CN102128558B - 冷却塔 - Google Patents

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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

本发明公开了一种冷却塔，包括双曲线截面的圆筒状的塔体，以及塔内的热交换结构，塔体下部的周围为进风口，塔体下部的周围还设置有多个沿圆周按预先设定的间距排列的导风墙，导风墙包括片状的固定导风墙和片状的第一活动导向风门，固定导风墙设置在塔体的底部外圆圆周上，并且与圆周在交点处呈一个固定的矢量角度，第一活动导向风门在固定导风墙外侧与固定导风墙沿第一纵向轴铰接，使得第一活动导向风门能够沿第一纵向轴转动从而与固定导风墙形成一个可调节的矢量角度。本发明使自然风与塔底周边的环形气流避免发生碰撞摩擦混合，以最大程度利用自然风的动压头和进风量形成更为强烈而有序的环形螺旋气流，吸入周边更多空气，提高冷却塔的散热效率。

Description

冷却塔
技术领域
本发明涉及一种冷却塔热交换装置，尤其是一种空气冷却塔。
背景技术
冷却塔是现在大型工程中常用的热交换装置。现有的冷却塔一般呈圆形锥桶状，在塔的底部周边有进风口，当自然风吹向冷却塔时，空气会从进风口进入冷却塔，并且在冷却塔内沿螺旋形上升，最后由冷却塔的顶部排出，而塔内设置有热交换结构，例如热交换的管道，这样经过塔内流动的空气就会在热交换结构的位置完成热交换。
冷却塔内空气的流动决定了冷却塔完成热交换的效率。为了改善冷却塔内的气流，提高冷却塔的热交换效率，有人在冷却塔进风口的位置安装叶片，对冷却塔进风口位置的气流进行导流，如白俄罗斯共和国NATAHTNO.1293号专利和公开号为CN2926976Y、CN2575580Y的中国实用新型专利公开文件和公开号为CN1598464A的中国发明专利申请公开文件中所记载。这些文件所记载的技术方案都是在冷却塔底部加装一定数量、一定角度、一定形状的导风墙板，以形成一个环形有螺旋角的导风墙阵列，通过该阵列起到诱导自然风按期望的方式、有序地以期望角度进入塔底形成稳定而有序的螺旋气流，这样的实际作用一方面使得流场被梳理整流均化，改善了流通环境；另一方面，它消除了穿堂风的形成条件；第三，由于冷却塔内部流场均匀而稳定地发生旋转效应，从而增加了空气在塔底换热过程的滞留时间，可以得到更充分的换热时间。
这些技术方案的本质原理是：用所述挡风墙形成的通道事实上构成一个文丘里效应的进风通道，外部的自然风由于动压头高于塔底空气的压强，并且有较高的速度，所以外部气流就强行进入所述通道，在通道内形成规则而有序的射流，该射流从挡风墙出来时对导风墙边部的气流具有引流作用，因而使墙边部的气流也被吸引而加速。这样连续传递在360°方向都形成螺旋向内部压缩的气流。这就是为什么背风部气流是向内被吸入而不是被吹出塔底的原因。这样的作用使空气均匀而有序的进入塔底，并得到强化，进风量增加。
然而美中不足的是：由于挡风墙无论以怎样的方向安装，外界自然风无论从任何方向吹过去，它都会在风向与导板墙夹角超过45°的区域内有一个逆向的引流作用。自然的高速风会将塔底的静态或低速的风吸出塔底，或在塔底附近被削弱或抵消，形成有害的涡流，使这个区域的流场紊乱，不能被有效的吸入塔底。这里还有气流摩擦作用，如图1所示，在中心角F范围内气流是均匀而有序按期望方向流动，而在中心角γ范围内，外部气流与期望的环形流发生碰撞和消耗性的摩擦。
另外，由于一年四季的天气会不断的变化，现有技术中的技术方案的冷却塔也无法根据风力的变化作出相应的调整，因此效率提升的效果非常有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷却塔，能够有效的提高冷却塔的热交换效率，并且还使得冷却塔能够根据风力的变化作出适当的调整，从而在各种天气中都能够具有稳定的性能。
为解决上述技术问题，本发明冷却塔的技术方案是，包括双曲线截面的圆筒状的塔体，以及塔内的热交换结构，所述塔体下部的周围为进风口，所述塔体下部的周围还设置有多个沿圆周按预先设定的间距排列的导风墙，所述导风墙包括片状的固定导风墙和片状的第一活动导向风门，所述固定导风墙设置在所述塔体的底部外圆圆周上，并且与圆周在交点处呈一个固定的矢量角度，所述第一活动导向风门在所述固定导风墙外侧与固定导风墙沿第一纵向轴铰接，使得第一活动导向风门能够沿第一纵向轴转动从而与所述固定导风墙形成一个可调节的矢量角度，所述第一活动导向风门用于使本来与冷却塔外侧逆向流动的气流转入冷却塔内与旋转气流的方向一致。
本发明通过所述活动导向风门形成最有利于外部气流均匀而有效地按照期望方向进入塔底，使自然风与塔底周边的环形气流避免发生碰撞摩擦混合，以最大程度利用自然风的动压头和进风量形成更为强烈而有序的环形螺旋气流，吸入周边更多空气，提高冷却塔的散热效率。通过对活动导向风门角度的调节，以适应不同风力的要求，保证了冷却塔在各种天气中都能够具有稳定的性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1为现有技术中冷却塔的原理图；
图2为本发明冷却塔的原理图；
图3为本发明冷却塔导风墙的结构示意图；
图4为本发明冷却塔中第一活动导向风门外侧下方的结构示意图；
图5为本发明冷却塔中固定导风墙和第一活动导向风门铰接处的结构示意图；
图6和图7为本发明冷却塔中第一活动导向风门工作状态的示意图；
图8为本发明冷却塔带有第二活动导向风门的实施例的结构示意图。
图中附图标记为，1.固定导风墙；2.第一活动导向风门；3.铰接处；4.第一活动导向风门的外侧下方；5.脚轮；6.锁定装置；7.第二活动导向风门。
具体实施方式
本发明公开了一种冷却塔，如图2和图3所示，包括双曲线截面的圆筒状的塔体，以及塔内的热交换结构，所述塔体下部的周围为进风口，所述塔体下部的周围还设置有多个沿圆周按预先设定的间距排列的导风墙，所述导风墙包括片状的固定导风墙1和片状的第一活动导向风门2，所述固定导风墙设置在所述塔体的底部外圆圆周上，并且与圆周在交点处呈一个固定的矢量角度，所述第一活动导向风门2在所述固定导风墙1外侧与固定导风墙1沿第一纵向轴铰接，使得第一活动导向风门2能够沿第一纵向轴转动从而与所述固定导风墙1形成一个可调节的矢量角度。如图2、图4和图5所示，本发明的第一活动导向风门使得本来与冷却塔外侧逆向流动的气流转入冷却塔内与旋转气流的方向一致，不但大大减小了逆向气流对冷却塔内气流的损失，还将逆向气流变成了有用的正向气流，进一步增加冷却塔内气流的强度，从而提高了冷却塔内的热交换效率。
所述冷却塔下部的圆周上，只有满足如下条件时才包括固定导风墙和第一活动导向风门，其它导风墙只包括固定导风墙：
a.位于冷却塔下部周围产生的环形气流与自然风发生逆向流动的位置；
b.且位于固定导风墙与风向的夹角大于45°小于100°的部分圆周位置。
对于一些特定的地区，一年四季的风向基本不变，采用上述结构可以减少第一活动导向风门的数量，从而简化冷却塔的结构。
在没有安装第一活动导向风门的固定导风墙的前缘处设置有铰链座，该铰链座为临时安装第一活动导向风门提供安装基础。
或者，所述冷却塔下部的圆周上，全部的导风墙都包括固定导风墙和活动导向风门。对于一年四季风向不断发生变化的地区，采用上述结构可以使冷却塔适应不同的天气变化，保持冷却塔性能的稳定。
所述导风墙的结构如图3所示，所述第一活动导向风门为上底边小于下底边的直角梯形，且直角的腰铰接于所述固定导风墙。直角梯形的第一活动导向风门可以增加其稳定性。
如图6所示，所述第一活动导向风门外侧下方设置有脚轮5，以方便第一活动导向风门的转动和支承。所述第一活动导向风门外侧下方设置有固定该第一活动导向风门位置的锁定装置6，从而保证第一活动导向风门不会由于气流而移动。
如图7所示，第一活动导向风门与固定导风墙铰接。
在本发明的另一个实施例中，如图8所示，还包括片状的第二活动导向风门7，所述第二活动导向风门7在固定导风墙1的内侧沿第二纵向轴与所述固定导风墙1铰接，使得第二活动导向风门能够沿第二纵向轴转动从而与所述固定导风墙1形成一个可调节的矢量角度。
在固定导风墙的外侧和内测同时加装两扇独立的活动导向风门，第一活动导向风门作用在于将外部自然风以最佳角度导入固定导风墙，而第二导风门将通道内的气流以最佳角度射入塔底。前者称为“引入角”，后者形成最佳的“射出角”，这样更有利于形成合理的螺旋流场。
所述第二活动导向风门为上底边大于下底边的直角梯形，且直角的腰铰接于所述固定导风墙。所述第二活动导向风门的其它结构与第一活动导向风门相似：所述第二活动导向风门内侧下方设置有脚轮。所述第二活动导向风门内侧下方设置有固定该第二活动导向风门位置的锁定装置。
综上所述，本发明通过所述活动导向风门形成最有利于外部气流均匀而有效地按照期望方向进入塔底，使自然风与塔底周边的环形气流避免发生碰撞摩擦混合，以最大程度利用自然风的动压头和进风量形成更为强烈而有序的环形螺旋气流，吸入周边更多空气，提高冷却塔的散热效率。通过对活动导向风门角度的调节，以适应不同风力的要求，保证了冷却塔在各种天气中都能够具有稳定的性能。

Claims (9)

1.一种空气冷却塔，包括双曲线截面的圆筒状的塔体、片状的第二活动导向风门，以及塔内的热交换结构，所述塔体下部的周围为进风口，其特征在于，所述塔体下部的周围还设置有多个沿圆周按预先设定的间距排列的导风墙，所述导风墙包括片状的固定导风墙和片状的第一活动导向风门，所述固定导风墙设置在所述塔体的底部外圆圆周上，并且与圆周在交点处呈一个固定的矢量角度，所述第一活动导向风门在所述固定导风墙外侧与固定导风墙沿第一纵向轴铰接，使得第一活动导向风门能够沿第一纵向轴转动从而与所述固定导风墙形成一个可调节的矢量角度，所述第一活动导向风门用于使本来与冷却塔外侧逆向流动的气流转入冷却塔内与旋转气流的方向一致；
第二活动导向风门在固定导风墙的内侧沿第二纵向轴与所述固定导风墙铰接，使得第二活动导向风门能够沿第二纵向轴转动从而与所述固定导风墙形成一个可调节的矢量角度。
2.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔下部的圆周上，只有满足如下条件时才包括固定导风墙和第一活动导向风门，其它导风墙只包括固定导风墙：
a.位于冷却塔下部周围产生的环形气流与自然风发生逆向流动的位置；
b.且位于固定导风墙与风向的夹角大于45°小于100°的部分圆周位置。
3.根据权利要求2所述的冷却塔，其特征在于，在没有安装第一活动导向风门的固定导风墙的前缘处设置有铰链座，该铰链座为临时安装第一活动导向风门提供安装基础。
4.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔下部的圆周上，全部的导风墙都包括固定导风墙和活动导向风门。
5.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述第一活动导向风门为上底边小于下底边的直角梯形，且直角的腰铰接于所述固定导风墙。
6.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述第一活动导向风门外侧下方设置有脚轮。
7.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述第一活动导向风门外侧下方设置有固定该第一活动导向风门位置的锁定装置。
8.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述第二活动导向风门为上底边大于下底边的直角梯形，且直角的腰铰接于所述固定导风墙。
9.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述第二活动导向风门内侧下方设置有固定该第二活动导向风门位置的锁定装置。
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