CN103697719A - 一种并联多支路冷却水分配与调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多支路冷却水分配与调节系统，所述系统包括形成回路的冷却水源、冷却水供水干路和冷却水回水干路，适于冷却多个需要冷却的部件，所述系统还包括：分水箱，所述分水箱与所述冷却水供水干路连通；以及多个并联的冷却水供水支路，每个冷却水供水支路在一端与所述分水箱连通，并且在另一端与所述多个需要冷却的部件中的对应一个连通，其中，所述多个并联的冷却水供水支路的每一个上都设有支路调节阀和支路流量计。

Description

一种并联多支路冷却水分配与调节系统

技术领域

本发明涉及冷却水供应系统，并且更具体地涉及一种并联多支路冷却水分配与调节系统。

背景技术

冷却水作为一种热量交换工质，在日常生活中，特别是在建筑工业、动力工程和暖通空调等领域是很常见的。冷却水通过供应系统实现冷却水供应和热量交换，满足工业生产、办公和日常生活等需要。

因此，冷却水供应系统是一种常用的热量交换系统。现有技术普遍采用供水管路和回水管路及相应设备构成冷却水供应系统。在冷却水供应系统设计过程中，管路上一般设置有调节阀和流量计，调节阀用于调节冷却水流量，流量计用于对冷却水流量进行监测和测量。来自冷却水源的冷却水通过供水管路进入目标冷却设备或冷却部件，并从这些目标冷却设备或冷却部件中吸收热量而被加热到较高温度，目标冷却设备或冷却部件因此被冷却。随后，被加热的冷却水通过返回管路排出并回到冷却水源，完成一个循环。冷却水源可以包括例如换热器、冷却塔或制冷机等制冷换热设备，被加热的冷却水在这里被重新冷却到较低温度，从而开始新的循环。

随着需要冷却的设备和部件的设计结构以及冷却性能需求日趋多样、复杂，单一的冷却水供应系统已经无法同时满足多个系统设备或部件的冷却，特别是对于需要冷却的设备或部件的分部分冷却，需要对供应的冷却水进行分配且要求各分配支路具有可调节的功能。同时，由于存在独立的多个部分的冷却水分布，因此，必须考虑改进或优化相应的流量和温度缓冲方法，以避免系统中出现工质流动冲击和温度混合不均匀的情况，从而降低对提供冷却水的外部制冷换热设备的性能要求。

现有技术的冷却水供应系统主要采用设置在管路上的少量调节阀来实现调节功能，并且通过设置在关键管路上的流量计对流量进行监测。现有技术的冷却水供应系统虽然已经具有了冷却水的基本供给和调节功能，但是，无法满足用于需要冷却的部件的分部分的冷却水供给需求，在这种冷却水供给需求中，需要对冷却水进行分配且要求各分配支路具有可调节的工作条件。

现有技术的冷却水供应系统有时使用中间水箱来存储工质，中间水箱提供一定的工质流动冲击缓冲功能，但是这种中间水箱较难满足在冷却水需要分配并且各支路具有独立可调节情况下的冷却水工质的收集，也较难实现对工质流动冲击的缓解作用。在各支路温度差较大的情况下，现有技术的冷却水供应系统也可能存在被加热的返回冷却水混合效果差且不均匀，甚至可能影响回水管路的温度，导致进入冷却水源的工质物性波动剧烈，进而引起外部换热设备工作性能扰动，影响设备性能。

发明内容

为了解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种多支路冷却水分配与调节系统，其采用如下的技术方案：所述系统包括形成回路的冷却水源、冷却水供水干路和冷却水回水干路，适于冷却多个需要冷却的部件，所述系统还包括：分水箱，所述分水箱与所述冷却水供水干路连通；以及多个并联的冷却水供水支路，每个冷却水供水支路在一端与所述分水箱连通，并且在另一端与所述多个需要冷却的部件中的对应一个连通，其中，所述多个并联的冷却水供水支路的每一个上都设有支路调节阀和支路流量计。

通过在管路系统中设置分水箱、多个并联的冷却水供水支路以及设置在每个供水支路上的调节阀和流量计，就能实现在冷却水进入需要冷却的部件之前对冷却水的分配，实现对冷却水分配的按需调节，满足均匀和不均匀的支路冷却水流量供给，从而满足需要冷却的设备或部件的分部分对冷却水供应的特别需求，同时分水箱还可以缓解供水干路的工质流动冲击。

作为本发明的多支路冷却水分配与调节系统的进一步发展，该系统还包括集水箱，所述集水箱与所述冷却水回水干路连通；以及多个并联的冷却水回水支路，每个冷却水回水支路在一端与所述集水箱连通，并且在另一端与所述多个需要冷却的部件的对应一个连通。

利用集水箱对独立的各回水支路冷却水进行收集并混合，不仅能够缓解各回水支路的流动冲击，还可以加强返回冷却水的混合效果，降低回水管路的温度波动以及对外部制冷换热设备的影响。

进一步地，所述冷却水供水干路和/或冷却水回水干路上设有干路流量计和干路调节阀。

所述干路流量计和所述支路流量计均可以是下述类型中的一种：涡街流量计、质量流量计、差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计。所述干路调节阀和所述支路调节阀均可以是下述类型中的一种：球阀、闸阀和蝶阀。

作为本发明的一个优选实施例，所述分水箱和集水箱每一个都包括设在箱体顶部上的一个孔以连接所述冷却水供水干路或冷却水回水干路，并且包括设在箱体的相对底部上的多个孔以与所述多个并联的冷却水供水支路或所述多个并联的冷却水回水支路中的对应一个连接。

所述分水箱和/或集水箱内设有至少一个挡板，所述挡板上能够选择性地设有流出孔。

作为本发明的一个优选实施例，所述分水箱和集水箱每个内都设有三个挡板，分别布置在箱体的相对两侧上，形成交叉形状，其中，不相邻的两个挡板上设有多个流出孔。

所述冷却水源包括换热器、制冷机或冷却塔。

可选地，所述分水箱和集水箱具有相同的结构。

下面参考附图对本发明作更加详细的说明。

附图说明

图1是根据本发明的多支路冷却水分配与调节系统的一个优选实施例的示意图；

图2是图1所示分水箱的一个实施例的透视图；

图3是图2所示分水箱的立视图；

图4是图2所示分水箱的另一立视图；以及

图5是图2所示分水箱的仰视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的多支路冷却水分配与调节系统的一个优选实施例。如图1所示，该多支路冷却水分配与调节系统1包括冷却水源10，供水干路11，分水箱13，多个并联的供水支路14，需要冷却的部件15，多个并联的回水支路16，和回水干路12，顺次连接形成完整的回路。

冷却水源10可以包括换热器、制冷机或冷却塔等，用于将被加热的冷却水或补充的冷却水冷却到适于供应的温度。

供水干路11在一端连接到冷却水源10，以从冷却水源接收冷却水，并且在另一端连接到分水箱，以将冷却水传递到分水箱中。供水干路11上设有调节阀111和流量计112。调节阀111可以是如下类型中的任一种：球阀、闸阀和蝶阀。这些类型的阀都是现有技术中已知的，因此在此省略对它们的详细描述。流量计112则可以在如下类型中选择：涡街流量计、质量流量计、差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计。同样地，这些类型的流量计也都是现有技术中已知的，在此不再赘述。

回水干路12在一端连接到冷却水源10，并在另一端连接到集水箱17，用于将集水箱17中的经混合后的冷却水返回到冷却水源10。回水干路12上也设有调节阀122和流量计121。同样地，调节阀122可以是球阀、闸阀和蝶阀中的任一种。流量计121可以是在以下类型中选择：涡街流量计、质量流量计、差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计。

供水干路11和回水干路12上的调节阀用来调节干路上的冷却水供应流量，而干路上的流量计则用来监测干路上的冷却水流量。

分水箱13在顶部与供水干路11连通，在底部则与多个并联的供水支路14连通。分水箱13可以采用现有技术中常用的水箱，也可以是为本发明专门设计的水箱。分水箱除了提供存储功能外还能够缓冲流入的冷却水，以便提供基本相似的入口冷却水温度条件。

图2-图5描绘了为本发明专门设计的水箱的一个实施例。参考图2至图5，水箱13呈长方体形，在箱体的项部设有一个孔133，用于连接供水干路11，而在相对的底部则设有多个相对小的孔131，以分别与多个供水支路14中的对应一个连接。在当前的实施例中，孔131共有6个，相应地，供水支路14也是6个。当然，在其它实施例中，孔131的数目可以根据实际需要来选择，例如，4个，5个或更多。

在水箱13的内部还布置有3个挡板132，其中一个挡板布置在水箱的一侧上，而另外两个布置在相对的一侧上，如图3所示，挡板彼此之间间隔开，并且一侧上的挡板与另一侧上的挡板交替布置，形成交叉状。替代地，在其它的实施例中，挡板的数目根据需要可以更多或更少。挡板能够缓解冷却水进入水箱时带来的冲击，进而减少对供水支路流量的扰动。

替代地或附加地，在一个或多个挡板上可以设置多个流出孔，例如在图2所示的实施例中，最上面的挡板和最下面的挡板上分别设置了6个流出孔321，这样有利于冷却水的混合，提供更加匀质的冷却水。

每个供水支路14在一端连接到分水箱13的对应一个孔131上，并且其上都设有调节阀141和流量计142。调节阀可以是球阀、闸阀和蝶阀中的任一种，流量计则可以是以下类型中的任一种：涡街流量计、质量流量计、差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计。这样就可以实现每个供水支路的独立调节功能，既能满足均匀的支路冷却水流量需求又能满足不均匀的支路冷却水流量需求。

每个供水支路14在另一端连接到需要冷却的部件15的一个对应冷却水入口。需要冷却的部件15可以是多个独立的部件，也可以是一个部件的多个独立的部分。

通过每个供水支路14提供到需要冷却的部件15中的冷却水吸收了需要冷却的部件15的热量，从而冷却了部件15，并且自身由于吸收了热量而被加热到更高的温度。

对于需要冷却的部件15，还设有多个冷却水出口，每个冷却水出口都对应一个冷却水入口。

每个冷却水出口还对应一个冷却水回水支路16。因此，有多少冷却水供水支路14，就有多少冷却水回水支路16。

每个冷却水回水支路16在一端与需要冷却的部件15的一个对应冷却水出口连接，并且在另一端与集水箱17连接，从而使被加热的冷却水通过每个冷却水回水支路16流到集水箱17中。

由于需要冷却的部件的独立性和冷却需求的差异性，因此从每个独立需要冷却的部件流出来的冷却水的回水温度可能会出现显著的不同。通过为每个独立的需要冷却的部件或需要冷却的部件的独立部分设置独立的冷却水回水支路以及相配的集水箱，在现有技术中回水汇集时可能出现的局部换热现象（极端情况下会使热量反向传递到温度较低的被冷却部件）就能避免。

集水箱17可以采用现有技术的水箱，也可以采用上述专门设计的分水箱的结构。例如，集水箱17采用与分水箱13一样的结构，如图3所示，在集水箱17的底部设有6个较小的孔，以与冷却水回水支路16中的相应一个的端部连接，而在集水箱的顶部则设有唯一的孔，该孔与底部的孔相比较大，并与冷却水回水干路12的一端连接。来自被冷却部件15的被加热冷却水经由每个支路16流到集水箱17中，并在集水箱17中混合。同分水箱类似，集水箱17不仅能提供存储和混合功能，而且能够缓解冷却水流动产生的波动冲击。

源自冷却水源10的冷却水依次流经冷却水供水干路11、分水箱13和各平行支路14至需要冷却的部件15，并经过与需要冷却的部件换热后被加热到较高温度的冷却水，被加热的冷却水随后依次流经各平行回水支路16、集水箱17、冷却水回水干路12而回到冷却水源10，例如进入制冷换热设备中。在制冷换热设备中，被加热的冷却水被冷却到较低温度的冷却水，然后再流入冷却水供水干路11，继而开始下一个冷却水循环。

这种并联多支路冷却水分配与调节系统是针对现有冷却水供给、分配与调节系统的不足以及动力系统的热源冷却需求（特别是并联工作模式下的多支路冷却水均匀供给与调节需求）提出的。通过设置在干路和支路上的调节阀进行调节，可以实现冷却水分配按需调节，满足均匀和不均匀支路冷却水流量供给，以及不同干路流量冷却水供给，使得系统具有较好的参数调节能力和较宽的适用范围。

并联设计的各支路分别设置了调节阀和流量计，具有各支路调节和流量监测功能，能够实现不同支路的独立调节，使得冷却水供应系统流量范围更宽，可以根据需要选择开启不同数量的支路并对各支路流量进行独立的调节。利用分水箱和集水箱的混合和缓冲，也可以有效避免各支路流量调节过程中的相互扰动。

尽管此处公开的发明形式是由目前优选的实施例构成，但是许多其它的形式也是可能的。本文没有意图提及本发明所有可能的等同形式或者衍生物。要理解的是本文使用的术语仅仅是描述性的，而非限制性的，且在没有违背本发明的精神和范围的情况下可以作出各种改变。

Claims (10)

1. 一种多支路冷却水分配与调节系统，所述系统包括形成回路的冷却水源、冷却水供水干路和冷却水回水干路，适于冷却多个需要冷却的部件，其特征在于，所述系统还包括：

分水箱，所述分水箱与所述冷却水供水干路连通；以及

多个并联的冷却水供水支路，每个冷却水供水支路在一端与所述分水箱连通，并且在另一端与所述多个需要冷却的部件中的对应一个连通，其中，所述多个并联的冷却水供水支路的每一个上都设有支路调节阀和支路流量计。

2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括：

集水箱，所述集水箱与所述冷却水回水干路连通；以及

多个并联的冷却水回水支路，每个冷却水回水支路在一端与所述集水箱连通，并且在另一端与所述多个需要冷却的部件的对应一个连通。

3. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述冷却水供水干路和/或冷却水回水干路上设有干路流量计和干路调节阀。

4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述干路流量计和所述支路流量计均可以是下述类型中的一种：涡街流量计、质量流量计、差压流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计。

5. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述干路调节阀和所述支路调节阀均可以是下述类型中的一种：球阀、闸阀和蝶阀。

6. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分水箱和集水箱每一个都包括设在箱体顶部上的一个孔以连接所述冷却水供水干路或冷却水回水干路，并且包括设在箱体的相对底部上的多个孔以与所述多个并联的冷却水供水支路或所述多个并联的冷却水回水支路中的对应一个连接。

7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分水箱和/或集水箱内设有至少一个挡板，所述挡板上能够选择性地设有流出孔。

8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分水箱和集水箱每个内都设有三个挡板，分别布置在箱体的相对两侧上，形成交叉形状，其中，不相邻的两个挡板上设有多个流出孔。

9. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述冷却水源包括换热器、制冷机或冷却塔。

10. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述分水箱和集水箱具有相同的结构。

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