CN103376007A - 热管负压冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管负压冷却塔，它由风扇系统(1)、冷却塔体(2)、储水池(3)、水冷却系统(4)、喷雾系统(5)、进风系统(6)、补水系统(7)和电控柜(8)组成。其优点：1.去掉横流填料区，大幅减少占地面积。2.空调冷却水由径向热管冷却，为闭式循环，减少泵送电耗，确保管道系统清洁、高效、高寿命。3.冷却水能降至28℃以下，空调系统节能20％以上，避开军团菌高发温度区，抑制军团菌繁殖，降低制冷负荷，延长制冷机寿命3-5年，防止由于湿热高温引起的制冷机超负荷工作，甚至出现停机保护的现象。4.利用热管技术，冷却进塔空气，提高冷却塔效率。5.喷水量不到一般冷却塔的1/10，且是低压喷雾，是最安静的冷却塔。

Description

热管负压冷却塔

技术领域

本发明所述的技术方案属于热交换设备领域，具体的讲，是属于在通入或穿过通道壁的封闭管道里有中间传热介质的凝结和蒸发的热交换设备领域，依据国际专利分类法，属于F28D 15/02。

背景技术

我国夏季供电紧张，多个大城市经常拉闸限电。其主要原因是空调电耗的迅速增长。随着城市化进程不断加快，夏季供电压力还将增加。空调节能增效，是一个紧迫的大课题。我国专利号为02148514.3，名称为“一种高效率降低横流式冷却塔出水温度的方法”，通过降低冷却水出水温度，大幅提高了制冷系统的整体效率。但该专利还存在两点可以改进之处：一是占地面积大，有些单位因面积不够而无法使用；二是冷却水还是传统的喷淋蒸发，浓缩快、含氧高，对循环系统的结垢和腐蚀还是有一定影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种由风扇系统、冷却塔体、储水池、水冷却系统、喷雾系统、进风系统、补水系统和电控柜组成的热管负压冷却塔。

本发明的目的是这样实现的：一是去掉横流的填料区，改由冷却塔底部进风。冷却塔底板由条状板片铺成，相邻板都留有适当间隙，均浸没在储水池内。当风扇启动，强大的抽力，将水抽入冷却塔内部。冷却塔外与储水池间的水位下降，一直降至冷却塔底板以下，此时空气开始通过底板部分缝隙，被吸入水中，成为气泡，继续向上，直至离开水面。此过程将持续进行，直至风扇的抽力与冷却塔内液柱高度、所需的塔内真空度之和相等，这就是我们所需要的平衡状态。二是冷却塔内上部设有多个一体式组合径向热管，空调冷却水不再喷淋冷却，而是通过一体式组合径向热管冷却。三是增设多层喷雾区。足够的负压、足够的气、雾界面和扰动的气流，就会产生快速、大量的蒸发、足够的冷量，通过热管迅速使冷却水降温，并能降至28℃以下。四是在冷却塔左右两侧进风通道，设有多层翅片热管蒸发段，吸取进塔空气热量，使空气降温。在冷却塔内上部，设有多层翅片热管冷凝段，吸取冷却塔内多余的冷量，将工质蒸汽冷凝成液体，再流回翅片热管蒸发段，这样反复循环，就连续地将进塔空气降温。

具体实施方法是：一种热管负压冷却塔，它由风扇系统、冷却塔体、储水池、水冷却系统、喷雾系统、进风系统、补水系统、电控柜组成，风扇系统用螺栓固定在冷却塔体的承力构件上，冷却塔体的承力构件用螺母固定在储水池内的预埋螺栓上，水冷却系统、喷雾系统均通过卡箍和螺栓、螺母固定在冷却塔的承力构件上，进风系统的左进风箱通过左进风箱体前后侧箱体与塔体左侧面铆接联接，右进风箱通过右进风箱体前后侧箱体与塔体右侧面铆接联接，左进风箱体前后侧底部和右进风箱体前后侧底部直接支承在储水池底部；补水系统的自动补水装置与塔体通过法兰螺栓联接；电控柜通过电缆、导线与电机、潜水泵和各运行参数、安全监控参数的传感器相联。

风扇系统由电机、皮带传动装置、风扇组成，电机和风扇通过皮带传动装置相联。

冷却塔体由冷却塔出风口、收水器、塔体、塔底板组成，冷却塔出风口与塔体焊接联接，收水器与塔体通过螺栓、螺母联接，塔底板由角钢和长条钢板组成，多条角钢焊在塔体左右侧面底部，与角钢条垂直方向铺长条钢板，相互间留有适当间隙，通过螺钉固定在角钢上。塔体的前侧面和后侧面通过塔底板一直延伸到储水池底部。

水冷却系统由进水口、进水总管、进水分管、一体式组合径向热管、出水口、出水总管、出水分管组成，进水口、进水总管、进水分管之间为焊接联接，出水口、出水总管、出水分管之间为焊接联接，进水分管、出水分管与一体式组合径向热管之间为法兰螺栓联接。

喷雾系统由潜水泵、喷雾总管、喷雾支管、喷嘴组成，潜水泵、喷雾总管之间为法兰螺栓联接，喷雾总管、喷雾支管、喷嘴之间为焊接联接。

进风系统由左进风箱、右进风箱组成。左进风箱由左进风箱体、左进风热管、左风阀组成。左进风箱体通过前后侧箱体与塔体左侧面铆接联接，左进风箱体前后侧底部支承在储水池底部。左风阀支承在左进风箱前后侧箱体上。左进风热管由左储液箱、右储液箱、左蒸发吸热热管组、冷凝放热热管组、工质组成。左储液箱左侧与左进风箱体焊接联接，右侧与左蒸发吸热热管组焊接联接。右储液箱右侧与塔体焊接联接，左侧与左蒸发吸热热管组焊接联接；工质注入左储液箱、右储液箱、左蒸发吸热热管组中，冷凝放热热管组左端与塔体左侧焊接联接，右端与塔体右侧焊接联接，其开口处均在左进风热管的右储液箱、右进风热管的左储箱的上部。

右进风箱由右进风箱体、右进风热管、右风阀组成。右进风箱体通过前后侧箱体与塔体右侧面铆接联接，前后箱体底部支承在储水池3底部。右风阀支承在右进风箱前后侧箱体上。右进风热管由左储箱、右储箱、右蒸发吸热热管组、工质组成。右储箱右侧与右进风箱体焊接联接，左侧与右蒸发吸热热管组焊接联接，左储箱左侧与塔体焊接联接，右侧与右蒸发吸热热管组焊接联接，工质注入左储箱、右储箱、右蒸发吸热热管组中。

补水系统由补水系统进口、补水管、自动补水装置组成。补水系统进口与补水管之间为焊接联接，补水管与自动补水装置之间为螺纹联接。

电控柜通过电缆、导线与电机、潜水泵和各运行参数、安全监控参数的传感器相联。

本发明有以下优点：

1、去掉横流填料区，大幅减少了占地面积。

2、空调冷却水不再喷淋冷却，通过一体式组合径向热管冷却，传热速度快，热流密度高，换热效率高。空调冷却水的冷却成为一个闭式循环，泵送压力不再与楼层高度有关，只需克服沿程阻力损失，大大减少了泵送电耗。另外，循环水不再受浓缩倍率、沙尘、氧量的侵扰，确保了循环管道系统清洁、高效、高寿命。

3、冷却水可降至28℃以下，使空调制冷系统整体节能20％以上；避开军团菌高发温度区，抑制了军团菌的繁殖；降低了电机负荷，能延长制冷机寿命3-5年；从根本上防止了由于湿热高温引起的制冷机超负荷工作、效率大幅下降、甚至出现停机保护的现象。

4、利用热管技术，将塔内富余的冷量，冷却进塔空气，提高了冷却塔效率。

5、噪声极低。冷却塔的噪声主要是大量冷却水冲击填料片引起的，本冷却塔喷水量不到普通冷却塔的1/10，无冷却水冲击填料片，均是低压喷雾，所以是一种最安静的冷却塔。

附图说明

图1热管负压冷却塔系统结构原理图。

零部件编号：风扇系统1、冷却塔体2、储水池3、水冷却系统4、喷雾系统5、进风系统6、补水系统7、电控柜8、电机1-1、皮带传动装置1-2、风扇1-3、冷却塔出风口2-1、收水器2-2、塔体2-3、塔底板2-4、进水口4-1、进水总管4-2、进水分管4-3、一体式组合径向热管4-4、出水口4-5、出水总管4-6、出水分管4-7、潜水泵5-1、喷雾总管5-2、喷雾支管5-3、喷嘴5-4、左进风箱6-1、右进风箱6-2、左进风箱体6-1-1、左进风热管6-1-2、左风阀6-1-3、左储液箱6-1-2-1、右储液箱6-1-2-2、左蒸发吸热热管组6-1-2-3、冷凝放热热管组6-1-2-4、工质6-1-2-5、右进风箱体6-2-1、右进风热管6-2-2、右风阀6-2-3、左储箱6-2-2-1、右储箱6-2-2-2、右蒸发吸热热管组6-2-2-3、补水系统进口7-1、补水管7-2、自动补水装置7-3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。从图1中可以看出，本热管负压冷却塔由风扇系统1、冷却塔体2、储水池3、水冷却系统4、喷雾系统5、进风系统6、补水系统7、电控柜8组成。风扇系统1用螺栓固定在冷却塔体2的承力构件上，冷却塔体2的承力构件用螺母固定在储水池3内的预埋螺栓上，水冷却系统4、喷雾系统5均通过卡箍和螺栓、螺母固定在冷却塔体2的承力构件上，进风系统6的左进风箱体6-1-1、右进风箱体6-2-1通过前后侧箱体与塔体2-3铆接联接，左进风箱体6-1-1前后底部和右进风箱体6-2-1前后底部直接支承在储水池3底部。补水系统7的自动补水装置7-3与塔体2-3通过法兰螺栓联接。电控柜8通过电缆、导线与电机1-1、潜水泵5-1和各重要运行参数、安全监控参数传感器相联。

风扇系统1由电机1-1、皮带传动装置1-2、风扇1-3组成。电机1-1、风扇1-3通过皮带传动装置1-2相联。

冷却塔体2由冷却塔出风口2-1、收水器2-2、塔体2-3、塔底板2-4组成。冷却塔出风口2-1与塔体2-3焊接联接。收水器2-2与塔体2-3通过螺栓、螺母联接。塔底板2-4由角钢和长条钢板组成。塔底板2-4由多条角钢焊在塔体2-3左右侧面底部，与角钢条垂直方向铺长条钢板，相互间留有适当间隙，通过螺钉固定在角钢上。塔体2-3前侧面、后侧面通过塔底板2-4延伸至储水池3底部。

储水池3除储水外，其底部还是整个冷却塔承力构件的支承基础。

水冷却系统4由进水口4-1、进水总管4-2、进水分管4-3、一体式组合径向热管4-4、出水口4-5、出水总管4-6、出水分管4-7组成。进水口4-1、进水总管4-2、进水分管4-3之间为焊接联接，出水口4-5、出水总管4-6、出水分管4-7之间也为焊接联接，进水分管4-3、出水分管4-7与一体式组合径向热管4-4之间为法兰螺栓联接。

喷雾系统5由潜水泵5-1、喷雾总管5-2、喷雾支管5-3、喷嘴5-4组成。潜水泵5-1、喷雾总管5-2之间为法兰螺栓联接，喷雾总管5-2、喷雾支管5-3、喷嘴5-4之间为焊接联接。

进风系统6由左进风箱6-1、右进风箱6-2组成。左进风箱6-1由左进风箱体6-1-1、左进风热管6-1-2、左风阀6-1-3组成。左进风箱体6-1-1通过前后侧箱体与塔体2-3左侧面铆接联接，前后侧箱体底部直接支承在储水池3底部。左风阀6-1-3支承在左进风箱6-1-1前后侧箱体上。左进风热管6-1-2由左储液箱6-1-2-1、右储液箱6-1-2-2、左蒸发吸热热管组6-1-2-3、冷凝放热热管组6-1-2-4、工质6-1-2-5组成。左储液箱6-1-2-1左侧与左进风箱体6-1-1焊接联接，右侧与左蒸发吸热热管组6-1-2-3焊接联接。右储液箱6-1-2-2右侧与塔体2-3焊接联接，左侧与左蒸发吸热热管组6-1-2-3焊接联接。工质6-1-2-5注入左储液箱6-1-2-1、右储液箱6-1-2-2、左蒸发吸热热管组6-1-2-3中。冷凝放热热管组6-1-2-4左端与塔体2-3左侧焊接联接，右端与塔体2-3右侧焊接联接，其开口处均在左进风热管6-1-2的右储液箱6-1-2-2、右进风热管6-2-2的左储箱6-2-2-1的上部。

右进风箱6-2由右进风箱体6-2-1、右进风热管6-2-2、右风阀6-2-3组成。右进风箱体6-2-1通过前后侧箱体与塔体2-3右侧面铆接联接，前后侧箱体底部直接支承在储水池3底部；右风阀6-2-3支承在右进风箱6-2-1箱体上，右进风热管6-2-2由左储箱6-2-2-1、右储箱6-2-2-2、右蒸发吸热热管组6-2-2-3、工质6-1-2-5组成。右储箱6-2-2-2右侧与右进风箱体6-2-1焊接联接，左侧与右蒸发吸热热管组6-2-2-3焊接联接。左储箱6-2-2-1左侧与塔体2-3焊接联接，右侧与右蒸发吸热热管组6-2-2-3组焊接联接。工质6-1-2-5注入左储箱6-2-2-1、右储箱6-2-2-2、右蒸发吸热热管组6-2-2-3中。

补水系统7由补水系统进口7-1、补水管7-2、自动补水装置7-3组成。补水系统进口7-1、与补水管7-2之间为焊接联接，补水管7-2与自动补水装置7-3之间为螺纹联接。

电控柜8通过电缆、导线与电机1-1、潜水泵5-1和各重要运行参数、安全监控参数传感器相联。

本热管负压冷却塔工作过程如下：首先通过补水系统7向储水池3内放水，达到设定的高度，启动喷雾系统5，开始喷雾，再启动水冷却系统4，冷却水开始循环，将左风阀6-1-3、右风阀6-2-3开至全开位置，启动风扇系统1。在风扇1-3强力抽引下，塔体2-3内水面上升，塔体2-3外侧与储水池3间的水位相应下降，当降至冷却塔底板2-4以下，两侧的空气就会从冷却塔底板2-4离塔体2-3较近的缝隙中窜入塔体2-3内水中，成为气泡，继续向上，离开水面，冲入雾水中。在这一过程中，空气进入水中，气泡的形成和扩大，会吸引大量水分子的蒸发，空气离开水面，冲击着迷漫整个空间的雾滴，加上负压的作用，产生了快速、大量的蒸发、大量的冷量，上升冲过-体式组合径向热管4-4，使流过热管的水，降至28℃以下。再往上升，就会冲过冷凝放热热管组6-1-2-4，使热管中的工质6-1-2-5蒸汽冷凝成液体，流回左蒸发吸热热管组6-1-2-3和右蒸发吸热热管组6-2-2-3中，继续冷却将进入塔体2-3的空气。调节左风阀6-1-3、右风阀6-2-3，可以使塔内的真空度和空气流量达到设定值，使产生的冷量能够满足冷却水达到所需的温度。

Claims (9)

1.一种热管负压冷却塔，其特征在于：它包括风扇系统(1)、冷却塔体(2)、储水池(3)、水冷却系统(4)、喷雾系统(5)、进风系统(6)、补水系统(7)、电控柜(8)；风扇系统(1)用螺栓固定在冷却塔体(2)的承力构件上，冷却塔体(2)的承力构件用螺母固定在储水池(3)内的预埋螺栓上，水冷却系统(4)、喷雾系统(5)均通过卡箍和螺栓、螺母固定在冷却塔体(2)的承力构件上，进风系统(6)的左进风箱(6-1)通过左进风箱体(6-1-1)前后侧箱体与塔体(2-3)左侧面铆接联接，右进风箱(6-2)通过右进风箱体(6-2-1)前后侧箱体与塔体(2-3)右侧面铆接联接，左进风箱体(6-1-1)前后底部和右进风箱体(6-2-1)前后底部直接支承在储水池(3)底部；补水系统(7)的自动补水装置(7-3)与塔体(2-3)通过法兰螺栓联接；电控柜(8)通过电缆、导线与电机(1-1)、潜水泵(5-1)和各运行参数、安全监控参数的传感器相联。

2.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的风扇系统(1)包括电机(1-1)、皮带传动装置(1-2)、风扇(1-3)，电机(1-1)、风扇(1-3)通过皮带传动装置(1-2)相联。

3.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的冷却塔体(2)包括冷却塔出风口(2-1)、收水器(2-2)、塔体(2-3)、塔底板(2-4)，冷却塔出风口(2-1)与塔体(2-3)焊接联接，收水器(2-2)与塔体(2-3)通过螺栓、螺母联接；塔底板(2-4)包括角钢和长条钢板，塔底板(2-4)由多条角钢焊在塔体(2-3)左右侧面底部，与角钢条垂直方向铺长条钢板，相互间留有适当间隙，通过螺钉固定在角钢上，塔体2-3前侧面、后侧面通过塔底板(2-4)延伸至储水池3底部。

4.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的水冷却系统(4)包括进水口(4-1)、进水总管(4-2)、进水分管(4-3)、一体式组合径向热管(4-4)、出水口(4-5)、出水总管(4-6)、出水分管(4-7)，进水口(4-1)、进水总管(4-2)、进水分管(4-3)之间为焊接联接，出水口(4-5)、出水总管(4-6)、出水分管(4-7)之间为焊接联接，进水分管(4-3)、出水分管(4-7)与一体式组合径向热管(4-4)之间为法兰螺栓联接。

5.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的喷雾系统(5)包括潜水泵(5-1)、喷雾总管(5-2)、喷雾支管(5-3)、喷嘴(5-4)，潜水泵(5-1)、喷雾总管(5-2)之间为法兰螺栓联接，喷雾总管(5-2)、喷雾支管(5-3)、喷嘴(5-4)之间为焊接联接。

6.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的进风系统(6)包括左进风箱(6-1)、右进风箱(6-2)；左进风箱(6-1)包括左进风箱体(6-1-1)、左进风热管(6-1-2)、左风阀(6-1-3)；左进风箱体(6-1-1)通过前后侧箱体与塔体(2-3)左侧面铆接联接，前后侧箱体底部直接支承在储水池3底部；左风阀(6-1-3)支承在左进风箱前后侧箱体上；左进风热管(6-1-2)包括左储液箱(6-1-2-1)、右储液箱(6-1-2-2)、左蒸发吸热热管组(6-1-2-3)、冷凝放热热管组(6-1-2-4)、工质(6-1-2-5)，左储液箱(6-1-2-1)左侧与左进风箱体(6-1-1)焊接联接，右侧与左蒸发吸热热管组(6-1-2-3)焊接联接；右储液箱(6-1-2-2)右侧与塔体(2-3)焊接联接，左侧与左蒸发吸热热管组(6-1-2-3)焊接联接；工质(6-1-2-5)注入左储液箱(6-1-2-1)、右储液箱(6-1-2-2)、左蒸发吸热热管组(6-1-2-3)中，冷凝放热热管组(6-1-2-4)左端与塔体(2-3)左侧焊接联接，右端与塔体(2-3)右侧焊接联接，其开口处均在左进风热管(6-1-2)的右储液箱6-1-2-2、右进风热管(6-2-2)的左储箱(6-2-2-1)的上部。

7.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的右进风箱(6-2)包括右进风箱体(6-2-1)、右进风热管(6-2-2)、右风阀(6-2-3)，右进风箱体(6-2-1)通过前后侧箱体与塔体(2-3)右侧面铆接联接，前后侧箱体底部直接支承在储水池3底部；右风阀(6-2-3)支承在右进风箱(6-2-1)前后侧箱体上；右进风热管(6-2-2)包括左储箱(6-2-2-1)、右储箱(6-2-2-2)、右蒸发吸热热管组(6-2-2-3)、工质(6-1-2-5)，右储箱(6-2-2-2)右侧与右进风箱体(6-2-1)焊接联接，左侧与右蒸发吸热热管组(6-2-2-3)焊接联接，左储箱(6-2-2-1)左侧与塔体(2-3)焊接联接，右侧与右蒸发吸热热管组(6-2-2-3)组焊接联接，工质(6-1-2-5)注入左储箱(6-2-2-1)、右储箱(6-2-2-2)、右蒸发吸热热管组(6-2-2-3)中。

8.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的补水系统(7)包括补水系统进口(7-1)、补水管(7-2)、自动补水装置(7-3)，补水系统进口(7-1)与补水管(7-2)之间为焊接联接，补水管(7-2)与自动补水装置(7-3)之间为螺纹联接。

9.按照权利要求1所述的热管负压冷却塔，其特征在于：所述的电控柜(8)通过电缆、导线与电机(1-1)、潜水泵(5-1)和各运行参数、安全监控参数的传感器相联。