CN105783545A - 一种高效直接接触式水-气换热装置 - Google Patents

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姜峰
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F25/00—Component parts of trickle coolers
    • F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
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Abstract

本发明公开了一种高效直接接触式水‑气换热装置，包括水管、循环水泵、布水器、无纺布复合填料、风机、进风格栅、集水盘和出风格栅。水管与循环水泵、布水器连通，循环水泵将高温水经过水管输送至布水器，布水器将高温水均匀喷淋到无纺布复合填料的表面。所述无纺布复合填料为多层复合结构，其每层均设有若干流水孔，水自上向下流，与由所述风机从进风格栅鼓入的空气进行直接接触式换热，高温高湿的空气经出风格栅流出，降温后的水流入到集水盘，用于后续再循环利用。本发明通过增加空气与水的接触时间以及接触面积来达到强化换热的效果。

Description

一种高效直接接触式水-气换热装置
技术领域
本发明涉及一种高效直接接触式水-气换热装置，属于换热装置领域，尤其是直接接触式水-气换热装置领域。
背景技术
直接接触式水-气换热装置的工作原理是流动的空气与流动的水接触换热，一方面空气与水直接对流传热，另一方面由于水表面和空气之间存在水蒸气压力差，在压力的作用下部分水蒸发带走蒸发潜热，从而达到降低水温的效果。比如，空调系统中的开式冷却塔便是一种直接接触式水-气换热装置，携带冷凝热的冷却水在塔体内部与空气直接接触换热，将冷凝热传递给空气并散入大气中。
直接接触式水-气换热装置换热效率的高低，取决于水与空气充分接触的程度。在换热装置内，水经布水器均匀淋至填料，填料起到延长水与空气的接触时间、增加换热面积等作用，因此，直接接触式水-气换热装置的核心就是填料的设计，包括填料的布置结构和填料本身的材料设计。
目前直接接触式水-气换热装置的填料主要采用玻璃钢和阻燃型塑料，这两种材料表面光滑且憎水，水无法在其表面停留，使得空气与水的接触时间短暂，接触面积有限，装置的换热效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效直接接触式水-气换热装置，能解决上述问题，延长空气与水的接触时间，强化水与空气的换热效果。
本发明采用的技术方案是：一种高效直接接触式水-气换热装置，包括水管、循环水泵、布水器、无纺布复合填料、风机、进风格栅、集水盘和出风格栅。水管与循环水泵、布水器连通，循环水泵将高温水经过水管输送至布水器，布水器将高温水均匀喷淋到无纺布复合填料的表面。所述无纺布复合填料为多层复合结构，其每层均设有若干流水孔，水自上向下流，与由所述风机从进风格栅鼓入的空气进行直接接触式换热，高温高湿的空气经出风格栅流出，降温后的水流入到集水盘，经过水管输送到用户做冷却水用。进风格栅起到过滤空气的作用，防止空气中的污染物进入装置，同时，进风格栅与出风格栅都起到防止装置内的喷淋水外溅的作用。
进一步地，无纺布复合填料可由无纺布和硬质可塑塑料复合而成，其中，无纺布具有多孔性特点，拨水性佳，利于水与空气在其表面的接触；硬质可塑塑料可塑性强，抗冲击强度高。无纺布复合填料综合了无纺布的拨水性佳和硬质可塑塑料的抗冲击性强的优点，可增加空气与水的接触时间和接触面积，强化换热。
更进一步地，制作无纺布复合填料的硬质可塑塑料由热塑性树脂生产而成，包括聚丙烯（PP）和/或聚氯乙烯（PVC）等。
更进一步地，制作无纺布复合填料的无纺布多采用聚丙烯（PP）粒料为原料生产而成。
在一优选实施例中，无纺布复合填料采用平铺层与波浪形层相间隔布置的叠层构造，形成瓦楞结构，填料结构稳定，水和空气的接触面积大。还可根据需求配置瓦楞结构的通风面积、角度，以及填料开孔的大小与间距。
优选地，无纺布复合填料的每层上均匀开孔，水自上向下流，空气自左向右流，形成“横流”换热方式，空气对水产生冲击，强化换热。
在具体实例中，布水器可采用圆形布水器或方形布水器构造，布水器上设置有多个喷淋头。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：通过增加空气与水的接触时间以及接触面积来达到强化换热的效果，可提高换热效率，同时，还能提高送风的空气质量。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种高效直接接触式水-气换热装置的结构示意图。
图2是显示图1所示实施例中的无纺布复合填料开孔方案的无纺布复合填料平面示意图。
图3是显示图1所示实施例中的无纺布复合填料的每层复合结构的示意图。
图4是根据本发明另一实施例的换热装置的结构示意图。
图中：1、水管，2、循环水泵，3、布水器，4、无纺布复合填料，5、风机，6、进风格栅，7、集水盘，8、出风格栅，9、流水孔，10、无纺布，11、硬质可塑塑料，12、耐水胶黏剂。
具体实施方式
下面结合附图对根据本发明的实施例一进一步详细描述：请见图1~图3。
根据本发明实施例一的一种高效直接接触式水-气换热装置，如图1所示，其主要包括：水管1、循环水泵2、布水器3、无纺布复合填料4、风机5、进风格栅6、集水盘7和出风格栅8。布水器3位于无纺布复合填料4的上方，集水盘7位于无纺布复合填料4的下方，进风格栅6和出风格栅8分列于无纺布复合填料4的左右两侧，风机5邻近进风格栅6而设。
所述循环水泵2将高温水经过水管1输送至布水器3，所述布水器3将高温水均匀喷淋到无纺布复合填料4的表面，所述无纺布复合填料4每层均开设有流水孔，参见图2所示，流水孔9优选是均匀开设于每层上的。
水自上向下流，与由所述风机5从进风格栅6鼓入的空气进行直接接触式换热，高温高湿的空气经出风格栅8流出，降温后的水流入到集水盘7，还可再经过水管1输送到用户做冷却水用，升温后的水再流入循环水泵2，进行下一个循环。
如图1所示，无纺布复合填料4采用平铺布置与波浪形布置相间隔的叠层布置，形成瓦楞结构，空气由左向右在瓦楞中间流动；如图2，每层无纺布复合填料4均匀开孔，由布水器3喷淋下来的水自上向下垂直于瓦楞流动，水与空气进行“横流”式直接接触换热。
布水器3可以采用圆形布水器或方形布水器，布水器3上可设置多个喷淋头。
如图3所示，无纺布复合填料4采用由无纺布10和硬质可塑塑料11通过耐水胶黏剂12黏合而成的复合材料。其中，无纺布10，具有多孔性，多采用聚丙烯（PP）粒料为原料生产而成，拨水性佳，水在无纺布表面呈滴状，可增加水与空气的接触面积，减缓水的下溅速度。硬质可塑塑料11，由热塑性树脂生产而成，如聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等，加工成型简便，具有较高的机械强度及明显的力学松弛现象，不易断裂，抗冲击性能好。
无纺布复合填料4，同时具备无纺布的拨水性佳和硬质可塑塑料的支撑性好等优点，结构稳定，性能可靠。当水由布水器均匀喷淋至无纺布复合填料4表面时，复合填料的无纺布10表面会干扰水的流动，由于填料的拨水性佳，使得填料表面形成无数水滴，空气流过填料表面，与滴状水进行热交换，增加了水和空气的接触面积，同时延长了水和空气的接触时间，从而起到强化换热的作用。另外，由于无纺布复合填料4采用瓦楞结构布置，空气与水成“横流”换热方式，空气的流动对水产生冲击，也起到强化换热的作用。
进风格栅6起到过滤空气的作用，防止灰尘进入装置内影响水质及换热效果，同时，进风格栅6与出风格栅8都起到防止装置内的喷淋水外溅的作用。
由于在直接接触式水-气换热装置中，水与空气直接接触，部分水蒸发后由空气带出，导致循环水量逐渐减少，在系统应用中需设置补水装置；若空气中携带污染物会使得水质变差，有必要时还需设置空气净化装置和水处理装置。
另外，本发明还可以采用其他实施例。如图4所示，为本发明另一实施例的水-气换热装置，作为上述实施例一的一种变形，本实施例中，将风机5布置在换热装置上端，风机5采用轴流引风机。空气由周边进风格栅6引入，从内部的出风格栅8流出，最后经风机5引出。这种结构上的改变对于本领域技术人员来说易于实现，在此不再赘述。
本发明仅以上述最为常见的实施方式进行说明，在本发明的启示下得到的其他形式的材料，凡是根据本发明的基本原理进行的变换或者改进，均在其保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，包括：水管（1）、循环水泵（2）、布水器（3）、无纺布复合填料（4）、风机（5）、进风格栅（6）、出风格栅（8）和集水盘（7）；
所述水管（1）与循环水泵（2）、布水器（3）连通，通过所述循环水泵（2）将高温水经过水管（1）输送至布水器（3）；
所述布水器（3）设置于无纺布复合填料（4）的上方，用于将高温水均匀喷淋到无纺布复合填料（4）的表面；
所述无纺布复合填料（4）为多层复合结构，其每层均开设有若干流水孔，使得喷淋到无纺布复合填料（4）上的水能够自上向下流；
所述进风格栅（6）和出风格栅（8）分别位于无纺布复合填料（4）的两侧，由所述风机（5）从进风格栅（6）鼓入的空气与流经无纺布复合填料（4）的水进行直接接触式热交换，形成的高温高湿的空气经出风格栅（8）流出；
所述集水盘（7）设置于无纺布复合填料（4）的下方，用于收集降温后的水。
2. 按照权利要求1所述的一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，所述无纺布复合填料（4）由无纺布（10）和硬质可塑塑料（11）复合而成。
3. 按照权利要求2所述的一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，制作无纺布复合填料（4）的硬质可塑塑料（11）由热塑性树脂生产而成，包括聚丙烯和/或聚氯乙烯。
4. 按照权利要求2所述的一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，制作所述无纺布复合填料（4）的无纺布（10）采用聚丙烯粒料为原料生产而成。
5. 按照权利要求1所述的一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，所述无纺布复合填料（4）采用平铺层与波浪形层相间隔布置的叠层构造。
6. 按照权利要求1所述的一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，无纺布复合填料（4）的每层上均匀开孔，水自上向下流，空气自左向右流，形成“横流”换热方式。
7. 按照权利要求1所述的一种高效直接接触式水-气换热装置，其特征在于，布水器（3）采用圆形布水器或方形布水器，所述布水器（3）上设置有多个喷淋头。
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