CN106152851A - 一种蓄热式冷却循环水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄热式冷却循环水的方法，本方法不是以汽化潜热带走循环水的热量冷却循环水，而是采用直接传热式热交换，没有水的汽化，减少了水的潜热蒸发损耗，循环水系统可以封闭，冷却空气进行可过滤，降低了空气中沙尘的侵入，可有效提高循环水的冷却效率，减少设备磨损与排污量，可以有效降低循环水中细菌和藻类的滋生，节约了处理细菌和藻类的化学试剂，降低了消耗消除了污染，可以有效降低循环水池（罐）水面蒸发水消耗，有效消除了大气流动带来的凉水塔的风道带来的横向蒸发水消耗。

Description

一种蓄热式冷却循环水的方法

技术领域

本发明涉及一种蓄热式冷却循环水的方法，适用于民用空调冷却系统，工业冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、电力、冶金、化工、石油石化、煤化工等行业，尤其适用于凉水塔（冷却水塔），属于循环水冷却节水技术领域。

背景技术

水是人类赖以生存和发展的珍贵资源，二十一世纪被称为“水的世纪”，水问题的严重性和重要性已日益成为社会各界的共识，我国淡水资源极度短缺，人均淡水资源量仅为世界平均值的1/3，节约水资源已经成为国家战略。与其它液体介质相比，水的热容或比热较大，水的汽化潜热（蒸发潜热）值很高，所以，水是比较理想的冷却介质。现代工业中有许多机械运动产生热量需要冷却，有的工艺介质和工艺产品出装置需要达到一定低温保证产品安全，需要冷却，有的中间过程也需要冷却，民用空调冷却系统，工业冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、电力、冶金、化工、石油石化、煤化工等均需要冷却水，冷却水是循环使用的，也称为循环水，随着节能减排技术手段的提高，上述任何过程可以利用的冷却余热已经得到应用，不能再被利用的则由循环水将剩余热量带走，循环水在冷却水塔内冷却后，循环使用，目前冷却水塔基本上为敞开式，其工作原理是将水雾化成微小水液滴和空气的接触，有的还需要增加填料以增加和空气接触的面积，通过水蒸发作用来散去循环水中的废热，即干燥低焓值的空气经过风机的抽动后，也可以采用高塔的形式，利用烟囱效应，自进风网处进入冷却塔内，饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热高焓值的水自播水系统洒入塔内，当水滴和空气接触时，一方面由于空气传热系数比较低，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，由风机或冷却水塔的烟囱效应，空气和雾化的水蒸气从顶部排除，带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。达到这一功能的装置是冷却水塔，冷却塔的种类很多，按照塔的构造和空气流动情况来区分，有自然通风冷却塔和机械通风冷却塔两大类，按照空气与水在塔内的相对流动情况，又可分为逆流式和横流式，机械通风冷却塔冷却效果最好，循环比一般在3～5倍。冷却水塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内雾化，由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，随空气流出带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，也有部分物化的小液滴水与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。蒸发1KG的水需600Kcal的蒸发潜热，也就是蒸发百分之一的水使剩余的水降低6℃的水温。可见，循环水冷却需要耗费大量的水，造成水资源浪费严重。

另外，冷却水塔系统一般是开放式，开放式水池和冷却水塔，暴露于大气环境中，当大气中含有沙尘时，这时，开放式的冷却水塔系统就会洗涤或者说是吸收溶解大气中含有沙尘，造成循环水系统的污染，需要不断的排污造成水资源浪费。沙尘的浸入带来了循环水系统结垢问题，结垢造成热阻加大，破坏了原有的换热系统，需要防垢及定期除垢，造成防垢、除垢消耗。

开放式水池和冷却水塔是循环水在低温环境下容易滋生细菌和藻类，需要添加化学试剂杀菌、灭藻，有了化学添加剂的消耗。

随着大气污染的严重，大气中的酸性有害物质也在水的雾化传热过程中，进行了传质，是大气中的酸性气体溶入水中，增加了循环水的腐蚀性，造成了管路系统和冷却设备的腐蚀。

可见，当前冷却水的方法造成了水资源的浪费，造成循环水的结构、腐蚀性、滋生细菌和藻类的诸多问题。

发明内容

本发明所要解决当前上述技术问题，提供一种蓄热换热式循环水冷却方法，达到节水、养护水质、提高传热效率、降低消耗的目的。

本发明的技术方案是：一种蓄热式冷却循环水的方法，其特征在于：高温循环水与低温蓄热体直接接触换热，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，低温循环水流入循环水池（罐），低温蓄热体得到高温循环水传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体，高温蓄热体再去与空气直接接触换热，冷却后成为低温蓄热体；低温蓄热体再与高温循环水直接接触换热，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，低温循环水流入循环水池（罐），低温蓄热体得到高温循环水传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体，高温蓄热体再去与空气直接接触换热，换热冷却后成为低温蓄热体，依次连续循环直接接触换热；所述蓄热体，其特征是蓄热体是热导体；所述流入循环水池（罐），其特征是循环水池（罐）采用封闭式；所述高温蓄热体与空气直接接触换热冷却的空气，其特征是空气经过过滤后，在进行与高温蓄热体直接接触换热；所述热导体，其特征在于：热导体可以是金属材料，也可以使非金属材料；所述循环水流是连续的，蓄热体的传热可以是交替的，蓄热体的传热也可以是连续的，蓄热体的传热交替的组数大于或者等于3；所述蓄热体，其特征在于：蓄热体可以是球、板或块、蜂窝、填料的形式叠加组合，也可以是其中多种形式的组合使用。

本发明的有益效果：

1、不是以汽化潜热带走循环水的热量冷却循环水，而是采用直接传热式热交换，没有水的汽化，减少了水的潜热蒸发损耗；

2、循环水系统可以封闭，冷却空气进行可过滤，降低了空气中沙尘的侵入，可有效提高循环水的冷却效率，减少设备磨损与排污量；

3、循环水系统封闭，可以有效降低循环水中细菌和藻类的滋生，节约了处理细菌和藻类的化学试剂，降低了消耗消除了污染；

4、循环水系统封闭，可以有效降低循环水池（罐）水面蒸发水消耗；

5、循环水系统封闭，有效消除了大气流动带来的凉水塔的横向风道来的蒸发水消耗。

附图说明

图1循环水连续式与蓄热体传热换热，蓄热体传热再连续式与空气传热换热流程示意图。

图2循环水连续式与蓄热体传热换热，蓄热体传热再交替式与空气传热换热流程示意图。

图中：1、水管，2、高温水流，3、连续蓄热体，4、低温水流，5、低温空气，6、风道，7、高温空气，8、单组1蓄热体，9、单组2蓄热体，10、单组3蓄热体，11、单组n蓄热体。

技术原理

本发明技术原理：高温循环水与低温蓄热体直接接触换热，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，低温循环水流入循环水池（罐），低温蓄热体得到高温循环水传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体，高温蓄热体移出循环水区，移出循环水区的高温蓄热体蓄得高温循环水传递来的热量，高温蓄热体再去与空气直接接触换热，高温蓄热体的热量传递给冷空气的到冷却降温，冷却后蓄热体成为低温蓄热体；低温蓄热体再与高温循环水直接接触换热，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，低温循环水流入循环水池（罐），低温蓄热体得到高温循环水传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体，高温蓄热体再去与空气直接接触换热，换热冷却后成为低温蓄热体，依次循环直接接触换热。

具体实施方式

本发明提供了一种蓄热式冷却循环水的方法，如图1所示，自循环水管道3流动而来的高温循环水4，流入与其交汇的低温蓄热体2，流经蓄热体2的过程中得到与其的充分直接接触，在蓄热体2表面进行对流传热换热，高温循环水4将其携带的热量传递给低温蓄热体2，高温循环水4交出热量变成低温循环水1，低温循环水1经管道3流入循环水池（罐），低温蓄热2体得到高温循环水4传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体2，高温蓄热体2移出高温循环水4流经交汇的区域，高温蓄热体2记过短暂的重力水分离，高温蓄热体2再进入与空气流经的交汇区域，在这里高温蓄热体2直接与经空气管道6流入的低温空气7进行充分接触，在高温蓄热体2表面和接触的低温空气7进行充分的对流热传递换热，高温蓄热体2传出热量温度降低成为低温蓄热体2，低温空气7则得到热量温度升高成为高温空气5随空气导管散入大气，完成一个热量交换周期；然后，重复上述过程依次反复。这一过程实现中水流不变的工况为水流连续，水流连续状态下，蓄热体2依次进入、经过传热、移出，然后进入空气流经的交汇区域移出进入、经过传热、移出；如图2所示，这一过程实现中，蓄热体有单组1蓄热体8、单组2蓄热体9、单组3蓄热体10、单组n蓄热体11有n个单组蓄热体，高温循环水依次流经单组1蓄热体8，经过一定时间或者温度的降低后，高温循环水依次流经单组2蓄热体9，经过一定时间或者温度的降低后，高温循环水依次流经单组2蓄热体10，经过一定时间或者温度的降低后，高温循环水依次流经单组n蓄热体11，这里n≥3。

蓄热式冷却循环水的方法中所述蓄热体，必须是蓄热体是热导体，否则不能实现水与蓄热体、蓄热体与空气的热量的传递。当采用蓄热式冷却循环水的方法时，循环水的流动、中间储存可以实现不与大气直接接触，可以将循环水池（罐）封闭起来，以实现循环水池（罐）封闭式流动、中间储存管理，减少水面与大气浓度差和大气流动带来循环水水面蒸发，实现节水，过程实现不与大气直接接触，可以阻止沙尘进入循环水系统，实现净水等目的，同样也可以减少阳光照射带来的水挥发，还可以消除循环水的细菌和藻类的产生条件，达到净水的目的。

在采用蓄热式冷却循环水的方法过程中，进行热交换流入的空气，可以进行过滤，减少空气中灰尘在于蓄热体接触过程中对蓄热体的污染，进而减少对循环水的污染。

实现蓄热式冷却循环水的方法过程中，金属材料热导体，有的非金属材料也是导热体，只是有的非金属材料的导热系数低一些，但不影响蓄热式冷却循环水的方法的实现；工程实践中蓄热体可以是球、板或块、蜂窝、填料的形式叠加组合，也可以是其中多种形式的组合使用。

上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均处在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种蓄热式冷却循环水的方法，其特征在于：高温循环水与低温蓄热体直接接触换热，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，低温循环水流入循环水池（罐），低温蓄热体得到高温循环水传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体，高温蓄热体再去与空气直接接触换热，冷却后成为低温蓄热体；低温蓄热体再与高温循环水直接接触换热，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，高温循环水将其携带的热量传递给低温蓄热体变成低温循环水，低温循环水流入循环水池（罐），低温蓄热体得到高温循环水传递来的热量，温度升高，成为高温蓄热体，高温蓄热体再去与空气直接接触换热，换热冷却后成为低温蓄热体，依次连续循环直接接触换热。

2.如权利要求1所述一种蓄热式冷却循环水的方法，其特征在于：所述蓄热体，其特征是蓄热体是热导体。

3.如权利要求1所述一种蓄热式冷却循环水的方法，其特征在于：所述流入循环水池（罐），其特征是循环水池（罐）采用封闭式。

4.根据权利要求1所述一种蓄热式冷却循环水的方法，其特征在于：所述高温蓄热体与空气直接接触换热冷却的空气，其特征是空气经过过滤后，在进行与高温蓄热体直接接触换热。

5.如权利要求1和权力2所述一种蓄热式冷却循环水的方法，所述热导体，其特征在于：热导体可以是金属材料，也可以使非金属材料。

6.根据权利要求1所述一种蓄热式冷却循环水的方法，所述高温循环水与低温蓄热体直接接触换热，其特征在于：循环水流是连续的，蓄热体的传热可以是间断的，蓄热体的传热也可以是连续的，蓄热体的传热间断的组数大于或者等于3。

7.如权利要求1和权力2所述一种蓄热式冷却循环水的方法，所述蓄热体，其特征在于：蓄热体可以是球、板或块、蜂窝、填料的形式叠加组合，也可以是其中多种形式的组合使用。