CN105026866A

CN105026866A - 具有间接热交换器的冷却塔

Info

Publication number: CN105026866A
Application number: CN201380070708.8A
Authority: CN
Inventors: T·卡特; 刘赞; D·A·艾伦; P·霍兰德
Original assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Current assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-11-04
Also published as: KR20160033065A; EP2932178A4; MX2015007659A; WO2014099792A2; ES2875467T3; EP2932178A2; EP2932178B1; CA2894693C; EP3885687A1; CA2894693A1; BR112015014024B1; CN110081734A; WO2014099792A3; US20140166240A1; US9057564B2; JP6553122B2; AU2013363149B2; AU2013363149A1; JP2017172964A; JP2016503156A

Abstract

一种热交换设备设有间接蒸发式热交换部分和直接蒸发式热交换部分。间接蒸发式热交换部分通常位于直接蒸发式热交换部分上方，并且蒸发液体向下流到间接热交换部分上。离开间接蒸发式热交换部分的蒸发液体然后向下流经穿过直接热交换部分。蒸发液体被收集到集液槽中，并且经过间接热交换部分向上泵送以便重新分配。间接热交换部分由板式热交换器构成。改进的热交换设备设有由板式热交换器构成的间接蒸发式热交换部分，相比其它设计，它提供了更大的单位体积表面积。间接板式热交换器可以按照多种布置方式与一个或更多个直接蒸发式热交换部分组合。

Description

具有间接热交换器的冷却塔

技术领域

本发明大致涉及改进的热交换设备例如闭合回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、蓄热系统、空气冷却器或空气加热器。更具体地说，本发明涉及布置用来实现体积和性能改进的单独间接和直接蒸发式热交换部分或部件的组合。

背景技术

本发明包括使用板式热交换器作为间接热交换部分。在与由各个管道回路构成的盘绕回路间接热交换器相比较时，由板式热交换器构成的间接热交换器部分的性能更好。这种间接热交换部分可以与直接热交换部分组合，它通常由填充件部分构成，蒸发液体例如水通常在向下流动的操作中在其上传输。这种组合的间接热交换部分和直接热交换部分一起为整个热交换设备例如闭合回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器提供更好的性能。

由板式热交换器构成的间接热交换部分的改进性能的一部分在于作为板式热交换器的间接热交换部分利用经过和穿过间接热交换部分流动或以其它方式传输的蒸发液体提供显热和潜热交换的能力。另一个重要改进之处在于，板式热交换器在相同的物理空间中将具有比其它蒸发式间接热交换器更大的表面积。例如由盘管构成的间接热交换器。

根据本发明可以有各种热交换布置结构的组合。这些布置结构可以包括这样的布置，其中间接热交换部分单独操作，在物理上位于直接热交换部分上方，或者在物理上位于直接热交换部分下方。在其中间接热交换部分位于直接热交换部分上方的布置结构中，蒸发液体向下流入或以其它方式喷射到间接热交换部分上，并且通常为水的这种蒸发液体然后离开间接热交换部分以便在通常由填充件布置结构构成的直接热交换部分上传输。在组合式热交换设备的另一种布置结构中，间接热交换部分在物理上位于直接热交换部分下方。在组合式热交换设备的另一种布置结构中，两个或更多个间接热交换部分设置在单个闭合回路流体冷却器或热交换器中，每个都位于直接热交换部分上方或下方，这也是本发明的一部分。另外，应该理解的是，由于热交换负载和要求的变化，本发明的热交换器设备或流体冷却器可以如此操作，其中空气和蒸发液体例如水经过间接和直接热交换部分吸入或提供。还优选的是，在不提供蒸发液体的情况下操作热交换器，其中只是空气将经过间接热交换部分吸入。还可以如此操作根据本发明的组合式热交换器，其中只有蒸发液体将经过或向下穿过间接热交换部分和直接热交换部分提供，并且其中空气不会通过传统的装置例如风扇抽入。

在间接热交换部分的操作中，通过使得蒸发液体例如水与在间接热交换器中位于各个板对或盒之间的通道中的空气一起流动，从而在显热交换操作和/或潜热交换操作中对穿过在板式热交换器中的内部开口的流体流进行冷却、加热、冷凝或蒸发。这种组合的热交换导致间接热交换部分的操作更有效。通常也是水的通常向下经过或穿过间接热交换部分的蒸发液体然后通常向下经过或穿过通常为填充件组件的直接热交换部分。在蒸发液体中的热量传递给空气，该空气在空气运动系统例如风扇的作用下从闭合回路流体冷却器或热交换器组件向外并且大致向下、向上或横穿直接热交换部分吸入。从间接或直接热交换部分排出的蒸发液体通常收集在集液槽中，然后经过间接或直接蒸发式热交换部分向上泵送以便重新分配。当然，如上所述，间接和直接热交换部分可以倒置，其中在其中直接热交换部分位于间接热交换部分上方的导致情况下，离开间接热交换部分的蒸发流体将收集在集液槽中，并且经过直接热交换部分向上泵送以便分配。可选的是，可以只有间接热交换部分。

因此，本发明的目的在于提供一种改进的热交换设备，它可以为闭合回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，它包括间接热交换部分以及可能的直接热交换部分。

本发明的另一个目的在于提供一种改进的热交换设备例如闭合回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，它包括由板式热交换器构成的间接热交换部分。

本发明的另一个目的在于提供改进的热交换设备，它包括板式热交换器，其单位体积的表面积大于其它蒸发式间接热交换器。

发明内容

本发明提供了一种改进的热交换设备，它通常由间接热交换部分和直接热交换部分的组合构成。间接热交换部分通过利用板式热交换器作为间接热交换部分来实现性能改善。板式热交换器每单位体积包含有比其它间接蒸发式热交换器更多的表面积。板式热交换器由一个或多个组合的板式热交换组或盒构成，每个都由一对板构成。每个热交换盒在这些板之间形成内部通道。这些板设计成使得流体流能够在热交换盒内流过，从而使得流体流暴露于在热交换器的热交换盒中的每块板的一侧的较大表面区域。在每块板外面，设有空间，空气或蒸发液体例如水或空气和蒸发液体的组合能够在其中通过以从该板式热交换器的这些板的外侧表面提供显热和潜热交换。在本发明的闭合回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或加热器中利用板式热交换器能够改善性能并且还能够实现组合的操作或可选的操作，其中只有空气或只有蒸发液体或两者的组合能够穿过或经过在板式热交换器中的这些板的外侧。

直接热交换部分大致位于间接热交换部分下方，由此使得从间接热交换部分掉落的蒸发液体能够流过或穿过填充件，并且因此使得能够通过利用空气运动设备例如风扇使得空气经过或穿过直接热交换部分来从这种蒸发液体中吸收热量。这种蒸发液体收集在位于闭合回路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器底部中的集液槽中，并且通常向下、横穿或穿过间接热交换部分泵送回以便分配。

本发明还有一部分在于提供一种组件，其中在单个冷却塔或热交换器设备中两个或更多个间接热交换部分位于两个或更多个直接热交换部分上方。本发明还有一部分在于使得间接和直接热交换部分的定位反转，其中所述直接热交换部分将位于间接热交换部分上方。因此，蒸发液体一开始将向下流动穿过所述直接热交换填充部分，并且蒸发液体从直接热交换部分掉落至间接热交换部分。

附图说明

在这些附图中：

图1为根据本发明的热交换器的第一实施例的侧视图；

图1A为根据本发明的热交换器的另一个实施例的侧视图；

图2为根据本发明的热交换器的第二实施例的侧视图；

图3为根据本发明的热交换器的第三实施例的侧视图；

图4为根据本发明的热交换器的第四实施例的侧视图；

图5为根据本发明的热交换器的第五实施例的侧视图；

图6为根据本发明的热交换器的第六实施例的侧视图；

图7为根据本发明的热交换器的第七实施例的侧视图；

图8为根据本发明的热交换器的第八实施例的侧视图；

图9为根据本发明的热交换器的第九实施例的侧视图；

图10为根据本发明的热交换器的第十实施例的侧视图；

图11为根据本发明的实施例的板式热交换器的透视图；

图12为根据本发明的板式热交换器的局部视图；

图13为根据本发明的其板分开的板式热交换器的侧视图；

图14为板式热交换器的侧视图，显示出根据本发明分开的地方；

图15为根据本发明的板式热交换器的顶视图；

图16为根据本发明的组装好的板式热交换器的透视图；

图17为根据本发明的板式热交换器的端视图；并且

图18为根据本发明的板式热交换器的侧视图。

具体实施方式

现在参照这些附图中的图1，根据本发明的第一实施例的热交换器大致在10处显示出。这种热交换器通常存在于闭合回路冷却塔中，其具有直接热交换部分4和位于直接热交换部分4上方的间接热交换部分5。直接热交换部分4通常由用聚氯乙烯板制成的填充件构成。直接热交换部分4通过在热交换器10外侧上的进气口8接收空气，并且通过风扇6将空气大致穿过并且稍微向上抽吸穿过直接热交换部分4。间接热交换部分5通常由具有流体出口2和流体入口1的板式热交换器5A构成。应该理解的是，必要时，可以将流体出口2和流体入口1的操作反过来。穿过间接热交换部分5的优选空气方向是从配水组件3的顶部进入。然后，空气在风扇6作用下从该顶部大致向下抽吸穿过间接热交换部分5并且从部分5的底部离开。另外，空气还能够在风扇6作用下在配水组件7’的顶部打开或关闭的情况下任选抽吸穿过进气口7并且大致向下经过并且向下穿过间接热交换部分5。蒸发液体通常为水如此从配水组件3向下流动，从而蒸发流体向下掉落并且穿过间接热交换部分5。穿过间接热交换部分5的蒸发液体向下穿过直接热交换部分4。从直接热交换部分4向下流出的蒸发液体收集在集液槽9A中，并且由泵9向上泵送以便通过配水组件3重新分配。配水组件3可以由具有开口的多种管道构成，或者为任意其它配水结构，例如采用喷嘴、水槽或者其它配水组件。间接热交换部分5通常由板式热交换器5A构成。所要冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器5A的相连的板或盒内流过。

现在参照这些附图中的图1A，根据本发明另一个实施例的热交换器大致在170处显示出。这种热交换器通常存在于闭合回路冷却塔中，其具有直接热交换部分174和位于直接热交换部分174上方的两个间接热交换部分184和185。直接热交换部分174通常由用聚氯乙烯板制成的填充件构成。直接热交换部分174通过在热交换器170外侧上的进气口178接收空气，并且通过风扇175将空气大致经过并且稍微向上抽吸穿过直接热交换部分174。第一间接热交换部分184通常由具有流体出口172和流体入口171的板式热交换器184A构成。第二间接热交换部分185通常由具有流体出口182和流体入口181的板式热交换器185A构成。应该理解的是，必要时，可以将流体出口172和182以及流体入口171和181的操作反过来。穿过间接热交换部分184和185的优选空气方向是从配水组件173的顶部进入。然后，空气在风扇175作用下从该顶部大致向下抽吸穿过间接热交换部分184和185并且从部分184和185的底部离开。另外，空气还能够在风扇175作用下在配水组件177A的顶部打开或关闭的情况下任选抽吸穿过进气口177并且大致向下经过并且向下穿过间接热交换部分184和185。蒸发液体通常为水如此从配水组件173向下流动，从而蒸发流体向下掉落并且穿过间接热交换部分184和185。穿过间接热交换部分184和185的蒸发液体向下穿过直接热交换部分174。从直接热交换部分174向下流出的蒸发液体收集在集液槽179A中，并且由泵179向上泵送以便通过配水组件173重新分配。配水组件173可以由具有开口的多种管道构成，或者为任意其它配水结构，例如采用喷嘴、水槽或者其它配水组件。间接热交换部分184和185通常分别由板式热交换器184和185A构成。所要冷却、冷凝、加热或蒸发的流体单独在板式热交换器184和185A的相连的板或盒内流过。

图2为根据本发明的热交换器20的第二实施例的侧视图。热交换器20通常存在于闭合回路冷却塔中，其包括位于直接热交换部分14上方的间接热交换部分15，并且知道两个这种间接和直接部分设置作为热交换器20的一部分。直接热交换部分14也由用合适材料例如聚氯乙烯制成的填充板构成。流经并且交叉穿过直接热交换部分14的空气通过进气口18进入并且由风扇16抽入。间接热交换部分15通常由板式热交换器15A构成。穿过间接热交换部分15的优选空气方向是从蒸发液体分配结构13A的顶部进入。然后，空气在风扇16作用下从该顶部大致向下抽吸穿过间接热交换部分15并且从部分15的底部离开。另外，空气还能够在风扇16作用在液体分配结构17’的顶部打开或关闭的情况下通过进气口17进入，任选向下抽吸、经过以及大致向上穿过间接热交换部分15。蒸发液体设置成从蒸发液体分配结构13A向下流动。这种蒸发液体大致向下流经间接热交换部分15。离开间接热交换部分15的蒸发液体向下穿过直接热交换部分14并且收集在集液槽19A中。所收集的这种蒸发液体由泵19向上泵送以便分配给水蒸发液体分配组件13A。板式热交换器15A包括流体出口12和流体入口13，必要时它们可以反过来。所要冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器15A的相连的板或盒内流过。

在上述热交换器10和热交换器20的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这两个热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇抽吸空气经过并且穿过直接和间接热交换部分的情况下操作。如果所需的热交换程度较低，则可以在不用风扇抽吸空气经过间接和直接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，该组件可以如此操作，从而蒸发液体将不会通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在这些间接热交换部分的板对内流动的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸向下或者横穿并且向上流动的空气冷却。

现在参照这些附图中的图3，根据本发明的热交换器30的第三实施例大致在30处显示出，采用闭合回路冷却塔的形式。热交换器30包括大致位于间接热交换部分35上方的直接热交换部分34。直接热交换部分34通常由填充板组件构成，其中这些填充板通常用聚氯乙烯制成。空气通过进气口38进入并且由风扇36抽吸经过并且向下穿过直接热交换部分34。通常为水的蒸发液体从蒸发液体分配组件33向下分配，这种蒸发液体向下穿过直接热交换部分34。蒸发液体分配组件33的顶部33A通常关闭。间接热交换部分35通常有板式热交换器35A构成，它由彼此之间具有间隔空间的一系列相连板盒构成。所要冷却、冷凝或蒸发的流体通过流体入口31进入并且通过流体出口32离开，但是必要时这可以反过来。空气穿过间接热交换部分35并且在板式热交换器的板对或盒之间流过，从而通过进气口37进入并且通过风扇36抽入。要注意的是，进气口38可以任选打开以改变在间接和直接热交换部分之间的空气流量比，或者可以完全关闭，这使得全部空气进入直接热交换部分。从直接热交换部分34掉落的蒸发液体在板式热交换器35的板对或盒之间流过，并且为在板式热交换器35A中的相连板内流过的流体提供显热和潜热热传递。这种蒸发液体收集在集液槽39A中，并且用泵39向上泵送以便通过蒸发液体分配组件33重新分配。

现在参照图4，根据本发明的热交换器组件的第四实施例大致在40处显示出。在该实施例中，两个直接热交换部分44位于两个间接热交换部分45上方。蒸发液体离开蒸发液体分配组件43，并且通过通常由用聚氯乙烯制成的一系列填充板构成的直接热交换部分44向下分配。蒸发液体分配组件43的顶部43A通常关闭。通过进气口48在风扇46作用下抽吸进入的空气经过并且大致向上穿过直接热交换部分44。要指出的是，进气口48可以部分打开以改变在间接和直接热交换部分之间的空气流量比，或者可以完全关闭，这使得全部空气进入直接热交换部分。间接热交换部分45通常由一系列板式热交换器45A构成。这种板式热交换器使得流体能够穿过相连的板或盒，由此使得这种流体暴露于这些板自身的较大表面区域。这些板通常如此布置，从而在每个相连的板对或盒之间的空间设置用于蒸发流体与空气一起从中穿过，以使得能够对在这些板之间流过的蒸发液体进行显热和潜热热传递。另外，空气进入、流经并且向上穿过板式热交换器45。空气在风扇46的作用下通过进气口47向上抽入。向下流经间接热交换部分45的蒸发液体收集在集液槽49A中，并且由泵49向上泵送以便再次通过蒸发液体分配组件43分配。

在上述热交换器30和热交换器40的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这两个热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇抽吸空气经过并且穿过直接和间接热交换部分的情况下操作。可以在不用风扇抽吸空气经过间接和直接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，蒸发液体可以不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而流经这些间接热交换部分的相连板对或盒的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸流过并且向上流并且向上从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图5，本发明的第五实施例显示为在闭合回路冷却塔组件50中的热交换器。显示出这种热交换器包括大致位于两个间接热交换部分55上方的直接热交换部分54。直接热交换部分54通常由一系列填充板构成，每块填充板用聚氯乙烯制成。每个间接热交换部分由具有流体出口52和流体入口51的板式热交换器结构构成，必要时入口和出口可以反过来。空气在风扇56的作用下通过进气口57向内抽入。蒸发液体从蒸发液体分配组件53向下流，并且穿过直接热交换部分54。穿过直接热交换部分54的蒸发液体向下穿过两个间接热交换部分55。从间接热交换部分55流出的蒸发液体收集在集液槽59A中，并且通过泵59向上泵送以便通过蒸发液体分配组件53分配。间接热交换部分55由相连的板对或盒55A的组合构成。每个板对是间隔开的，从而向下流经间接热交换部分55的蒸发液体能够通过与这些板的外侧接触而以显热方式从在板对55A内的流体吸取热量。所有热量最终按照潜热和显热方式从在蒸发液体通道中的蒸发流体释放给空气。

在上述热交换器50的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这种热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇抽吸空气经过并且穿过直接和间接热交换部分的情况下操作。可以在不用风扇抽吸空气经过间接和直接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，蒸发液体还可以不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在流经这些间接热交换部分的板的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸流过并且向上从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图6，本发明的第六实施例大致显示为热交换器60，它通常为闭合回路冷却塔。可以看出热交换器或冷却塔60由间接热交换部分65构成。可以看出每个间接热交换部分65通常由以组件形式存在的板式热交换器65A构成。间接热交换器65具有流体出口61和流体入口62，必要时它们可以反过来。通常为水的蒸发液体大致向下从蒸发液体分配组件63排出，从而蒸发液体向下流经间接热交换部分65。可以看出，空气通过进气口67在风扇66的作用下向内抽入，大致向上穿过间接热交换部分65。另外，穿过间接热交换部分65的蒸发液体收集在集液槽69A中，并且通过泵69向上泵送以便通过蒸发液体分配组件63重新分配。穿过板式热交换器65的蒸发液体63通过接触板式热交换器65A的较大板表面而吸收热量，以便按照显热方式从在板对65A内的流体吸收热量。所有热量最终在蒸发通道中按照潜热和显热方式从蒸发流体释放给空气。

在上述热交换器60的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这种热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇向上抽吸空气穿过间接热交换部分的情况下操作。如果所需的热交换程度较低，则可以在不用风扇向上抽吸空气经过间接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接热交换部分。最后，如果蒸发液体不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在流经这些间接热交换部分的板的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下向上流并且向上抽吸从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图7，本发明的第七实施例大致显示为热交换器70，它通常采用闭合回路冷却塔的形式。可以看出，热交换器70包括位于两个间接热交换部分75上方的直接热交换部分74。直接热交换部分74通常由每个都用聚氯乙烯制成的一系列填充板构成。可以看出，每个间接热交换部分75由具有流体出口72和流体入口71的一系列相连的板或盒75A构成。这些流体入口和出口必要时可以反过来。蒸发液体从蒸发液体分配组件73向下排出到直接热交换部分74上并且穿过该直接热交换部分。流经直接热交换部分74的蒸发液体向下穿过间接热交换部分75。穿过并且离开间接热交换部分75的蒸发液体收集在集液槽79A中，并且由泵79向上泵送以便通过蒸发液体分配组件73分配。空气通过进气口77进入热交换器70，并且由离心风扇76向内抽入并且向上推送，或者相对于蒸发液体沿着逆流方向穿过间接热交换部分75和直接热交换部分74。穿过间接热交换部分75的蒸发液体在板式热交换器75A的相连板或盒之间流过，由此对穿过板式热交换器75A的相连板对的流体提供冷却、加热、蒸发或冷凝。另外，蒸发液体向下流经间接热交换部分75，与空气一起在板式热交换器75A的相连板之间经过，由此能够对流经热交换器75A的相连板对的流体进行显热和潜热交换。

在上述热交换器70的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这种热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇向上抽吸空气穿过间接热交换部分的情况下操作。可以在不用风扇向上抽吸空气经过间接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，蒸发液体还可以不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在流经间接热交换部分的板的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸向上从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图8，根据本发明的第八实施例大致在80处显示出，它以热交换器或闭合回路冷却塔的形式显示出。可以看出，热交换器80包括由一对间接热交换部分85构成。每个间接热交换部分85由一系列相连的板或盒85A构成。间接热交换部分85还包括流体出口81和流体入口82，它们必要时可以反过来。蒸发液体由蒸发液体分配组件83提供以向下流经每个间接热交换部分85。流经间接热交换部分85的这种蒸发液体收集在集液槽89A中并且由泵89向上泵送回到蒸发液体分配组件83。由离心风扇86在进气口87中抽入的空气大致向上流动或者按照逆流的方向穿过间接热交换部分85。流经热交换部分85的蒸发液体如此在板式热交换器85A的相连板对或盒之间流过，从而流经热交换器85A的相连板的流体由与空气一起向下流经板式热交换器85A的相连板的外表面区域的这种蒸发液体按照显热和潜热方式冷却、加热、冷凝或蒸发。

在上述热交换器80的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这种热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇向上抽吸空气穿过间接热交换部分的情况下操作。可以在不用风扇向上抽吸空气经过间接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，蒸发液体还可以不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在流经间接热交换部分的板的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸向上流动从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图9，本发明的第九实施例大致在90处以热交换器或闭合回路冷却塔的形式显示出。可以看出，热交换器90由间接热交换部分95构成。可以看出，间接热交换部分95由具有流体出口92和流体入口91的一系列相连板或盒95A构成。应该理解的是，必要时，流体出口和流体入口92和91可以反过来。由于在图9中所示的热交换器90的实施例大致为低轮廓结构，所以可以看出，离心风扇96位于热交换器90的结构外面，由此将空气向内抽吸穿过风扇结构以便大致向上穿过间接热交换部分95。蒸发液体从蒸发液体分配组件93向下分配以向下穿过间接热交换部分95。从间接热交换组件95流出的这种蒸发液体收集在集液槽99A中，并且由泵99向上泵送以便通过蒸发液体分配组件93重新分配。穿过热交换部分95的蒸发液体在板式热交换器95A的相连板对或盒之间流过，从而流经热交换器95A的相连板的内部的流体由与空气一起向下流经板式热交换器95A的相连板的外表面区域的这种蒸发液体按照显热和潜热方式冷却、加热、冷凝或蒸发。

在上述热交换器90的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这种热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇向上抽吸空气穿过间接热交换部分的情况下操作。可以在不用风扇向上抽吸空气经过间接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，蒸发液体还可以不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在流经间接热交换部分的板的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸向上从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图10，本发明的第十实施例大致显示为热交换器100或以闭合回路冷却塔的形式。可以看出，热交换器100包括大致位于直接热交换部分104下方的间接热交换部分105。直接热交换部分104通常由每个都用聚氯乙烯制成的一系列填充板构成。间接热交换部分105通常由一系列板式热交换器对或盒105A构成，其具有流体出口101和流体入口102。必要时，这些流体入口和出口可以反过来。可以看出，空气由位于物理结构外面或附接在热交换器100的物理结构外面的风扇106向内抽入。这通常为离心风扇106，它在热交换器100的侧面或底部附近将空气吸入，并且在其一个端部附近这种空气被向上推动穿过间接热交换部分105并且相对于蒸发液体流大致沿着逆流方向向上穿过直接热交换部分104。蒸发液体从蒸发液体分配组件103向下分配。这种蒸发液体向下流过直接热交换部分104。离开直接热交换部分104的蒸发液体向下穿过间接热交换部分105，并且收集在集液槽109A中。所收集的蒸发液体由泵109从集液槽109A泵送回到配水组件103。板式热交换器对或盒105A通常如此相互间隔开，从而在板式热交换器105的这些板内部流动的流体由在板式热交换器105的板对外面流过的蒸发液体以及按照逆流的方式吸入并且大致向上穿过间接热交换部分105的空气按照显热和潜热方式冷却、加热、冷凝和蒸发。

在上述热交换器100的操作中应该理解的是，根据所要求的性能，这种热交换器可以在蒸发液体离开蒸发液体分配系统并且风扇向上推动空气穿过直接和间接热交换部分的情况下操作。可以在不用风扇向上推动空气穿过直接和间接热交换部分的情况下操作，从而蒸发液体只是离开并且向下穿过间接和直接热交换部分。最后，蒸发液体还可以不通过蒸发液体分配组件提供，并且该热交换器将只是这样操作，从而在流经间接热交换部分的板的流体由在热交换器或冷却塔中的风扇作用下抽吸向上从中穿过的空气冷却、加热、冷凝或蒸发。

现在参照图11和12，在110处大致显示出根据本发明的板式热交换器的视图。每个板式热交换器显示为由相互间隔开的一系列板对或盒116构成。在112处显示出流体出口集管，而在114处显示出流体入口集管112。如图12所示，在详细的分解视图中可以看出，流体出口集管112包括开口118，从而所要冷却、加热、蒸发或冷凝的流体可以从每个板对116内离开。另外显示出在板116之间有多条通道120，从而蒸发液体和空气能够在板116的外侧上通过以给在板式热交换器110的相连板或盒116内通过的流体提供显热和潜热传递。可以看出，每个板盒116包括内部流体通道122，它使得所要冷却、加热、冷凝或蒸发的流体能够通过流体入口集管114进入，穿过相连板对或盒116的内部，并且通过在每个板对中的开口118离开以进入出口集管112。可以看出，这种板式热交换器组件110在每个盒组件116的两个侧面上通常包括有Chevron、压纹、网格线、波纹、微结构或任意其它表面增强图案，以提供更大的表面区域以及湍流，从而能够改善性能以及在每个盒116内的流体和在每个盒116的外表面上流过的空气以及蒸发流体之间的热交换。慎重选择在板上的表面增强图案的几何形状，从而形成在位于每个盒组件116之间的空间中的通道使得能够在一起在每个盒116之间经过的空气和蒸发液体之间实现良好的热传递和质量传递。这种外部通道通常为但不限于从相互靠近或甚至接触的相邻盒形成为Chevron图案形式的普通交叉图案。这种结构导致在包括间接热交换部分的本发明热交换器的所有实施例中的整体性能改善。表面图案在板的每一侧上可以是不同的。板表面可以经过化学处理(例如纳米喷涂)以实现最佳的表面拉伸数值，因此增强空气和蒸发液体相互作用。

现在参照图13，在130处大致显示出根据本发明的板式热交换器。可以看出，每个这种板式热交换器由一系列相连的板对或盒136构成。每个板盒136在其内部具有内部空间以使得通过流体入口集管134进入的流体能够在每个板盒136内流过并且通过流体出口集管132离开。每个入口集管包括间隔环134A以使得集管134能够固定在一系列板盒136上，并且具有出口集管间隔环132A以使得流体出口集管132能够安装在这一系列板盒136上。另外，在分解视图中可以看出，在每个板盒136之间存在间隔138以提供足够的通道，让蒸发液体在板136组装好的情况下按照横流、并流、逆流或其一些组合的方式流动。这种间隔还使得空气能够在这些板之间流过，这种空气通常在热交换器130内的风扇作用下按照横流、逆流、并流方式或其一些组合方式抽入。在板盒之间的这种间隔通过使得在每个板对或盒136内的流体盒在这些板对或盒136之间的通道中流动的蒸发液体以及空气之间能够发生显热和潜热交换。在每个板盒内的内部通道标为139。

现在参照图14，该图显示出板式热交换器组件140的透视图。可以看出，板式热交换器组件140由一系列板盒146构成，每个包括有内部通道以使得流体能够在其中流动。可以看出，每个板盒最好包括Chevron或其它表面结构以使得每个板对的表面区域增大。可以看出，板式热交换器组件140还包括通过出口集管间隔环142A与这一系列板盒连接的流体出口集管142以及通过入口集管间隔环144A与这一系列板盒146连接的流体入口集管144。可以看出，通道148由在每个相邻板盒146的外侧上的凸起表面形成，从而使得蒸发液体能够在每个板盒146之间流动，从而为在每个板盒146内流动的液体提供可感知的冷却。另外，通道148形成在板盒146之间的空间，从而空气能够在板盒146之间按照逆流、并流、横流方式或其一些组合方式抽入，以便与蒸发液体形成显热和潜热交换，并且因此为在这些板146内的流体提供间接的冷却、加热、冷凝或蒸发。间隔件149是可选的，它为板式热交换器组件140提供额外的结构支撑，以在用螺栓将板式热交换器组件140紧固时防止凸起表面破碎。还有，这些间隔件149可以用来将通道148的宽度增加超过其自然数值，该数值为凸起表面高度的两倍。

现在参照图15-18，该图显示出板式热交换器组件150的详细视图。可以看出，每个板式热交换器组件由具有流体出口集管152和流体入口集管154的一系列板对或盒156构成。每个流体入口集管154通过流体入口集管间隔环154A连接，并且流体出口集管152通过流体出口集管间隔环152A连接。可以看出，这一系列板对或盒156通过在每个板盒156的外侧上的凸起表面图案相互间隔开。在每个板上，所述增强的表面图案位于两个侧面上。它由凸起表面(波峰，158A)和下凹表面(波谷，158B)构成。在板的一个侧面上的波峰158A为在另一个侧面上的波谷158B(反之亦然)。波谷158B相互接触以形成在板对或盒156内的内部通道159。在每个板对156的外表面上的波峰158A接触相邻板对156的波峰以形成外部通道158(例如，通常为网格图案)，从而空气和蒸发液体能够在这些板盒156外面以及之间流动，从而提供良好的显热和潜热交换。可以看出，每个板盒156在每个板盒组件156的两个侧面上具有Chevron或任意其它的表面增强图案，以提供更大的表面区域和湍流，从而能够改善性能以及在每个板盒156内的流体和在每个板盒156之间流动的蒸发液体之间的热交换。慎重选择在板上的表面增强图案的几何形状，从而形成在每个板盒组件156之间的空间中的外部通道158能够在一起在每个板盒156外面以及之间流动的空气和蒸发液体之间实现良好的热传递和质量传递。该外部通道通常为但不限于普通的网格图案。

在本发明的所有实施例中，这些板由各种钢材例如不锈钢或其它耐腐蚀钢和合金构成。这些板还可以由能够在板内的流体和从中向外流出的蒸发液体或空气之间实现良好热传递的其它材料构成。这些材料可以为铝或铜；各种合金或具有耐腐蚀性和良好热传递性的塑料。

Claims

1.一种热交换方法，包括以下步骤：

提供直接蒸发式热交换部分和间接热交换部分，所述间接热交换部分在多条通道内引导流体流，所述直接热交换部分包括顶部、底部、进气口和出气口，所述间接热交换部分包括顶部、底部、进气口和出气口，所述间接热交换部分大致设置在所述直接热交换部分上方；

将蒸发液体大致向下分配到并且穿过所述间接热交换部分，从而在所述多条通道内的流体流和所述蒸发液体之间发生间接热交换；

使得空气在所述间接热交换部分的进气口和出气口之间运动，并且使得空气在所述直接热交换部分的所述进气口和出气口之间运动，运动穿过所述间接热交换部分的空气与运动穿过所述间接热交换部分的所述蒸发液体交换热量和质量，并且因此与在间接热交换部分中的所述多条通道内的流体流间接交换热量，运动穿过所述直接热交换部分的空气与运动穿过所述直接热交换部分的蒸发液体交换热量和质量；

将离开所述间接热交换部分的基本上全部蒸发液体大致向下分配到所述直接热交换部分上，其中所述间接热交换部分由板式热交换器构成，

所述板式热交换器由形成第一系列流道和第二系列流道的交替结构的一系列相邻板盒构成，

将入口集管和出口集管可操作地连接至所述第一系列流道，从而所述流体流能够流入到所述第一系列流道并且从所述第一系列流道中流出，

所述第二系列流道布置成使得所述蒸发液体能够穿过所述第二系列流道，并且运动穿过所述间接热交换部分的空气穿过所述第二系列流道。

2.如权利要求1所述的热交换方法，还包括：

收集从所述直接热交换部分排出的基本上全部所述蒸发液体；并且

将所收集的蒸发液体向上泵送，从而使其能够大致向下分配到并且穿过所述间接热交换部分。

3.如权利要求1所述的方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致逆流运动穿过所述间接热交换部分。

4.如权利要求1所述的热交换方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致横流运动穿过所述间接热交换部分。

5.如权利要求1所述的方法，其中运动穿过所述直接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致横流运动穿过所述直接热交换部分。

6.如权利要求1所述的方法，其中在由形成第一系列闭合回路流道和第二系列闭合回路流道的交替结构的一系列相邻板盒构成的板式热交换器中，在这一系列相邻板盒中的每个板盒包括用来增大板表面区域的增强表面图案，以提高从闭合回路第一系列流道内的流体流到蒸发液体的显热传递，并且提高从所述蒸发液体到运动穿过在所述板式热交换器中的所述第二系列流道的空气的显热和潜热传递。

7.如权利要求1所述的热交换方法，其中在由形成第一系列闭合回路流道和第二系列闭合回路流道的交替结构的一系列相邻板盒构成的板式热交换器中，第二入口集管和第二出口集管可操作连接至在所述板式热交换器中的第三系列闭合回路流道，从而第二流体流能够流入到所述第三系列流道中并且从所述第三系列流道中流出。

8.如权利要求1所述的热交换方法，其中设有两个直接热交换部分和两个间接热交换部分，并且一个间接热交换部分大致位于一个直接热交换部分上方，而且第二间接热交换部分大致位于第二直接热交换部分上方。

9.如权利要求1所述的方法，其中设有两个直接热交换部分，并且所述间接热交换部分大致位于两个直接热交换部分上方。

10.如权利要求1所述的热交换方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致并流运动穿过所述间接热交换部分。

11.如权利要求1所述的热交换方法，其中运动穿过所述直接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致逆流运动穿过所述直接热交换部分。

12.一种热交换方法，包括以下步骤：

使得空气在所述间接热交换部分的所述进气口和出气口之间运动，并且使得空气在所述直接热交换部分的所述进气口和出气口之间运动，

运动穿过所述间接热交换部分的空气与在所述间接热交换部分中的所述多条通道内的流体流交换热量，

其中所述间接热交换部分由板式热交换组件构成，所述板式热交换组件由形成第一系列流道和第二系列流道的交替结构的一系列相邻板盒构成，

将入口集管和出口集管可操作地连接至所述第一系列流道，从而所述流体流能够流入到所述第一系列流道中并且从所述第一系列流道流出，

所述第二系列流道布置成使得运动穿过所述间接热交换部分的空气穿过所述第二系列流道。

13.如权利要求12所述的热交换方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述流体流的流动方向大致逆流运动穿过所述间接热交换部分。

14.如权利要求12所述的热交换方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述流体流的流动方向大致横流运动。

15.如权利要求12所述的方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述流体流的流动方向大致并流运动。

16.如权利要求12所述的方法，其中所述板式热交换组件由形成第一系列闭合回路流道和第二系列开放回路流道的交替结构的一系列相邻板盒构成，在这一系列相邻板盒中的每个板盒包括增强表面图案，以增大板表面区域，并且提高从所述流体流到运动穿过在所述板式热交换组件中的第二系列开放回路流道的空气的热传递。

17.如权利要求12所述的方法，其中所述板式热交换组件由形成第一系列闭合回路流道和第二系列开放回路流道的交替结构的一系列相邻板盒构成，第二入口集管和第二出口集管可操作地连接至在所述板式热交换器中的第三系列闭合回路流道，从而第二流体流能够流入到所述第三系列流道中并且从所述第三系列流道流出。

18.如权利要求12所述的热交换方法，其中设有两个直接热交换部分和两个间接热交换部分，并且一个间接热交换部分大致位于一个直接热交换部分上方，而且第二间接热交换部分大致位于第二直接热交换部分上方。

19.如权利要求12所述的热交换方法，其中设有两个直接热交换部分，并且所述间接热交换部分大致位于两个直接热交换部分上方。

20.一种热交换方法，包括以下步骤：

提供间接热交换部分，所述间接热交换部分在多条通道内引导流体流，所述间接热交换部分包括顶部、底部、进气口和出气口；

将蒸发液体大致向下分配到并且穿过所述间接热交换部分，从而在所述多条通道内的所述流体流和所述蒸发液体之间发生间接热交换；

使得空气在所述间接热交换部分的所述进气口和所述出气口之间运动，运动穿过所述间接热交换部分的空气与运动穿过所述间接热交换部分的所述蒸发液体交换热量和质量，并且因此与在所述间接热交换部分中的所述多条通道内的所述流体间接交换热量，其中所述间接热交换部分由板式热交换器构成，所述板式热交换器由形成第一系列流道和第二系列流道的交替结构的一系列相邻板盒构成，

将入口集管和出口集管可操作地连接至所述第一系列流道，从而所述流体流能够流入到所述第一系列流道中并且从所述第一系列流道流出，所述第二系列流道布置成使得所述蒸发液体能够流经所述第二系列流道，并且运动穿过所述间接热交换部分的空气穿过所述第二系列流道。

21.如权利要求20所述的热交换方法，还包括：

收集从所述间接热交换部分排出的基本上全部所述蒸发液体；并且

22.如权利要求20所述的方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致逆流运动穿过所述间接热交换部分。

23.如权利要求20所述的热交换方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体的流动方向大致横流运动穿过所述间接热交换部分。

24.如权利要求20所述的热交换方法，其中所述板式热交换器由形成第一系列闭合回路流道和第二系列开放回路流道的交替结构的一系列相邻板盒构成，在这一系列相邻板盒中的每个板盒包括增强表面图案，以增大板表面区域，并且提高从所述蒸发液体到运动穿过在所述板式热交换组件中的所述第二系列流道的空气的显热和潜热传递。

25.如权利要求20所述的热交换方法，其中在由形成第一系列闭合回路流道和第二系列开放回路流道的交替结构的一系列相邻板盒构成的所述板式热交换器中，第二入口集管和第二出口集管可操作地连接至在所述板式热交换器中的第三系列闭合回路流道，从而第二流体流能够流入到所述第三系列流道中并且从所述第三系列流道流出。

26.如权利要求20所述的热交换方法，其中运动穿过所述间接热交换部分的空气相对于所述蒸发液体方向大致并流运动穿过所述间接热交换部分。