract

一种用于蒸发式热交换器的波纹层压材料(44)。所述的材料包括具有可润湿性表面(40)以及相对的耐蒸气表面(42)的水保持介质。

Description

改进蒸发式热交换器的方法和材料 
技术领域
本发明涉及蒸发式热交换器的热交换能力的改进。特别地是，本发明的一个方面涉及一种适合用来形成蒸发式热交换器的热交换表面的材料。所公开的其他发明涉及蒸发式冷却器的运行。为了理解方便，本发明的这些方面将结合逆流蒸发式冷却器的热交换核心，以及封闭空间的通风和冷却方法、设备和系统进行描述。本发明的各个方面都可应用于适合向封闭空间供应冷却空气的整体型空调单元，以及适合供应热交换单元使用的冷却水的整体型调节单元，该热交换单元构成封闭空间冷却系统的一部分。 
背景技术
整个说明书以及随后的权利要求中，除非文中有其他要求，否则措词“包括”或者其变形都应理解成暗示包含规定的整体或者步骤或者整体或者步骤的集合。 
该说明书中任何现有技术的参照不会，也不应当看作是承认或者任何形式的建议该现有技术构成澳大利亚的普通公共知识的一部分。 
使用蒸发式空气冷却器来冷却封闭空间是现有技术中公知的。这些冷却器都典型地构造成具有能容纳可润湿的、可渗透介质的外壁，该介质使用从内部储水器泵送的水来保湿。借助于蒸发式冷却器内设置的风扇，建筑物外部的空气通过浸湿介质吸入，并且或者直接排入封闭空间，或者通过管道系统排入封闭空间。 
当空气穿过浸湿介质时，发生被称为绝热饱和的现象。根据空气的湿度，或者其吸收额外的水蒸气的能力，湿气从浸湿垫片的表面蒸发到通过的空气中。这种蒸发导致能量交换，其中液态水蒸发成蒸气所需的能量来自于浸湿垫片内的水，因此水得到冷却。通过与冷水表 面的热交换，进入垫片的热空气接着被冷却。由这种现象可冷却的空气极限被称为湿球温度，就象关于焓湿的任何参考著作中定义的那样。 
通过蒸发式冷却器输送的空气被冷却到一个总大于湿球温度的温度，这多少由蒸发式冷却器的设计效率决定。输送的空气也总是比进入冷却器的空气更潮湿。空气在可得到温度以及额外湿气上的极限极大地限制了通过这种方法所能获得的冷却程度，并且也限制了这种冷却装置用于相对热、干燥的气候。在典型热并且干燥的地方，诸如澳大利亚的Adelaide，蒸发式冷却的设计参数是38℃的干球温度、21℃的湿球温度。在这些设计参数下，典型的蒸发式空气冷却器将输送大约23.5℃的空气，但是该空气基本上已经加湿。比方说，在封闭空间内，这种空气所提供的环境没有制冷冷却的空调系统提供的舒适，制冷冷却的空调系统可输送15℃的空气，并且其不会增加任何额外的湿气。 
在现有技术的方法中，同样已知地是，当还是只将水的蒸发用作冷却机理时，空气可以冷却到比进入空气的湿球温度低的温度。这些方法典型地借助于干式热交换，在空气与湿气表面接触而蒸发之前，以没有增加湿气的方式预冷进入空气。以没有增加湿气的方式预冷空气会降低空气的干球温度和湿球温度，这可以在任何焓湿图上观察出。当空气接着与浸湿表面接触时，该空气将冷却到一个温度，该温度接近目前下降的湿球温度而不是最初的湿球温度。如果该过程达到极限，那有可能以没有增加湿气的方式产生接近于进入空气的露点温度的冷却空气。 
空气的间接蒸发式冷却过程是众所周知的。Maisotsenko的SU979796公开了一种布置，其中，空气的主流沿着干管输送，同时相反地沿着湿管输送一个辅助的空气流，湿管与干管之间处于热交换关系。通过将总流细分成主流和辅助流来获得辅助流。 
该布置还在Maisotsenko的US4,977,753中得到改进，其中，湿管和干管被分成两个独立的段，在干空气流进入湿管之前，所述段可预冷干空气流，因此提高了冷却效率。 
US4,977,753的布置结构的实际实施和方法在Morozov等的US5,301,518中公开。US5,301,518公开了一种结构，其包括交替的由多种材料构成的干管以及由毛细管作用的多孔材料构成的湿管。和在前公开一样，气流布置被设置成干管和湿管内的空气流逆流流动。另外，当减少适当传热所需的狭窄空气通道内存在的高压降时，为了获得必不可少的温度降，这种布置将热交换器分成两个单独的阶段。通过从热交换器下的储水器的竖直毛细作用通过毛细作用吸水可使湿管的多孔材料浸湿。 
US5,301,518的公开内容已经显示在实际的工作机器中，其以没有增加湿气的方式使空气冷却到接近露点温度的温度。但是，这种结构具有很多缺点。有效传热所需的狭窄空气通道导致空气流动的阻力很大。由于湿空气通道和干空气通道之间的介质的两边都存在空气边界层，所以这两个通道之间的传热效率很低，有效传热需要很大的表面积。多孔的湿管材料的竖直毛细作用通过毛细作用吸水能力限制了热交换器的高度，实际来说，该高度大约为200mm。因此，给定大小的热交换器能够排出的气流少，这使得实际气流的结构令人不满意地大并且昂贵。这种间接蒸发式冷却器的结构和运行中也存在相当多的实际困难。各个湿管和干管的空气流的歧管装置需要使用费力且昂贵的密封系统将这些管单独地分离。当使用一般的饮用水源时，水从湿管蒸发时会留下难以去除的盐，这最终会阻塞热交换器。 
同样众所周知地是，与平面表面相比，通过以在不同角度处设置的波纹形式来布置每个相邻板的相邻面能极大地提高热交换以及湿表面的蒸发率。关于蒸发式冷却器和冷却塔中使用的蒸发介质的结构，Bredberg在US3,262,682以及Norback在US3,395,903中已经公开了这个原理。在浸湿介质的这种结构中，相邻波纹内的空气流的相互作用导致从湿表面的大量蒸发以及由于所述蒸发形成的与冷表面的大量热交换。可构造出具有最小气流压力损失的紧凑、高效的蒸发介质。 
如果这种介质能很好地适用于这种场合，如果间接蒸发式冷却器应用于间接式冷却所需的气流布置，在波纹蒸发介质中呈现出的大量蒸发以及热交换将极大地提高间接式蒸发冷却器的性能。 
发明内容
本发明第一方面提供了一种带有相对的波纹表面的用于蒸发式热交换器的波纹层压材料，一个波纹表面包括可润湿材料，该可润湿材料适于保持水分并且从该可润湿材料向流经一个波纹表面的空气传递水蒸气；相对的另一波纹表面是耐蒸气的，并且在水蒸气从可润湿材料传递到流经所述一个波纹表面的空气时，该相对的另一波纹表面被冷却。 
在优选实施方式中，所述板材内的波纹图案的形状可变化以当波纹材料用于热交换核心时优化热性能和气流阻力。 
本发明第二方面提供了一种制造如本文所述的波纹层压材料的方法，其中，所述可润湿材料的平面板材通过被供送通过波纹辊子而成形有波纹。 
本发明还提供了一种用于蒸发式热交换器的核心的热交换元件，所述元件由至少一个如上所述的波纹层压材料的板材制成，其中，所述至少一个板材被折叠以形成至少一个腔室或者包腔，以便每个包腔的内部形成可润湿表面通道或通路，或者形成耐蒸气通道或通路。 
本发明还提供了一种热交换器核心，所述热交换器核心包括多个如上所述的元件，其中，每个元件包括单个的折叠的板材，并且多个板材并排平行设置，以便每个折叠板材的相邻表面形成可润湿表面通道或者耐蒸气通道。 
本发明还提供了一种蒸发式热交换器的核心的热交换元件，所述元件由如上所述的波纹层压材料的至少两个板材制成，其中，两个板材结合以形成供气流经过的具有波纹壁的通道，所述通道相对两侧上的波纹呈交叉角度。 
本发明还提供了一种热交换器核心，所述核心包括多个如上所述的热交换元件，所述元件并排堆叠，以便堆叠的元件之间的通道提供可润湿表面通道。 
本发明还提供了一种制造热交换核心的方法，所述方法包括：使 用如上所述的波纹层压材料的多对板材；由多对的所述板材形成多个腔室，其中每个腔室的内表面都是耐蒸气表面，每对平行间隔开的侧面的相邻边缘被密封在一起以形成端部开口的腔室；以及将所述的腔室平行堆叠以在每对相邻腔室之间形成可润湿表面的气流通道。 
本发明还提供了一种在热交换器内的逆流气流间实现热交换的方法，所述的热交换器包括热交换核心，所述核心包括逆流的湿气流通路和干气流通路，所述的通路由权利要求1或2所述的波纹层压材料形成，并且其中，进入空气被传送通过干通路以作为已调节的空气排出，在被排放之前，出口空气的一部分被反向通过湿通路，并在干通路和湿通路之间实现热交换。 
本发明还提供了一种蒸发式冷却器，其包括如上所述的热交换核心。 
本发明还提供了一种运行蒸发式冷却器的方法，该蒸发式冷却器包括如上所述的热交换核心，其中，相邻的湿气流通路和干气流通路与以下降流模式供应至湿通路的水处于逆流气流热交换的关系，其特征在于，在运行所述冷却器的过程中，在从所述核心的空气入口端到空气出口端的多个段上，将水供应至湿通路，并且其中，使水与相邻段相对独立地循环通过每一个段，以便通过在每个段内保持不同的循环水温，从所述核心的空气入口端到空气出口端建立适当的温度梯度。 
本发明还提供了一种运行蒸发式冷却器的方法，该蒸发式冷却器包括如上所述的热交换核心，所述热交换核心适于使热交换气流经由多个热交换通路通过，至少一些所述通路是湿通路，水被施加于湿通路内的可润湿材料并且由该可润湿材料保持，其特征在于，将水经过整个核心以间歇的且大致均匀的下降流模式施加于该湿通路，并且在可润湿材料变干之前，水被重复施加于核心的湿通路。 
本发明还提供了一种蒸发式冷却器，其包括如上所述的热交换核心和包括多个用于润湿湿通路中的可润湿材料的水分配器的水分配系统，所述水分配器设置在核心上方，并相对于穿过核心的气流方向以横向于核心间隔开的平行关系设置，每个水分配器设置在核心上方的 与相邻水分配器的空间隔开的各自空间内，每个水分配器由各自的储水器供给，并且该冷却器还包括在耐蒸气通路的气流出口处的节流器装置，用于实现一部分出口空气通过湿通路到达排气装置的逆流。 
本发明第三方面提供了一种用于蒸发式热交换器的热交换核心，其由至少一个本文所述的波纹材料的板材制成，其中，至少一个板材被折叠以形成至少一个腔室(pocket)或者包腔(fold)，以便每个包腔的内部形成可润湿表面通道或通路，或者耐蒸气通道或通路。 
本发明第四方面提供了一种蒸发式热交换器的核心的热交换元见，所述元件由至少两个本文所述的波纹层压材料的板材制成，其中，两个板材结合以形成供气流经过的具有波纹壁的通道，所述通道相对两侧上的波纹的角度交叉。 
在优选实施方式中，相邻波纹板材的波纹的交叉角是变化的，以便优化热交换核心的热性能以及气流阻力。 
一个优选的间接蒸发式热交换器核心，其特征在于，由单独的波纹可润湿介质板材构成的结构，所述板材被改进成在一侧设置不能透过蒸气的阻挡物。单独的板材构造成在顶部和底部密封的开口腔室，该腔室的内侧具有不能透过蒸气的阻挡物。接着通过在腔室堆叠的空气进入端将每个无蒸气阻挡物的边密封在一起，从而将所述腔室装配成腔室堆叠，因此形成一个完整的核心，其中热的干空气一路经过所述腔室并通过腔室进入核心。当从腔室排出时，一部分供送的空气经过形成在相邻腔室的可润湿无蒸气阻挡物侧之间的通道返回，该通道形成了核心的湿通道。 
本发明的第五方面提供了一种制造热交换核心的方法，其包括：使用多对如本文所述的波纹层压材料的板材，由多对的所述板材形成多个腔室，以及将所述的腔室平行堆叠以在每对相邻腔室之间形成可润湿表面的气流通道，其中，每个腔室的内表面都是耐蒸气表面，每对平行间隔开的侧面的相邻边被密封在一起以形成端部开口的腔室。 
附图说明
本发明的第六方面提供了一种蒸发式冷却器，其包括由至少一个本文所述的波纹层压材料的板材制成的热交换核心，其中，至少一个板材被折叠以形成至少一个腔室或者包腔，以便每个包腔的内部形成可润湿表面通道或通路，或者耐蒸气通道或通路。 
在本发明第七方面，提供一种在热交换器内的逆流气流间实现热交换的方法，所述的热交换器包括热交换核心，该核心包括逆流的湿气流通路和干气流通路，所述的通路形成有波纹壁，其中，进入空气被传送通过干通路以作为已调节的空气排出，在被排放之前，出口空气的一部分被反向通过湿通路，并在干通路和湿通路之间实现热交换。 
关于本发明其他方面，现有技术的间接蒸发式冷却器在如下地方存在严重缺陷：水必须通过毛细作用设置在可润湿介质内。提出这种需求是因为冷却器工作所必须的经过湿通道的温度梯度。如果供送空气的温度要接近露点，则核心供送端的浸湿表面必须接近进入空气的露点温度，反之，如果要发生蒸发和传热，则核心进入端的浸湿表面的温度必须接近进入的干热空气的温度。因此，从供送端到进入端，经过核心的浸湿表面内必须存在温度梯度。只能通过由毛细作用将水从储水器吸到现有技术构造中将要蒸发的位置才能获得这种梯度。超出蒸发以及使表面保持浸湿所需水的剩余水会恶化热性能，并且不再有可能使供送空气的温度接近露点。如果浸湿表面将如同直接蒸发式冷却实际那样被漫灌，公共空气的温度只可能接近进入空气的湿球温度。该温度明显高于由进入空气的热湿状态确定的露点温度。 
本发明第八方面提供一种运行蒸发式冷却器的方法，该蒸发式冷却器包括热交换核心，其中，相邻的湿气流通路和干气流通路与以下降流模式(descending flow pattern)供应至湿通路的水处于逆流气流热交换的关系，其特征在于，在运行所述冷却器的过程中，在从所述核心的空气入口端到空气出口端的多个段上，将水供应至湿通路，并且其中，水与相邻段相对独立地循环通过每一个段，以便通过在每个段内保持不同的循环水温，从所述核心的空气入口端到空气出口端建立适当的温度梯度。 
优选地是，第八方面的方法的特征还在于，由与每个储水器联合的各个泵送装置来通过每个水分配器输送水。 
在另一个实施方式中，每个储水器都与公共的水管相连，以便每个储水器内的业务可达到平衡液位。 
本发明第九方面提供了一种运行蒸发式冷却器的方法，该蒸发式冷却器包括适于热交换气流经由多个热交换通路通过的热交换核心，至少一些所述通路是湿通路，水被施加于湿通路内的可润湿介质并且由该可润湿介质保持，其特征在于，水以经过整个核心的间歇的且大致均匀的下降流模式被施加于该湿通路，并且在可润湿介质变干之前，水被重复施加于核心的湿通路。 
在优选的实施方式中，单个的泵送装置、水散布器以及储水器周期性地将水施加于蒸发核心。 
本发明第十方面提供一种蒸发式冷却器，其包括本文所述的具有波纹湿通道或通路以及波纹干通道或通路的热交换核心，和包括多个用于浸湿可润湿表面、通道或者通路的水分配器的水分配系统，所述水分配器设置在核心上方，并相对于穿过核心的气流方向以横向于核心间隔开的平行关系设置，每个水分配器设置在核心上方的与相邻水分配器的空间隔开的各自空间内，每个水分配器由各自的储水器供给，并且该冷却器还包括在耐蒸气通路的气流出口处的节流器装置，用于实现一部分出口空气通过湿通路到达排气装置的逆流。 
具体实施方式
本发明各个有创造力的方面在组合时可以产生一种完全利用波纹介质特点的间接蒸发式冷却器，以产生一种紧凑、高效且经济的冷却器。这种间接蒸发式冷却器典型地包括用于输送空气的风扇装置、间接蒸发式热交换器以及包括气流阻力装置的空气输送装置。 
本发明各方面的实施方式将作为实例参照附图进行说明，其中： 
图1是现有技术的波纹蒸发介质结构的等角图； 
图2展示了现有技术的间接蒸发式冷却器的气流路径的示意图，以及水分配方法； 
图3是干通路的剖视图，其展示了依照本发明的波纹介质的一个实施方式的结构； 
图4展示了一个剖视图，并且示意性地展示了由图3的波纹介质 制成的间接蒸发式冷却器核心的一段； 
图5是等角图，其展示了使用本发明波纹介质的间接蒸发式冷却器的腔室段结构的实施方式； 
图6是图5的腔室段组件在构成间接蒸发式冷却器核心时的等角图； 
图7示意性地展示了本发明另一方面的水分配系统，其中热交换核心被分成多个段；以及 
图8是装配的间接蒸发式冷却器核心的等角图，其详细说明了水系统和气流系统。 
图1中，现有技术的波纹介质显示为一组波纹的可润湿介质板，在波纹板内，干空气和湿表面上的水相互作用。所述组1由单个的波纹介质(一种典型加工过的纸，该纸易于沿着其表面通过毛细作用吸水)板4构成。单个的波纹6在制造过程中被压入介质，并且这些板如此布置以至于这些波纹相对介质组的边以角度8设置。沿着相反的波纹角将相邻的板4典型地粘合在一起，这样就在所述组的基体中产生了复杂的空气通道和复杂的水通道。 
在运行中，水沿着方向3引入，并施加于介质组的上表面。当水3下降穿过基体时，其碰撞基体内的多个点，这些点就是相邻板4的波纹6相交的地方。在每一个相交点上，一部分水沿一个方向被引导绕过相交点，而剩余的水沿相反方向被引导绕过相交点。由于基体内有多个这样的相交点，水快速均匀地散布介质组，因此能保证表面均匀地浸湿。水在基体内的分布还提高了介质易于沿其表面通过毛细作用吸水的特性。因此遍及基体表面的水分布均匀性的任何缺陷容易得到补偿和修正。 
热的干空气5进入基体，它也会碰撞多个相邻波纹板的相交点。在每一个相交点上，空气被分成两个流以确保空气遍及基体均匀移动。在每一个相交点上，由于气流方向上的频繁并快速的变化，空气和浸 湿表面之间有强烈的相互作用。这种强烈的相互作用导致水从浸湿表面快速蒸发，因此加湿了空气并冷却了浸湿表面上的水。由于接下来，浸湿表面比进入的干热空气冷很多，热交换将接着发生在空气和浸湿表面之间，因此空气得到冷却。空气离开基体块时是冷却的加湿空气7。在这个过程中，由于多个相交点位于波纹的相交点上，因此和上述强化蒸发的原因相同，热交换也得到强化。 
图2展示了现有技术的间接蒸发式冷却器结构。热的干空气10进入干空气通道12，并继续通过干空气通道的边界14。当该结构已经运行至少一小段时间后，干空气通道的边界14将比进入通道12的干空气冷。热交换将会发生，而干空气将在其沿干空气通道继续前行时得到进一步冷却。 
当进入的干热空气10在15处离开干空气通道14时已得到相当大程度的冷却。流阻设备28安装在气流路径内，因此空气压力在15处升高。这种压力升高使得目前的一些干冷空气在26处转向，并向前通过湿空气通道16。湿空气通道容纳有通过从储水器22通过毛细作用吸水而保持潮湿的浸湿介质18。由于空气的湿气含量还没有发生任何变化，浸湿介质18发生蒸发现象，因此按照和上述蒸发介质相同的机理，浸湿介质内的空气被加湿，水被冷却。当空气继续沿湿通道流动时，来自于相邻干通道12的热量趋于升高目前的加湿空气26的温度，因此提高了其进一步蒸发湿气的能力。直到空气26到达20处在其路径内的阻挡物之前，发生进一步的蒸发现象和加热现象，上述阻挡物使得空气流向排气装置21。 
流经流阻28的空气变成了供送空气24。这种空气已得到冷却，但湿度没有增加。在低气流和良好的热交换限制下，供送空气24的温度可接近进入空气的露点温度。 
图3展示了一个本发明的结构元件。所加工的波纹浸湿介质40(使用类似的材料，以及加工上述单独的蒸发介质板4的方法可得到该介质)具有粘附在一侧的耐蒸气膜42。虽然防止水蒸气的流动是其唯一的基本特性，但是该膜42可以是聚合物材料。可通过多种方法来应用， 或者可通过浸湿介质的表面处理来形成，上述方法包括塑料的热压延(calendaring)、粘附塑料膜或者使用液体聚合物(例如涂料)。蒸气膜应当薄到能使热交换最大化。浸湿介质40也应当薄到能满足其如下需求：在该结构的冷却器内，使表面浸湿，并且将水通过毛细作用吸到没有直接浸湿的区域。 
在上述结构中，构成核心元件44的可润湿介质40可由任何能易于浸湿的材料加工而成。可用的材料包括加工过的可润湿纸、模压的造纸纤维浆、可润湿的颗粒烧结聚合物和金属或者具有能促进浸湿的加工表面或者改良表面的聚合物膜。本领域技术人员应当知道能用于本发明这种结构的其他可润湿材料。 
另外，核心元件44可通过模制过程来制造，其中波纹通道的形状可得到改进以进一步促进气流和传热的优化。特别地是，排气离开核心所经过的空气通道可成形为减小将核心内的空气从一般流动方向转向至一般排出方向有关的气流压力损失。 
图4展示了图3所描述的部件，该部件是热交换器的一部分，是本发明间接蒸发式冷却器的蒸发核心。在完整的结构中，干热的气流穿过干空气通道50，其中干空气通道容纳在波纹板44的耐蒸气膜42之间。相邻的湿通道52在可润湿介质表面40之间形成。通过干通道50的气流通常逆流于湿通道52。 
相对于一般气流方向设置波纹的角度通过角54说明。该角度可在宽范围内变化以优化核心内的传热效率以及气流阻力。一般来说，较小的角54将导致较小的气流阻力，但是传热效率下降。 
在另一个实施方式中，核心内的波纹角54相对小，典型位于20度-30度的范围。小的波纹角明显减少通过核心的气流阻力，因此损失了传热效率。通过延长核心的总长度可以恢复传热效率。已知的是，在本文描述的角度范围内，保持适当的传热效率，每一个结构都可以实现减小气流阻力和增加核心长度的组合优化。 
为了获得所需流动模式以及方向，图5展示了图4所述部件的详细结构。单个腔室88由两个具有耐蒸气膜44的波纹板构成。每个波 纹板44设置成耐蒸气膜42面向相邻板的耐蒸气膜。在上密封84和下密封86处，这些板密封在一起，因此形成了一个完整的腔室，其所有的内表面都衬有耐蒸气膜42。上密封84和下密封86可通过包括钉牢、粘合、塑性焊接或者填料的方法形成。可选择地是，当耐蒸气膜由粘合到可润湿介质40的塑料膜制成时，上密封或者下密封中的一个可通过将两倍大小的介质与膜的组合板材折叠来形成。 
这种结构形成了一种密封的带衬腔室，干热空气可以以与通道80内的可润湿介质不物理接触的方式流经所述腔室。 
图6展示了几个腔室88的堆叠，这些腔室88形成了间接式冷却器的核心94。当连续的腔室以彼此堆叠相邻的方式布置时，相邻的可润湿介质表面接着形成湿通道82。流经湿通道82的空气与干通道80之间没有物理接触，但是可以容易地发生湿通道和干通道之间的热交换以及湿通道内的蒸发，同时由波纹结构提高其强度。 
相邻腔室88需要在核心端部使湿通道82与干通道80分开，干空气通过该干通道进入核心。这可以通过使用密封线在可润湿介质侧将相邻腔室密封在一起来实现，通过类似于腔室的上密封和下密封(84和86)的方法来形成该密封线。通过这种结构，从92进入的干热空气只能进入并流经衬有耐蒸气膜42的腔室88，并且必须一直行进通过腔室，直至其从相对端96排出。 
图7展示了一种依照本发明第八方面的实施方式的构造，用于以分段方式浸湿湿通道内的可润湿介质。 
图7的构造将核心94分成了多个段62(图7所示为5个段，但是应当能使用更少或者更多的段)。每个段都具有自己的泵送装置60、自己的储水器66以及自己的水分配系统68。核心94的段62具有其波纹结构，趋于使水从水分配器68通过核心94到达储水器66，相邻段的水几乎没有混合。在运行中，由于所有的段都同时循环水，所以一个段内的循环水通过并到达相邻段的趋势几乎与从所述相邻段回来的水的相等且相反的趋势平衡。因此，每段的水相对独立于每一个相邻段循环。因此，每段内的循环水的温度可以不同，所以提供了间接 蒸发式冷却器热性能所必须的温度梯度，所以供送空气的温度接近露点。这种将水供应至核心的构造具有几个现有技术没有的优点，其包括：消除可润湿介质的通过毛细作用吸水能力对核心高度的限制；蒸发需要所剩余的水流冲去了蒸发产生的任何盐聚集，并且可以容易地监测水质的盐浓度并在达到临界浓度之前进行稀释。 
如果段很多，那这种构造应该接近了通过毛细作用吸水的理想浸湿条件。当段很少时，热性能会受到损害。在实践中已经发现，将核心分成4-6段会使得热性能接近实际应用的通过毛细作用吸水系统，同时具有显著更加坚固并且耐用的用于实际应用的核心。 
在实际的实例中，已知的是，经过核心降落的水不会象理想情况那样保留在分隔的段中。实际上，段之间的水的漂移导致水积聚在某些段的储水器内，但其他段的水不足。通过在储水器之间设置旁通管70能克服这个实际困难，该旁通管70通过开口72与每一个段的储水器连接。当通过核心降落的水出现过剩/不足问题时，储水器66的水位变化将通过管70来平衡，直到储水器之间建立流动稳定状态。通过依照各个段的稳定状态需求使水位重新平衡，所述构造也允许仅在一个储水器处供应水。 
在依照本发明第九方面的可选择性构造中，图7的分段水分布系统由下列装置替换：位于整个核心上方的单个大致均匀的水分配装置，单个的水泵装置，以及位于核心94底部的单个储水器。在该实施方式中，水间歇地供应至核心。单个的水泵60运行很短的、足以使核心的所有内表面都均匀浸湿的一段时间，然后关机。接下来，间接蒸发式冷却器持续运行，借助于其内表面上包含的水的蒸发来冷却。由于水不会在该运行阶段内进一步流过核心的浸湿表面，所以该浸湿表面将冷却到与现有技术通过毛细作用浸湿的间接蒸发式核心的温度近似的温度。浸湿通道内所需的温度梯度得到满足，核心的热性能不会明显地降低。在核心的浸湿表面变干之前，重复进行借助于泵60的浸湿操作，这在浸湿阶段引起热性能的一些下降。典型地，通过选择具有合理的水保持容量的可润湿介质的材料，核心可在30-60秒内浸湿，并 且间接式冷却器在没有进一步浸湿的情况下运行15-20分钟，核心内的浸湿表面不会明显变干。 
图8展示了在适当的位置具有水分配系统68和气流系统104的完整的核心94。每个水分配器位于空间101内，该空间通过阻挡物100与相邻段的水分配器空间保持间隔开。密封空间101和阻挡物100对阻止气流从核心的湿通道排出是必要的，因而使得湿通道内的空气一直沿着湿通道行进。类似的密封系统是使储水器66与相邻储水器分开所必须的。通过阻挡物102，每个储水器66密封至核心，因而防止任何空气经储水器离开湿通道。 
直接在核心的入口端之后，湿通道空间在106处留有开口。开口106使得目前在湿通道内流动的热湿空气从核心94排出。虽然图8只显示了顶部开口，但是在优选实施方式中，排出口106设置在核心的顶部和底部。但是，如果在核心底部设置开口106不可行，只在顶部设置开口106仍能获得令人满意的性能，只是热性能有点下降。 
在供送空气流中，借助于节流器108可调节供送空气与排出空气的比值。关闭节流器108时，核心94的供送端处的腔109内的压力升高，因而回流经过湿空气通道的空气流量增大。 

Claims (22)

1.一种带有相对的波纹表面的用于蒸发式热交换器的波纹层压材料，一个波纹表面包括可润湿材料，该可润湿材料适于保持水分并且从该可润湿材料向流经所述一个波纹表面的空气传递水蒸气；相对的另一波纹表面是耐蒸气的，并且在水蒸气从可润湿材料传递到流经所述一个波纹表面的空气时，该相对的另一波纹表面被冷却。
2.如权利要求1所述的波纹层压材料，其中，波纹是等大小的。
3.如权利要求1或者2所述的波纹层压材料，其中，波纹相互平行，并以共同的角度横过所述波纹层压材料的至少一部分的长度。
4.如权利要求1或者2所述的波纹层压材料，其中，波纹以变化的角度横过所述波纹层压材料的至少一部分的长度。
5.如权利要求1或者2所述的波纹层压材料，其中，可润湿材料选自处理过的可润湿纸、模压的造纸纤维浆、可润湿的颗粒烧结聚合物和具有能促进浸温的已处理表面或者改良表面的金属或聚合物膜。
6.如权利要求1或者2所述的波纹层压材料，其中，耐蒸气表面由塑料膜、液态聚合物或者向可润湿材料的一个表面施加耐蒸气处理形成。
7.一种制造如前任一权利要求所述的波纹层压材料的方法，其中，所述可润湿材料的平面板材通过被供送通过波纹辊子而成形有波纹。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在波纹成形的过程中施加所述耐蒸气表面。
9.如权利要求7所述的方法，其中，在波纹成形之前或者之后施加所述耐蒸气表面。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述耐蒸气表面在被供送通过所述波纹辊子时热压延到所述平面板材上或者粘附到所述平面板材上。
11.如权利要求9所述的方法，其中，耐蒸气表面被喷涂到板材上。
12.一种用于蒸发式热交换器的核心的热交换元件，所述元件由至少一个如权利要求1-6任一所述的波纹层压材料的板材制成，其中，所述至少一个板材被折叠以形成至少一个腔室或者包腔，以便每个包腔的内部形成可润湿表面通道或通路，或者形成耐蒸气通道或通路。
13.一种热交换器核心，所述热交换器核心包括多个如权利要求12所述的元件，其中，每个元件包括单个的折叠的板材，并且多个板材并排平行设置，以便每个折叠板材的相邻表面形成可润湿表面通道或者耐蒸气通道。
14.一种蒸发式热交换器的核心的热交换元件，所述元件由如权利要求1-6任一所述的波纹层压材料的至少两个板材制成，其中，两个板材结合以形成供气流经过的具有波纹壁的通道，所述通道相对两侧上的波纹呈交叉角度。
15.如权利要求14所述的热交换元件，其中，所述通道结合有耐蒸气表面。
16.一种热交换器核心，所述核心包括多个如权利要求14或者15所述的热交换元件，所述元件并排堆叠，以便堆叠的元件之间的通道提供可润湿表面通道。
17.一种制造热交换核心的方法，所述方法包括：使用如权利要求1-6任一所述的波纹层压材料的多对板材；由多对的所述板材形成多个腔室，其中每个腔室的内表面都是耐蒸气表面，每对平行间隔开的侧面的相邻边缘被密封在一起以形成端部开口的腔室；以及将所述的腔室平行堆叠以在每对相邻腔室之间形成可润湿表面的气流通道。
18.一种在热交换器内的逆流气流间实现热交换的方法，所述的热交换器包括热交换核心，所述核心包括逆流的湿气流通路和干气流通路，所述的通路由权利要求1或2所述的波纹层压材料形成，并且其中，进入空气被传送通过干通路以作为已调节的空气排出，在被排放之前，出口空气的一部分被反向通过湿通路，并在干通路和湿通路之间实现热交换。
19.一种蒸发式冷却器，其包括如权利要求13或者16所述的热交换核心。
20.一种运行蒸发式冷却器的方法，该蒸发式冷却器包括如权利要求13或16所述的热交换核心，其中，相邻的湿气流通路和干气流通路与以下降流模式供应至湿通路的水处于逆流气流热交换的关系，其特征在于，在运行所述冷却器的过程中，在从所述核心的空气入口端到空气出口端的多个段上，将水供应至湿通路，并且其中，使水与相邻段相对独立地循环通过每一个段，以便通过在每个段内保持不同的循环水温，从所述核心的空气入口端到空气出口端建立适当的温度梯度。
21.一种运行蒸发式冷却器的方法，该蒸发式冷却器包括如权利要求13或16所述的热交换核心，所述热交换核心适于使热交换气流经由多个热交换通路通过，至少一些所述通路是湿通路，水被施加于湿通路内的可润湿材料并且由该可润湿材料保持，其特征在于，将水经过整个核心以间歇的且大致均匀的下降流模式施加于该湿通路，并且在可润湿材料变干之前，水被重复施加于核心的湿通路。
22.一种蒸发式冷却器，其包括如权利要求13或者16所述的热交换核心和包括多个用于润湿湿通路中的可润湿材料的水分配器的水分配系统，所述水分配器设置在核心上方，并相对于穿过核心的气流方向以横向于核心间隔开的平行关系设置，每个水分配器设置在核心上方的与相邻水分配器的空间隔开的各自空间内，每个水分配器由各自的储水器供给，并且该冷却器还包括在耐蒸气通路的气流出口处的节流器装置，用于实现一部分出口空气通过湿通路到达排气装置的逆流。
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