CN101619935A - 管排式密闭型冷却水塔 - Google Patents

Abstract

一种管排式密闭型冷却水塔，系为密闭型冷却水塔的一种，能够解决传统开放型冷却水塔因冷却水与空气直接接触而使得冷却水管路中产生掺尘、结垢等影响热传效率的问题，而且借有管式热交换器采用多层管排交错排列的结构设计，可以使冷却空气充分搅动增加热交换，并配合淋水系统以大幅增加冷却效果，又其模组化的设计可由改变热传管管径及排列的疏密度，使其有不同的热交换容量规格，且具有组装、维修及清洗方便的特性。

Description

管排式密闭型冷却水塔

技术领域

本发明是关于一种管排式密闭型冷却水塔，特别是关于一种用于进行热交换作业的二媒介流体的密闭型冷却水塔。

背景技术

一般开放式冷却水塔经常被使用于冷冻空调系统或工业制程机构的冷却用，例如：冷冻空调系统中循环的冷却水主要为冰水主机冷凝器的高压冷媒冷凝用，且当冷却水于冷凝器内吸收冷媒冷凝所排放的热量后，其冷却水温度会提升，并为使此冷却水可再循环利用，因此于冷却水塔内藉由其内部的空间进行空气与水直接对流做热交换与质传；且此空间通常装有填料以增加冷却空气的热质传递面积，又配合一风扇组将空气由下而上抽送，而使上升的空气与循环的冷却水直接接触，且由于部分的冷却水蒸发气化而被空气吸收带离，同时带走热量，达到降低冷却水水温的作用，已降温的冷却水即可藉由循环泵浦再次输送至冷凝器，吸收冷媒冷凝所释放出的热能者。

其构成上的主要缺点为：由于习用的冷却水塔为开放式结构，因此循环的冷却水是直接与空气接触，而造成空气中的污染物质容易藉长期接触的下，冷却水不断蒸发而须不断补充新的水，如此一来极易使冷却水的离子浓度增加，同时另外有掺尘等其他问题，而造成管路及冷凝器中结垢的现象，而此积存的水垢常因不断的累积而导致流道缩减，使输送马力以及冷凝器内的热阻抗增加，进而使热交换效率及系统效率降低，形成能源浪费及热交换器使用年限降低等问题者。

对于习知密闭型管排式热交换器而言，其中该管式热交换器是设固于该壳体上，因此无法更换不同结构设计的管排，使其冷却水塔只具有一种的冷却能力，无法配合所须的冷冻能力给予适度的改变，并使其管排的清洗、维修上造成很大的不便，甚至使其导致整体无法使用者；又由于其管排间的空气由下向上抽送时，因管排与空气间无适当的热交换接触，而易使空气扰动不够就直接流出，无法有效进行热交换，因此亦降低其热交换的效率者。

由此可见，上述习用物品仍有诸多缺失，实非一良善的设计者，而亟待加以改良。

本案发明人鉴于上述习用开放型及管排式密闭型冷却水塔所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年潜心研究后，终于成功研发完成本件管排式密闭型冷却水塔。

发明内容

一般开放式冷却水塔经常被使用于冷冻空调系统或工业制程机构的冷却用，例如：冷冻空调系统中循环的冷却水主要为冰水主机冷凝器的高压冷媒冷凝用，且当冷却水于冷凝器内吸收冷媒冷凝所排放的热量后，其冷却水温度会提升，并为使此冷却水可再循环利用，因此于冷却水塔内藉由其内部的空间进行空气与水直接对流做热交换与质传；且此空间通常装有填料以增加冷却空气的热质传递面积，又配合一风扇组将空气由下而上抽送，而使上升的空气与循环的冷却水直接接触，且由于部分的冷却水蒸发气化而被空气吸收带离，同时带走热量，达到降低冷却水水温的作用，已降温的冷却水即可藉由循环泵浦再次输送至冷凝器，吸收冷媒冷凝所释放出的热能者。

其构成上的主要缺点为：由于习用的冷却水塔为开放式结构，因此循环的冷却水是直接与空气接触，而造成空气中的污染物质容易藉长期接触的下，冷却水不断蒸发而须不断补充新的水，如此一来极易使冷却水的离子浓度增加，同时另外有掺尘等其他问题，而造成管路及冷凝器中结垢的现象，而此积存的水垢常因不断的累积而导致流道缩减，使输送马力以及冷凝器内的热阻抗增加，进而使热交换效率及系统效率降低，形成能源浪费及热交换器使用年限降低等问题者。

对于习知密闭型管排式热交换器而言，其中该管式热交换器是设固于该壳体上，因此无法更换不同结构设计的管排，使其冷却水塔只具有一种的冷却能力，无法配合所须的冷冻能力给予适度的改变，并使其管排的清洗、维修上造成很大的不便，甚至使其导致整体无法使用者；又由于其管排间的空气由下向上抽送时，因管排与空气间无适当的热交换接触，而易使空气扰动不够就直接流出，无法有效进行热交换，因此亦降低其热交换的效率者。

由此可见，上述习用物品仍有诸多缺失，实非一良善的设计者，而亟待加以改良。

本案发明人鉴于上述习用开放型及管排式密闭型冷却水塔所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年潜心研究后，终于成功研发完成本件管排式密闭型冷却水塔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明管排式密闭型冷却水塔实施于反流型冷却水塔的示意图；

图2为该管排式密闭型冷却水塔实施于交流型冷却水的示意图；

图3为该管排式密闭型冷却水塔的侧面剖视图；

图4为该管排式密闭型冷却水塔的正面剖视图；

图5为该管排式密闭型冷却水塔的顶面剖视图；

图6为该管排式密闭型冷却水塔的两交错的奇偶排管的单位示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图6所示，本发明所提供的管排式密闭型冷却水塔，主要包括有：一内部形成有容量空间的壳体1、一为管式热交换器20及填料21结构组合的多层管式热交换蒸发单元2、冷却水一次侧入水总管3、冷却水一次侧出水总管4、一为二次侧洒水单元、一为气冷单元；其中此管排式密闭型冷却水塔的管式热交换器20与填料21结构可呈相互交错的排列，其中该填料是可增加二次侧水与空气的热质传面积，具有冷却二次侧循环的冷却水的效果者，而形成一至多层的组合式热交换蒸发单元2，并该管式热交换器20是可为各种圆形或椭圆形等的形状，而该管排22的表面可设呈平滑管、牙管或其他热传增强管等，而排管22的内侧则可为内螺纹管、微鳍管或四星、五星鳍等等，其中该管式热交换器的材质是可为铜管、不锈钢、镀锌铁管或其他各种管材，且该管排交换器20是以上、下层管排22形成水平的横向、纵向的交错，而成交错的管排，是以第一、三、五等奇数管排为奇数而排环路22a，并第二、四、六等偶数管排为偶数管排环路22b，且该奇数管排环路22a间是以多个U型管23衔接，而使其形成一相接的弯曲管，即为形成有奇数管排环路22a及偶数管排环路22b者。

再以此类推，由于该奇数管排环路22a及偶数管排路22b设成垂直排列，因此各奇数管排22a与偶数管排22b间亦交错相互排成垂直状，而使该奇数管排22a与偶数管排22b间不会有冲空，使各管排22a、22b内的间距可为任意的距离，且在不改变其他结构与尺寸的下，可依须要改变冷却水塔的能力，而调整管排22间间距的距离者，且随着该U型管23的角度所衔接的两排管22(例如奇数管排22a的两衔接管或偶数管排22b的两衔接管排)，其是具有一适当的角度，而令相邻三个奇数排队管22a或偶数排管22b不在同一直线上，而使侧视图可看出同一环路的上下管排22成非直线排列，而其个侧则为可供该空气与该二次侧洒水管路50的流路。

并配合该管式热交换器20的管路支撑可安排一些支撑管24串连于同一列的各U型管23内弯处，且令该等支撑24两端可固定于冷却水塔的角架上，而使该等U型管23均置设于水塔的内部，亦可增加热质传的交换面积，提升热交换的效果者，又藉由空气与二次侧的蒸发水在管式热交换器20内无法上下直线运动，必须随着管排22的非直线排列及垂直交错的排列而弯曲流动及转动，使流路形成足够的扰动，令空气与二次侧水混合可充分接触，且受扰动的空气流与二次侧水流可增加热质传效果，避免对流层及温度层的增大而阻碍热质传。

再于该管式热交换器20的一侧开口端设有一入水口25，并连接于该冷却水一次侧入水总管3，且于该管式热交换器20的另侧开口端则设有一出水口26，而使该出水口26可连设于该冷却水一次侧出水总管4，令其一次侧的热水可沿该冷却水一次侧入水总管3经该入水口25流入该等管排22内，并藉由管排22的弯曲交错形成紊流流通至该出水口4，并经由该冷却水一次侧出水总管4予以导流出者。

其中该冷却水塔的填料3结构是可采习用的开放式冷却水塔的相同填料方式，增加二次侧水与空气的热质传面积，如图一所示，其是反流型冷却水塔，该一次侧水是流动于该管式热交换器20的排管22内侧，而二次侧水则流动于该管式热交换器20的排管22内侧，而二次侧水则流动于该管式热交换器20的排管22外侧，且藉由该洒水泵浦52将冷却水塔底端的二次侧水输送至洒水管路50，并均匀喷洒分布于冷却水塔的上方，且藉由重力使二次侧水自然落下，且流经组合式热交换蒸发单元2(包含填料21及管排22)，最后流至该承水盘51，而空气亦流动于排管22外侧且由该风扇组60的抽送，自冷却水塔底端进入水塔内部同时向上流动，而与二次侧水形成相反的方向流动(逆向流)者。

再如图二所示，其是为交流型冷却水塔，其中空气与二次侧水是直接接触并促使二次侧水局部蒸发，并由于水的蒸发潜热，促使二次侧水温下降，而使排管22内的一次侧高温水可透过管壁与低温的二侧水进行热交换，以达到降低一侧水的水温者。

一气冷单元，请同时参阅图一与图二所示，是装设于该壳体1上，而将空气迫流于该管排交换器20的管排22外侧，其中包含有一风扇组60、一马达，当该风扇组60组上是装设于该管式热交换器20的上方者为抽风式，亦可装设为入风则为送风式，图中所示为送风式者，并该马达则装设于风扇组60的上方、下方或其他便于驱动风扇组60的位置，而使该马达可驱动该风扇组60，令空气可随该管排22的三角形排列，及相互垂直、交错的排队列而弯曲流动与转动，使空气流路形成足够的扰动，而达到增加热交换率使空气带离热量的效果者。

一为二次侧洒水单元，其是藉由水雾的效果，而得以进行该排管22侧壁与空气间的热交换，且该洒水单元包括有一洒水管路50、多个洒水头54、一承水盘51、一洒水泵浦52及一挡水装置53，其中该酒水管路50上是设有多个洒水头54，而可将二次侧水均匀喷洒分布于该管排交换器20的上方，并该等酒水头54洒落的水流经该管式热交换器20及填料21的热交换蒸发单元2，再承接于冷却水塔下方的该承水盘51中，并藉由该洒水泵浦52将承水盘51内的二次侧水循环抽回该洒水管路50，再次循环将水沿该洒水管路50上的多个洒水头54的上方或风扇组60的下方，并可呈一可凝结水雾的网状、板状或其他可将水雾凝结的装置，而使该洒水头54所喷出的水雾受该风扇组60向上吹飘时，可将水雾凝结成水滴，受重力的影响向下滴落回该承水盘51中，防止水份的丧失。

本实胜新型所提供的模组化管排式蒸发型冷却水塔，与前述引证案及其他习用技术相互比较时，更具有下列的优点：(1)该管排环路的设计，可在不改变其他结构与尺寸的下，更不同结构的管排，而使冷却水塔具有不同的冷却能力，；并由于模组化的卡槽设计使管排清洗或维修更换可更为容易与方便。(2)流通于流道的冷却水不与空气直接接触，有效减少习用的冷却水塔所衍生出水垢沉积、掺尘及其他可能的冷却水污染问题者。(3)藉由管排外侧增加有一洒水装置，而得以提升一次侧冷却水与空气侧的热传效率者。(4)是该等管排内的管间距是可配合不同冷却的能力，弹性调整管距的距离者。(5)并该等衔接于各管排的U型管路均置设于水塔的内部，其令U型管亦可同时进行热交换，可增加热质传交换面积，并相对增加热质传的效果者。(6)其中此型的设计亦可应用于直接冷凝型的冷却水塔中者。

上列详细说明是针对本发明的一可行实施例具体说明，惟该实例并非用以限制本发明的专利范围，例如：实施于直接冷凝型的冷却水塔等变化的等效性实施例，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

综上所述，本案不但在空间型态上确属创新，并能较习用物品增进上述多项功效，应已充分符合新颖性及进步性的法定新型专利要件，依法提出申请，恳请贵局核准本件新型专利申请案，以励发明，至感德便。

Claims (10)

1.一种管排式密闭型冷却水塔，包括：

一壳体，内部形成一容置空间；

一热交换蒸发单元，是组设于前述壳体内，由一管式热交换器以多层管排交错排列构成，形成上层管排与下层管排以纵向、横向相反组合搭叠成，再配合同一方向的管排皆以一U型管，以连接上、下层同一方向管排形成连续管方式相衔接的，即形成多层管排间的交错结构；

一冷却水一次侧水总管，其是与前述管排环路一侧相连通，并可将一次侧水由此导入该排管内者；一冷却水一次侧出水总管，其是与该前述管排环路另侧相连通，并将一次侧水由该等管排内导流出者；一气冷单元，是组装于前述壳体上，且可将空气迫流于前述热交换单元的管排环路外侧；

一洒水单元，其是可藉由一洒水管路接设于该热交换蒸发单元的上方，且位于该洒水管路上开设有多个洒水口者。

2.如权利要求1所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该管式热交换器是多层交错式管排设计，形成模组化的结构，而可更换不同结构的管排者。

3.如权利要求1所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该管式热交换器是可以不改变其他结构与尺寸的下，更改该等管排间的间距疏密度者。

4.如权利要求1所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：又包括一填料结构，组设于前述壳体内，与前述热交换蒸发单元间隔排列，藉以降低二次冷却水的水温者。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该U型管是可呈一倾斜弯曲角度，使垂直同一方向的两管排间，位置不在同一直线上者。

6.如权利要求1、2、3或4所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该管式热交换器的管路上可安排一些支撑两端可固定于冷却水塔的角架者。

7.如权利要求1、2、3或4所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该气冷单元中是可包含有一风扇组及一马达，其中该风扇组是装设于该管排交换器的上方，且配合该马达可驱动该风扇组，而使空气可流通于该等管排的外侧者。

8.如权利要求1、2、3或4所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该洒水单元，是包括有一洒水泵浦可将该承水盘内的冷却水循环抽回该洒水管路中。

9.如权利要求1、2、3或4所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该热交换蒸发单元的下方设有一承水盘，而可承接滴落的二次侧水者。

10.如权利要求1、2、3或4所述的一种管排式密闭型冷却水塔，其特征在于：该洒水单元更包括有一挡水装置，且该挡水装置是设于该管式热交换器上方，该风扇组的下方，而可将水雾凝结者。

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