CN103776276B - 逆流式闭式冷却塔 - Google Patents

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姚金海
王悦
段永红
大高诚
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烟台荏原空调设备有限公司
荏原冷热系统株式会社
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Abstract

本发明逆流式闭式冷却塔涉及一种热交换设备,特别是涉及一种用于防止在出风口成雾的闭式冷却塔。其目的是为了提供一种能够在冬季运行时减轻或消除出风口白雾、降低进风口百叶窗挂冰风险、便于节约用水的逆流式闭式冷却塔。本发明逆流式闭式冷却塔包括塔体(1)、风机(2)、收水器(3)、布水装置、第一换热器(5)、填料(6)、集水槽(7)、进风百叶(8)、第二换热器(9)和总集水管(42);布水装置包括若干根布水管(41),各布水管在塔体内彼此平行地自中间向两边分布或各布水管在塔体内自中心向外围分布,布水管下侧壁上均设若干个布水喷头(411);布水管均各自通过一可调节流量的阀门(43)与总集水管相连接。

Description

逆流式闭式冷却塔
技术领域
[0001] 本发明涉及一种热交换设备,特别是涉及一种用于防止在出风口成雾的闭式冷却
+Pt O
背景技术
[0002] 冷却塔是一种将工业生产或制冷工艺过程中产生的废热散入大气的设备,其能将携带余热的待冷却介质(通常为水)在塔内与空气进行热交换,把介质的热量传输给空气并散入大气,从而对介质进行降温。冷却塔在空调冷却、冷冻、塑胶化工等行业有广泛的应用。冷却塔一般主要由填料(亦称散热材)、配水系统、通风设备、空气分配装置(如入风口百叶窗、导风装置、风筒等)、挡水器(或收水器)和集水槽(或集水池)等构成。现有的冷却塔在冬季运行常具有以下缺陷:
[0003] 1、由于冷却塔出风口排出的一般是饱和热空气,饱和热空气遇冷会形成白雾,所以冷却塔在冬季运行时出风口出现白雾的现象较为普遍。这些白雾对冷却塔周围环境的影响比较大,可能导致冷却塔附近地面结冰,产生一定的安全隐患,另外,这些白雾也会溶解空气中的离子,使之呈酸性或碱性而腐蚀附近的物体。
[0004] 2、现有的冷却塔一般按照夏季湿球温度设计,在冬季使用时,由于外界环境温度降低,若冷却塔仍保持全负荷运行,则其实际冷却能力超过了所需要的能力,会造成水资源和能源的大量浪费。
[0005] 3、在一些比较寒冷的地区,带有进风口百叶窗的冷却塔在进风百叶处常出现挂冰现象,这一般是由于其未对喷淋水的喷淋区域进行控制,导致水流到或者溅到进风百叶处而结冰,这样容易容易堵塞风道。
[0006] 闭式冷却塔是冷却塔中的一种,其一般都具有前述的缺陷。申请号为201120577079.6、授权公告号为CN202470811U、授权公告日为2012年10月3日的中国实用新型专利公开了一种节水环保型冷却塔,其在位于布水器上方的塔体侧壁上设置进风口,通过空气混合冷凝器将来自塔外的干空气和塔体内上行的湿空气进行混合来减轻出风口的白雾现象,其为了达到减轻白雾的目的而采用的构造较为复杂,干湿空气的混合是在风筒下方的空间内完成的,混合的时间短,易造成混合不均匀的情况,另外,其不能改变冬季喷淋水的水量,起不到明显的节水效果,而其冬季运行时进风口百叶窗可能挂冰的问题也没有给予解决办法。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够在冬季运行时减轻或消除出风口白雾、降低进风口百叶窗挂冰风险、便于节约用水的逆流式闭式冷却塔。
[0008] 本发明逆流式闭式冷却塔,包括塔体,所述塔体内自上而下分别设有风机、收水器、布水装置、第一换热器、填料和集水槽,塔体的侧壁上设有进风口,进风口位于所述填料和集水槽之间,进风口处设有进风百叶,其中:
[0009] 所述塔体内还设有第二换热器,第二换热器位于所述风机和收水器之间,第二换热器与所述第一换热器相连通;
[0010] 所述布水装置包括若干根布水管,各布水管在所述塔体内彼此平行地自中间向两边分布或者各布水管在所述塔体内自中心向外围分布,每根布水管的下侧壁上均沿着该布水管的延伸方向分立地设有若干个布水喷头;
[0011 ] 还包括总集水管,每根布水管均各自通过一个可调节流量的阀门与所述总集水管相连接。
[0012] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述各布水管均沿前后方向设置,所述第一换热器包括进水口室、出水口室和若干根沿前后方向平行设置的换热管,各换热管的两端分别与所述进水口室和出水口室连通,还包括若干块沿竖直方向设置的隔板,所述各隔板自左向右依次位于各换热管之间。
[0013] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述各布水管呈圆环形,所述第一换热器包括进水口室、出水口室和若干根螺旋线形换热管,各螺旋线形换热管的两端分别与所述进水口室和出水口室连通,各螺旋线形换热管彼此由里向外依次嵌套,还包括若干个沿竖直方向设置的圆筒形隔筒,所述各圆筒形隔筒自里向外依次位于各螺旋线形换热管之间。
[0014] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述第二换热器与第一换热器之间的连接关系为串联或者并联。
[0015] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述总集水管和阀门位于所述塔体之外。
[0016] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述阀门为电磁阀或者电动阀。
[0017] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述电磁阀或电动阀根据冷却水温度或者环境温度进行控制。
[0018] 本发明逆流式闭式冷却塔,其中所述第一换热器和第二换热器采用的换热管均为不锈钢翅片管。
[0019] 本发明逆流式闭式冷却塔与现有技术不同之处在于本发明逆流式闭式冷却塔的布水装置包括若干根布水管,各布水管在塔体内彼此平行地自中间向两边分布或者各布水管在塔体内自中心向外围分布,通过与各布水管相连的可调节流量的阀门,使用者可以在外界湿球温度降低时,依次由外向里关小直至关闭阀门,使得填料中只有位于中间的部分淋到喷淋水,由于填料的外侧部分相对干燥,所以位于塔体侧壁上的进风百叶处淋到或溅到水的可能性降低,从而能够降低进风百叶的挂冰风险。同时,由于填料中位于外侧的部分相对干燥,所以在塔体内能够分别形成干空气和湿空气,干湿空气经过第二换热器和风机后进行加热和混合,形成不饱和空气排出,能够减轻或消除出风口出的白雾现象。由于可以调节喷淋水的水量,在冬季时可以在满足冷却性能的同时降低蒸发消耗,所以可以节约用水。
[0020] 下面结合附图对本发明逆流式闭式冷却塔作进一步说明。
附图说明
[0021]图1为本发明逆流式闭式冷却塔第一个实施例的正视剖视图;
[0022]图2为本发明逆流式闭式冷却塔第一个实施例的俯视图;
[0023]图3为本发明逆流式闭式冷却塔第二个实施例的正视剖视图;
[0024] 图4为图3的A-A剖视图;
[0025]图5为本发明逆流式闭式冷却塔第三个实施例的俯视图;
[0026]图6为本发明逆流式闭式冷却塔第三个实施例中螺旋线型换热管及圆筒形隔筒的立体示意图。
具体实施方式
[0027] 如图1所示,与现有技术一样,本发明逆流式闭式冷却塔第一个实施例包括塔体1,塔体I内自上而下分别设有风机2、收水器3、布水装置、第一换热器5、填料6和集水槽7,塔体I的侧壁上设有进风口,进风口位于填料6和集水槽7之间,进风口处设有进风百叶8,与现有技术不同的是:塔体I内还设有第二换热器9,第二换热器9位于风机2和收水器3之间,第二换热器9与第一换热器5相连通,另外本实施例中的布水装置包括十根布水管41,各布水管41在塔体I内彼此平行地自中间向两边分布,每根布水管41的下侧壁上均沿着该布水管41的延伸方向分立地设有若干个布水喷头411,参见图2,还包括总集水管42,每根布水管41均各自通过一个可调节流量的阀门43与总集水管42相连接(图2中只示出了五根布水管,其他的布水管和阀门未示出)。
[0028] 下面说明本实施例的使用方法和工作工程。在使用时,第一换热器5与第二换热器9内流通待冷却介质(本实施例中的待冷却介质为水),在夏季时本实施例全负荷运行,待冷却介质在流过各换热器后的温度等于设计温度,伴随冬季的到来,外界湿球温度降低,待冷却介质在流过各换热器后的温度将小于设计温度,即冷却塔的冷却能力超过了需要的能力,这时伴随着外界湿球温度的逐渐降低,依次从最外侧向最内侧关小直至彻底关闭各阀门43。即最先关小直至彻底关闭位于最左侧和最右侧的阀门,当外界湿球温度继续下降时,再由外向里依次关小直至彻底关闭各阀门。参见图1,在关闭一些与左侧和右侧的布水管41相连的阀门后,塔体I内的左侧和右侧将留有一些空间没有喷淋水,即第一换热器5中只有虚线框以内的部分管段才会淋到喷淋水,这样,由于喷淋水的重力作用,填料6的中间部分充盈着喷淋水而左侧和右侧的部分将保持相对干燥。于是,水流到或溅到进风百叶8上的可能性将变小(随着两侧关闭的阀门越多,这种可能性越来越小),这样到冬季时,进风百叶8上挂冰的风险将很低。另一方面,外界空气经进风百叶8进入后,分别经过填料6的干燥部分和湿润部分,经过干燥部分的空气将保持干燥而上行,经过湿润部分的空气将变得湿润而上行。在经过第二换热器9时,干空气和湿空气将被继续加热,由于离风机2较近,干空气和湿空气会在流经第二换热器9的管段间隙和流经风机2时进行混合,这样在出风口排出的空气将为不饱和空气,于是达到防止形成白雾的目的。
[0029] 本实施例中,第二换热器9既可以是串联至与第一换热器5,也可以是并联至第一换热器5。需要根据冷却水温度条件及流量条件区分使用串联流程和并联流程。例如,冷却能力相同,而冷却水温差大时冷却水流量就会减少。此时采用串联流程性能更好。相反,冷却水温差小则冷却水流量就会变大,如果采用串联则压损就会太大,因此此时采用并联更好。参见图2,本实施例中的总集水管42和阀门43位于塔体I之外,这样的好处是便于使用者对阀门43进行操作,便于使用者对冷却塔进行维护和检修。本实施例中阀门43既可以是手动的阀门,也可以是电磁阀或者电动阀。自动调节冷却水流量时,要使用电磁阀或者电动阀。电磁阀和电动阀根据各自特点不同应用于不同的工况。电磁阀是靠磁力动作,驱动力小,如果阀座上有异物就会存在不能完全关死的问题;而且也存在只能对应小口径配管的问题。电动阀是利用电机驱动,其驱动力大,即使阀座上有些小异物,也能完全关死。但适用小配管的电动阀很少,大部分都用于大口径。综上所述,要根据配管尺寸及设计要求区分使用电磁阀和电动阀。本实施例中第一换热器5和第二换热器9采用的换热管均为不锈钢翅片管,第一换热器5和第二换热器9采用的换热管还可以为光滑管、波纹管和其他类的翅片管,如阳极氧化铝翅片管。
[0030] 如图3所示,本发明逆流式闭式冷却塔第二个实施例与第一个实施例的不同之处在于:参见图4,本实施例的第一换热器5包括进水口室51、出水口室52和120根沿前后方向平行设置的换热管53,各换热管53的两端分别与进水口室51和出水口室52连通,还包括9块沿竖直方向设置的隔板54,各隔板54自左向右依次位于各换热管53之间。参见图3,这样9块隔板将填料6上方的空间分成了 10个区间,分别对应着10根沿前后方向设置的布水管。由于隔板54的阻挡,上行的干空气和湿空气将在各自的隔离区间内上行,不会相互混合。本实施例中去掉隔板的话实际上干空气和湿空气相互混合的情况也不明显,因为搅动上行气流的因素并不多,干湿空气只会在分界线附近进行少量的混合。而加上隔板时能够杜绝干湿空气在流经第一换热器5的管间间隙时混合。
[0031] 如图5所示,本发明逆流式闭式冷却塔第三个实施例与之前的实施例不同之处在于:本实施例中各布水管41呈圆环形,各布水管41在塔体I内自中心向外围分布,第一换热器5包括进水口室、出水口室和若干根螺旋线形换热管53'(参见图6),各螺旋线形换热管53^的两端分别与进水口室和出水口室连通(进水口室和出水口室在图5和图6中未示出),参见图6,各螺旋线形换热管53'彼此由里向外依次嵌套,还包括若干个沿竖直方向设置的圆筒形隔筒54',各圆筒形隔筒54'自里向外依次位于各螺旋线形换热管53'之间。本实施例的使用方法和工作原理与前述的实施例相似,也是伴随外界湿球温度的降低,逐渐关小直至彻底关闭与最外侧的布水管相连的阀门,圆筒形隔筒54'的作用与第二个实施例中隔板的作用相同,均起隔离出不同区间的作用。
[0032] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种逆流式闭式冷却塔,包括塔体(I ),所述塔体(I)内自上而下分别设有风机(2)、收水器(3)、布水装置、第一换热器(5)、填料(6)和集水槽(7),塔体(I)的侧壁上设有进风口,进风口位于所述填料(6 )和集水槽(7 )之间,进风口处设有进风百叶(8 ),其特征在于: 所述塔体(I)内还设有第二换热器(9),第二换热器(9)位于所述风机(2)和收水器(3)之间,第二换热器(9)与所述第一换热器(5)相连通; 所述布水装置包括若干根布水管(41 ),各布水管(41)在所述塔体(I)内彼此平行地自中间向两边分布或者各布水管(41)在所述塔体(I)内自中心向外围分布,每根布水管(41)的下侧壁上均沿着该布水管(41)的延伸方向分立地设有若干个布水喷头(411); 还包括总集水管(42),每根布水管(41)均各自通过一个可调节流量的阀门(43)与所述总集水管(42)相连接。
2.根据权利要求1所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述各布水管(41)均沿前后方向设置,所述第一换热器(5)包括进水口室(51)、出水口室(52)和若干根沿前后方向平行设置的换热管(53 ),各换热管(53 )的两端分别与所述进水口室(51)和出水口室(52 )连通,还包括若干块沿竖直方向设置的隔板(54),所述各隔板(54)自左向右依次位于各换热管(53)之间。
3.根据权利要求1所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述各布水管(41)呈圆环形,所述第一换热器(5)包括进水口室、出水口室和若干根螺旋线形换热管(53'),各螺旋线形换热管(53')的两端分别与所述进水口室和出水口室连通,各螺旋线形换热管(53')彼此由里向外依次嵌套,还包括若干个沿竖直方向设置的圆筒形隔筒(54'),所述各圆筒形隔筒(54')自里向外依次位于各螺旋线形换热管(53')之间。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述第二换热器(9)与第一换热器之间的连接关系为串联或者并联。
5.根据权利要求4所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述总集水管(42)和阀门(43 )位于所述塔体(I)之外。
6.根据权利要求5所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述阀门(43)为电磁阀或者电动阀。
7.根据权利要求6所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述电磁阀或电动阀根据冷却水温度或者环境温度进行控制。
8.根据权利要求7所述的逆流式闭式冷却塔,其特征在于:所述第一换热器(5)和第二换热器(9)采用的换热管均为不锈钢翅片管。
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