CN104174490A - 基于高压静电的热源塔收液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高压静电的热源塔收液装置，包括收液单元和电控单元，收液单元包括进气格栅、W型正电极板、W型负电晕框架、主体框架和出气格栅。电控单元包括高压直流电源、电路保护模块、门限位开关，控制模块、进气含液检测器、收液效果检测器。本发明装置利用了液滴在高压直流电场中的荷电及定向移动，直接对气流中的液滴进行捕集，同时W型流道可以使液滴在惯性力作用下撞击极板强化捕集效果，提高收液效率，减少循环溶液的飘失。

Description

基于高压静电的热源塔收液装置

 

技术领域

本发明属于制冷空调热泵技术领域，涉及一种基于高压静电的热源塔收液装置。

 

背景技术

热源塔热泵是一种新型的建筑冷热源方案，能够通过一套机组同时解决建筑物夏季供冷、冬季供热的需求，相比现有的冷水机组+锅炉方案，它具有设备利用率高，不消耗一次能源，综合效率高等优点；相比空气源热泵方案，它夏季可实现水冷冷水机组的高效，同时冬季不存在结霜问题；相比水/地源热泵方案，热源塔热泵具有初投资小，不受地理/地质条件限制等优点。

热源塔是热源塔系统中的关键设备，在冬季供热时利用溶液在热源塔内与空气进行热质交换，从空气中吸收热量作为热泵的低位热源。在夏季制冷时，热源塔的功能相当于冷却塔，热源塔中的工作介质为水，水在热源塔在与空气换热，通过自身的部分蒸发，将冷凝热散入大气中，使得冷却水温度降低。热源塔的布液均匀与否是影响热源塔冬、夏季换热性能的重要因素，而在热源塔布液时，存在液滴与填料碰撞破碎飞溅，以及在换热时溶液/水与空气的直接接触，都不可避免使空气流出热源塔时，空气中带有小液滴，形成飘液，因此，必须采取相应的收液措施，减少溶液/水资源消耗，保护环境，提高能效。

现有常用的收液方式有惯性式收液和旋风式收液器，惯性式收液主要是依靠惯性碰撞和直接拦截机理达到气液分离的目的，对收取大直径液滴有效，整体收液效果较差。旋风式收液器主要利用离心分离的原理进行收液，效果较惯性式有较大提高，但压降大，投资高。 

因此，如何解决传统收液方法压降大，效果差，能耗高等问题，设计一种高效的收液装置成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种解决热源塔运行时的飘液问题，同时实现压降小，收液效率高，能耗低，结构紧凑的基于高压静电的热源塔收液装置。       

技术方案：本发明的基于高压静电的热源塔收液装置，包括收液单元和电控单元。收液单元包括主体框架、设置在所述主体框架一侧面的进气格栅、设置在相对应的另一侧面的出气格栅、平行等间距设置在主体框架中的多组W型正电极板、设置在相邻两组W型正电极板之间的W型负电晕框架，所述W型负电晕框架由顶端的W型导线、位于底端的绝缘固定支架，以及连接所述W型导线和绝缘固定支架的端部和折角的竖直不锈钢电晕线构成；所述主体框架的底板设置有坡度，底板较低的一端设置有倾斜收液槽。电控单元包括门限位开关、高压直流电源、连接在所述高压直流电源上用以控制电源开启和电压大小的控制模块、设置在进气格栅处的进气含液检测器和设置在出气格栅处的收液效果检测器，所述进气含液检测器和收液效果检测器的信号输出端均与控制模块连接；所述收液单元中的W型正电极板均与高压直流电源的正极连接，W型负电晕框架顶端的W型导线均通过门限位开关与高压直流电源的负极连接。

本发明的优选方案中，收液单元为多个，所有收液单元共同与一个电控单元连接，多个收液单元上下叠加，主体框架的端部设置有连通上下倾斜收液槽的竖直排液管和位于竖直排液管底端的排液孔。

本发明的优选方案中，控制模块根据进气含液检测器和收液效果检测器的反馈信号，实时控制高压直流电源的开启和输出电压；所述门限位开关与热源塔维修门相连，维修门的开启能够切断电路，保证安全。

本发明的优选方案中，主体框架上部和下部都设置有卡槽，所述W型负电晕框架和W型正电极板的顶端均设置有上固定支架，底端均设置有下固定支架，二者分别通过上固定支架和下固定支架插入卡槽内。

本发明的优选方案中，高压直流电源的负极与门限位开关之间串联有电路保护模块。

本发明的优选方案中，主体框架由绝缘材料制成，上下端面均含有一定间距的卡槽，其中上端面卡槽水平，下端面卡槽倾斜角5°，框架左侧有倾斜的收液槽，槽的端部设有排液孔，收集的溶液沿下端面流入收液槽，并于排液孔排出。W型负电晕框架由上固定支架、下固定支架、绝缘固定支架、不锈钢电晕线、W型导线连接而成。上下固定支架为长条型，可插入卡槽中，绝缘固定支架为W型，用于固定不锈钢电晕线且能防止底部积液浸没电晕线。W型正电极板由上固定支架、下固定支架、不锈钢板连接而成。其中不锈钢板作为正电极，所有溶液将被捕集于此。W型负电晕框架和W型正电极板以相同间距相间插入主体框架的卡槽内，线板间形成W型的流道，线板间距可以通过插入不同的卡槽进行调节，对整个装置的收液效果进行粗调。主体框架一侧面连有由绝缘材料制成的进气格栅，起到保护作用。格栅栅条的倾斜角度与W型正电极板成90°，使得来流与正极板可以垂直撞击。格栅间距为相邻卡槽间距，保证最小流道下也能起到导流作用。主体框架另一侧连有出气格栅，格栅上开有竖直排液管，多个模块叠加使用时，可以连通上下两个模块的收液槽。

W型正电极板均与高压直流电源的正极相连并且接地。W型导线均与高压直流电源的负极连接。电路保护模块及门限位开关串连于高压直流电源和W型导线之间。电路保护模块起保护电路作用，门限位开关与热源塔检修门连接，检修门开启，限位开关断开，保护作业人员的安全。进气格栅处设置有进气含液检测器，出气格栅处设置有收液效果检测器，检测信号均反馈给控制模块。进气含液检测器用于检测来流气体含液量，含液量超过设定值时控制电路开启。收液效果检测器用于检测从出气格栅出来空气的含液量，并以此作为反馈调节高压直流电源的电压。

热源塔工作时，含液空气从进气格栅前流入，进气格栅起到导流作用，并依靠与W型正电极板所成的直角进行惯性收液，对直径较大液滴实现收取。整个装置的功率与收液体积成正比，所以大直径液滴的初步收取能有效地降低静电场收液的能耗。流经进气格栅的空气还含有大量小液滴和少量大液滴，此含液气流进入W型负电晕框架和W型正电极板形成的流道。进气含液检测器检测到入口气流含液量高于设定值，电路连通，高压直流电源开始给正负电极供电。不锈钢电晕线周围电场强度升高，空气开始起晕，电离出电子，电子在朝正极板趋进的过程中形成离子崩，产生大量负离子和更多电子并附着于液滴之上完成荷电，此过程在极短时间内完成。带电液滴朝正极板趋进并在正极板上被捕集。W型的流道还能不断改变气流方向，依靠惯性力对液滴进行收集，增强收液效果。正极板上的液滴依靠重力流入倾斜端面，并被收集到收液槽中，槽中的液体顺斜面流入排液孔，通过排液管流入下方的收液装置。整个装置依靠进口含液检测器的反馈进行启停控制，依靠收液效果检测器的反馈进行电压调节，从而实现高效精确的飘液收取。

与传统惯性式收液装置相比，本发明装置压降小，效率高，通过调节线-板间距和电压，能够实现任意直径液滴的捕集。同时，本发明装置的正极板是W型，使惯性力和电场力同时作用于液滴上，缩短了收液需要的极板长度，结构紧凑，能效高。本发明的控制模块能够根据进气含液检测器和收液效果检测器的反馈，对电压进行实时调节，提高收液效果，降低能耗。本发明装置进行了模块化设计，可根据实际收液面积进行叠加使用，不仅适用于热源塔收液，而且适用于冷却塔、溶液除湿以及其他需要收液除液的场合，应用广泛。    

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、传统惯性式收液主要是依靠惯性碰撞和直接拦截机理达到气液分离的目的，只能收取较大直径液滴，收液效果较差；旋风式收液器主要利用离心分离的原理进行收液，压降大，投资高。本装置利用静电力，通过电压及线板间距调节可收取任意直径液滴，静电场作用下压降小，效率高；同时W型结构充分利用了惯性力，增加有效收液长度，结构紧凑。

2、本装置极板间距可调，高压电源连续可调，与传统依靠固定机械结构的惯性收液相比，对不同工况适应性更强，控制更为精确，收液效率更高。

3、本发明采取了模块化处理，实际应用时可以根据收液面积的大小将各模块叠加使用，操作方便，适用范围更广。      

附图说明

图1是本发明的整体外观图。

图2是本发明的结构爆炸图。

图3是本发明的装置半剖图。

图4是本发明的W型线-板模块图。

图5是本发明的收液槽局部剖视图。

图6是本发明的排液管局部剖视图。

图7是本发明电控原理图。

图8是本发明在横流热源塔中应用示意图。

图中有：进气格栅1、W型正电极板2、W型负电晕框架3、主体框架4、出气格栅5、上固定支架6、下固定支架7、绝缘固定支架8、不锈钢电晕线9、不锈钢板10、收液槽11、倾斜收液端面12、卡槽13、排液管14、排液孔15、高压直流电源16、电路保护模块17、门限位开关18、控制模块19、进气含液检测器20、收液效果检测器21、热源塔收液装置22、布液盘23、填料24、风机25、集液盘26、塔身27、W型导线28。

 

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明的一种基于高压静电的热源塔收液装置，整体外观如图1所示，包括收液单元和电控单元。如图2所示，收液单元包括进气格栅1、W型正电极板2、W型负电晕框架3、主体框架4、出气格栅5。如图4所示，W型正电极板2的结构又包括上固定支架6、下固定支架7、不锈钢板10；W型负电晕框架3的结构又包括上固定支架6、下固定支架7、绝缘固定支架8、不锈钢电晕线9、W型导线28。如图5所示，主体框架4的结构又包括收液槽11、倾斜收液端面12、卡槽13。如图6所示，出气格栅5包含排液管14。如图7所示，电控单元包括高压直流电源16、电路保护模块17、门限位开关18，控制模块19，进气含液检测器20，收液效果检测器21。

本发明的具体连接方法如下。

如图4所示，主体框架4由绝缘材料制成，上下端面均含有一定间距的卡槽13，其中上端面卡槽水平，下端面卡槽倾斜角5°，框架左侧有倾斜收液槽11，槽的端部设有排液孔15，收集的溶液沿倾斜端面12流入收液槽11，并于排液孔15排出。W型负电晕框架3由上固定支架6、下固定支架7、绝缘固定支架8、不锈钢电晕线9、W型导线28连接而成。上固定支架6和下固定支架7为长条型，用于插入卡槽13中，绝缘固定支架8为W型，用于固定不锈钢电晕线9且能防止底部积液浸没不锈钢电晕线9。W型正电极板2由上固定支架6、下固定支架7、不锈钢板10连接而成。其中不锈钢板10作为正电极，所有溶液将被捕集于此。W型负电晕框架3和W型正电极板2以相同间距相间插入主体框架4的卡槽13内，线板间形成W型的流道，线板间距能够通过插入不同的卡槽13进行调节，对整个装置的收液效果进行粗调。主体框架4一侧连有由绝缘材料制成的进气格栅1，起到保护和导流作用。格栅栅条的倾斜角度与W型正电极板2成90°，使得来流与不锈钢板10可以垂直撞击。格栅间距为相邻卡槽间距，保证最小流道下也能起到导流作用。主体框架4另一侧连有出气格栅5，格栅上开有竖直排液管14，多个模块叠加使用时，可以连通上下两个模块的收液槽11。

本发明的收液单元能够单独设置，也能够多个连接设置，当多个连接设置时，所有收液单元共享一个电控单元，多个收液单元上下叠加，主体框架4的端部设置有连通上下倾斜收液槽11的竖直排液管14和位于竖直排液管14底端的排液孔15。

如图7所示，W型正电极板2均与高压直流电源16正极相连并且接地。W型导线28均与高压直流电源16负极相连。电路保护模块17及门限位开关18串连于高压直流电源16和W型导线28之间。电路保护模块17起保护电路作用，门限位开关18与热源塔检修门连接，检修门开启，限位开关断开，起到保护作业人员的作用。进气格栅1处设置有有进气含液检测器20，出气格栅5处设置有收液效果检测器21，检测信号均反馈给控制模块19。进气含液检测器20用于检测来流气体含液量，含液量超过设定值时控制电路开启。收液效果检测器21用于检测从出气格栅5出来空气的含液量，并以此作为反馈调节高压直流电源16的电压。

本发明在横流热源塔内的应用如图8所示，横流热源塔由布液盘23，填料24，风机25，集液盘26，塔身27组成。本发明的热源塔收液装置22安装在填料24之后。热源塔收液装置22按实际所需收液面积进行叠加，图中采用了四个模块叠加。实际运行前，按风速和液滴粒径将热源塔收液装置22的线板间距调至合理范围内。实际运行时，布液盘23将溶液均匀喷洒到填料24上，空气在风机25抽吸下，由塔身27侧面进入填料24与溶液换热。由于空气与溶液直接接触以及喷洒时溶液的飞溅，填料24出口的空气含有较多溶液。含液气流进入进气格栅1，通过惯性力被初步收集。进气含液检测器20检测到来流含液量，反馈给控制模块19。控制模块19控制高压直流电源16加压，不锈钢电晕线9周围的电场强度开始升高，空气开始电离并在极短时间内完成离子崩过程，产生大量自由电子和负离子。进入由W型正电极板2、W型负电晕框架3所形成的流道中的液滴被自由电子和负离子附着，完成荷电。带负电的液滴在流道内由于电场力作用向正极板趋进，最终在W型正电极板2放电捕集。W型的正极板2的折弯处也能同时依靠惯性力捕集液滴。被捕集的液滴通过热源塔收液装置22内的排液管14和排液孔15，流入集液盘26。收液效果检测器21在主体框架4出口处对收液效果进行检测，并反馈给控制模块19进行电压调节。经过静电收液后的气流通过出气格栅5进入塔身27，从而完成整个循环，实现热源塔飘液的高效捕集。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本装置也可水平安装于逆流型热源塔，对于常规冷却塔、溶液除湿系统等收液除液场合的应用同样受本发明保护。

Claims (5)

1.一种基于高压静电的热源塔收液装置，其特征在于，该装置包括收液单元和电控单元，所述收液单元包括主体框架（4）、设置在所述主体框架（4）一侧面的进气格栅（1）、设置在相对应的另一侧面的出气格栅（5）、平行等间距设置在主体框架（4）中的多组W型正电极板（2）、设置在相邻两组W型正电极板（2）之间的W型负电晕框架（3），所述W型负电晕框架（3）由顶端的W型导线（28）、位于底端的绝缘固定支架（8），以及连接所述W型导线（28）和绝缘固定支架（8）的端部和折角的竖直不锈钢电晕线（9）构成；所述主体框架（4）的底板设置有坡度，底板较低的一端设置有倾斜收液槽（11）；

所述电控单元包括门限位开关（18）、高压直流电源（16）、连接在所述高压直流电源（16）上用以控制电源开启和电压大小的控制模块（19）、设置在进气格栅（1）处的进气含液检测器（20）和设置在出气格栅（5）处的收液效果检测器（21），所述进气含液检测器（20）和收液效果检测器（21）的信号输出端均与控制模块（19）连接；所述收液单元中的W型正电极板（2）均与高压直流电源（16）的正极连接，所述W型负电晕框架（3）顶端的W型导线（28）均通过门限位开关（18）与高压直流电源（16）的负极连接。

2.根据权利要求1所述的基于高压静电的热源塔收液装置，其特征在于，所述的收液单元为多个，所有收液单元共同与一个电控单元连接，多个收液单元上下叠加，主体框架（4）的端部设置有连通上下倾斜收液槽（11）的竖直排液管（14）和位于竖直排液管（14）底端的排液孔（15）。

3.根据权利要求1所述的基于高压静电的热源塔收液装置，其特征在于，所述的控制模块（19）根据进气含液检测器（20）和收液效果检测器（21）的反馈信号，实时控制高压直流电源（16）的开启和输出电压；所述门限位开关（18）与热源塔维修门相连，维修门的开启能够切断电路，保证安全。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于高压静电的热源塔收液装置，其特征在于，所述的主体框架（4）上部和下部都设置有卡槽（13），所述W型负电晕框架（3）和W型正电极板（2）的顶端均设置有上固定支架（6），底端均设置有下固定支架（7），二者分别通过上固定支架（6）和下固定支架（7）插入卡槽（13）内。

5.根据权利要求1、2或3所述的基于高压静电的热源塔收液装置，其特征在于，所述高压直流电源（16）的负极与门限位开关（18）之间串联有电路保护模块（17）。