CN107436100A - 用于模块化换热塔的改进的引水设备和引水方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于模块化换热塔的改进的引水设备和引水方法，该模块化换热塔包括第一模块和第二模块，该第一模块包括被设置在该第一模块中的第一槽，该第二模块包括被设置在该第二模块中的第二槽。前述的模块化换热塔还可包括换热部段，该换热部段被设置在第一模块和第二模块中。第一模块和第二模块可在被运输到工作场所并且被安装为模块化换热塔之前被装配。

Description

用于模块化换热塔的改进的引水设备和引水方法

相关申请

本申请要求于2016年5月26日递交的标题为“用于模块化换热塔的改进的引水设备和引水方法”的第62/341,876号美国临时申请的优先权，该美国临时申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体涉及模块化换热塔。本公开还涉及装配模块化换热塔的方法。更具体地，本公开例如涉及换热塔的模块化部件，每个模块化部件具有设置在其中的单独的水槽，该模块化部件可在工厂环境中进行预装配并被运输到工作场所并且被装配以创建冷却塔。

背景技术

冷却塔是广泛使用以将低位热发散到大气中的类型的换热器，并且该冷却塔典型地被用在发电、空调设施和类似物中。这些塔接收相对温暖或热的流体，并使流体穿过塔设备，以使得通过与相对较凉的环境空气进行相互作用来从流体吸取热量。

冷却塔通常包括逆流型冷却塔和横流型冷却塔。在逆流冷却塔中，随着高温的液体向下流动穿过填料或填充物并且与向上行进的空气进行接触，该液体被冷却。相反地，在横流冷却塔中，使用水平移动穿过填料或填充物的空气来对高温的液体进行冷却。使用风机将被加热的空气排放到大气中，并且冷却液体被收集在位于填料或填充物下方的槽中。

通常以下述两种方式中的一种将液体分配遍及冷却塔：重力和喷雾。典型地，在横流冷却塔中使用重力系统，在逆流冷却塔中使用喷雾系统。在喷雾系统中，使用一系列安装在分配管上的喷雾喷嘴来将高温的液体分配遍及冷却塔。喷雾喷嘴被布置为将液体均匀地分配在填料的顶部。一旦液体行进穿过填料，该液体在塔的底部处被收集在冷液体槽中。在重力系统中，高温的液体被供应到设置在填料上方的热液体槽中。液体随后穿过位于热液体槽的底部中的孔或开口行进到填料处。与喷雾系统相似，行进穿过填料的液体在塔的底部处被收集在冷液体槽中。

与当前的冷却塔有关的缺点在于，在一些应用中，在工作场所对该冷却塔进行装配可能是极为劳动密集型的。对这种塔进行装配常常需要专门的劳动力投入大量的时间。相应地，这种装配是劳动密集型的，需要大量的时间，并且因此可能是成本高昂的。诸如天气和场所环境之类的不确定因素也可能影响在工作场所装配冷却塔所需的时间。劳动力的质量也可能导致与塔相关的质量和性能问题。因此，期望在将塔结构航运到安装场所之前在制造厂或工厂对塔结构进行尽可能多的装配。

但是同时可能期望在工厂装配塔部件，用于冷却塔的传统设计常常使得有必要在工作场所对该冷却塔进行装配。例如，诸如各个塔部件的尺寸及其结构强度之类的因素可能限制了该塔部件在工厂生产和运输到场的能力。可能存在装配与运输挑战性的一种特殊的部件是液体收集槽，或者通常被称为冷水槽。许多传统的冷却塔被构造为具有单个冷水槽，该单个冷水槽用于接收和保持已被塔冷却的水。由于冷水槽的尺寸，将其以预装配的形式运输到工作场所是成本高昂的。在具有单个冷水槽的冷却塔中，随着塔的冷却容量增加，冷水槽的尺寸也增加。然而解决方案可能是将冷水槽以多个部件的方式航运到工作场所以用于最终的装配，这导致了更大的劳动成本以及由于诸如上文所描述的那些现场条件导致不一致的装配质量。此外，通常难以确保冷水槽的各个部件在工作场所完全地封接到彼此。

因此，期望具有一种冷却塔，该冷却塔使用可在工厂制造并且可被运输到工作场所的部件来装配。尤其，期望具有一种冷却塔，该冷却塔可使用模块化部件来装配，该模块化部件包括具有预装配的冷水槽的部件。

发明内容

有利地，对模块化换热塔和装配这种模块化换热塔的方法提供了本公开的实施例。

本公开的实施例是一种模块化换热塔，该模块化换热塔包括：第一模块，该第一模块包括被设置在该第一模块中的第一槽；第二模块，该第二模块包括被设置在该第二模块中的第二槽；增压室；第一换热部段；以及气流发生器。

另一个实施例是一种模块化换热塔，该模块化换热塔包括：第一收集槽模块，其中第一收集槽模块包括第一换热部分和第一收集槽；第二收集槽模块，其中第二收集槽模块包括第二换热部分和第二收集槽；设置在所述第一收集槽模块与所述第二收集槽模块之间的增压模块；以及风机模块。

另一个实施例是一种装配模块化换热塔的方法，该方法包括：定位第一收集槽模块，其中第一收集槽模块包括第一换热部分和第一收集槽；以与第一收集槽模块侧向地间隔开的方式定位第二收集槽模块，其中第二收集槽模块包括第二换热部分和第二收集槽；将增压模块定位在第一收集槽模块与第二收集槽模块之间的侧面空间中；以及以与增压模块竖直相邻的方式定位风机模块。

在本发明的又一实施例中，沿着纵向轴线竖直地延伸的模块化换热塔包括：第一模块，该第一模块包括被设置在该第一模块中的第一槽；第二模块，该第二模块限定了增压室，其中所述第二模块包括出口；第一水道(flume)，该第一水道被连接到所述出口，其中所述水道从所述第二模块延伸到所述第一模块，其中所述第一水道包括：第一直线型底部壁；第一直线型侧壁，该第一直线型侧壁从所述直线型底部壁以一角度延伸；以及第二直线型侧壁，该第二直线型侧壁与从所述底部壁以一角度延伸的所述第一直线型侧壁相对；第一换热部段；以及气流发生器。

在本发明的又一实施例中，沿着纵向轴线竖直地延伸的模块化换热塔包括：第一模块，该第一模块包括被设置在该第一模块中的第一槽；第二模块，该第二模块包括被设置在该第二模块中的第二槽；第三模块，该第三模块限定了增压室，其中所述第三模块包括出口；第一水道，该第一水道被连接到所述出口，其中所述水道从所述第三模块延伸到所述第一模块并且具有曲线形的几何形状；第一换热部段；以及气流发生器。

因此，本文已经相当宽泛地概述了本发明的特定实施例，以便本发明的详细说明在此可被更好地理解并且以便本发明对本领域的贡献可被更好地理解。当然，本发明的另外的实施例将在下文描述并且将形成本发明所附的权利要求的主题。

在这方面，在详细地说明本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在本发明的应用中并不限于以下说明中陈述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够为除了所描述的那些实施例以外的实施例并且能够以多种方式被实践和执行。另外，应当理解的是，本文中所使用的用语和术语以及摘要是为了进行描述并且不应当认为是限制性的。

照此，本领域技术人员应理解，本公开所基于的设想可容易地被用作用于设计执行本发明的数个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被认为包括这种等价构造，只要其不脱离本发明的精神和范围。

附图说明

通过参考以下结合附图作出的对本公开的各个实施例的说明，本公开的上文提及的与其它的特征和优点以及获得这些特征和优点的方式将变得更为显而易见，并且本公开自身将被更好地理解。

图1为根据本公开的实施例的第一示例性模块化换热塔的透视图。

图2为图1中描绘的模块化换热塔的分解图，示出了根据本公开的实施例的模块化换热塔的多个模块化部件。

图3为图1中描绘的模块化换热塔的俯视图，示出了根据本公开的实施例的气流发生器。

图4为图1中描绘的模块化换热塔的横截面视图，示出了根据本公开的实施例的多个换热部分。

图5为根据本公开的实施例的第二示例性的模块化换热塔的透视图。

图6为图5中描绘的模块化换热塔的俯视图，示出了根据本公开的实施例的气流发生器。

图7为图5中描绘的模块化换热塔的横截面视图，示出了根据本公开的实施例的多个换热部分。

图8为根据本发明的实施例的模块化换热塔的等轴侧视图。

图9为图8中描绘的模块化换热塔的局部剖视图，示出了内部冷却液体槽。

图10为图8和图9中示出的模块化换热塔的局部分解图。

图11为示出了根据本发明的实施例的冷却液体槽的另一局部分解视图。

图12为模块化换热塔的局部内部视图，示出了根据本发明的实施例的液体流水道。

图13为根据本发明的实施例的水道的流路径连接部的等轴侧视图。

图14为图13中描绘的流路径连接部的详细视图。

具体实施方式

在以下详细说明中，对附图进行了参照，其中附图形成本文的一部分并且通过图示的方式示出了其中本发明可被实践的特定实施例。这些实施例被充分详细地说明，以使得本领域技术人员能够对其进行实践，并且应理解的是，可利用其它的实施例，并且可做出结构性的、逻辑的、过程性的和电气的更改。应当理解的是，元件的材料或布置的任何列表例如仅是用途性的并且不以任何方式意指是穷尽性的。所描述的处理步骤的发展过程为示例；然而，步骤的顺序不限于文中的阐述，并且除了必须以某种顺序进行的步骤之外可如现有技术中已知的那样进行改变。

冷却塔通过使相对暖或热的流体穿过使得该流体与相对较凉的环境空气接触的塔设备来调节该流体的温度。这些塔典型地包括热液体分配系统。这些分配系统的示例可具有一系列水分配喷嘴或有孔的分配槽或类似物，以及被定位在冷却塔的基部或底部处的冷水收集槽。通常，在热水分配系统与下面的冷水收集槽之间的空间中设置水分散填充结构。前述的填充结构通常包括多个细长的、水平布置并且交错的溅水杆，该多个溅水杆被竖立的栅格结构或框架组件支承在隔开的间隔处，或者前述的填充结构包括一系列由若干薄膜填料片构成的填料包或填料填装物。在对蒸发冷却塔进行装配期间，典型地，首先搭建外壳或支承结构，之后安装填料介质。在溅水型填充的情况下，挂架或栅格支承件被固定到支承壳。溅水杆随后被螺纹连接到挂架中。溅水杆通常设有用于使水滴在水加载范围内进行一致的、可预测的分散和分裂的表面，在蒸发冷却塔运行期间会典型地遇到该水加载范围。典型地，这些溅水杆是长而细的，并且填充结构包括大量的溅水杆。在薄膜填料的情况下，可采用填料包并将该填料包安装到冷却塔的支承结构中。填料包可由单独的片构成，该单独的片被粘接或通过某些其它方式被附接到彼此，以形成块。替代地，填料包可由从支承构件悬挂的片构成。连续的片在支承构件上被从一端推动，并且沿支承构件向下推动直至支承构件填充有所需数量的片为止。于是填料包被置于支承结构中。

在横流塔中，热的液体被分配遍及填料部段，以使得该热的液体与较凉的环境空气进行接触，当空气水平地或侧向地行进穿过填料部段时该环境空气对热的液体进行冷却。典型地，这些塔包括被设置成与填料部段相邻的空气入口区域，该空气入口区域使得来自塔的外部的空气能够行进到填料部段中。通常，空气入口区域的尺寸可对应于填料部段的高度，使得行进穿过填料部段的空气能够均匀分布。塔还包括用于在空气行进穿过填料部段之后接收该空气的增压区域或增压室，以及用于将空气再次引导到大气中的风机或其它的气流发生器。

可使用管道分配系统将热的液体分配在冷却塔中。泵可将水供给到管道中，该管道将水输送到喷嘴，该喷嘴将水喷到填料部段上。喷出的水随后行进穿过填料部段，并且在底部处被收集在冷液体槽中，该冷液体槽可具有用于使冷的液体穿过流出冷却塔的开口(例如，管道开口)。作为管道分配系统的替代方案，还可使用水分配槽来将热的液体分配在冷却塔中，该水分配槽具有用于使水流动穿过到填料部段上的孔。这种系统被称为重力驱动分配系统。一旦液体流动穿过填料部段并且被冷却，相似地，该液体被冷水槽所收集，该冷水槽可将被冷却的液体喷射到外部。

本文中所公开的系统和方法提供了一种具有双水收集槽设计的模块化的横流冷却塔。双槽设计使得单个槽能够在工厂中被预装配并且被运输到工作场所，用以安装到冷却塔中。每个槽可具有使其能够被经济地运输到工作场所的尺寸。双槽设计使得能够使用小于传统的冷却塔而不牺牲冷却容量的槽和其它部件来对冷却塔进行装配。事实上，可实现比之前传统的工厂装配的冷却塔更大的容量。此外，通过使用在传统的工厂装配的塔中不可预先配置的更大的风机，可减小每冷却单位的功率消耗。照此，这样的系统和方法为顾客提供了高容量冷却产品，该高容量冷却产品需要更少的现场装配时间和安置空间，并且减少了运输成本、安装产品成本、与现场装配关联的安全考虑和停工时间。

传统的冷却塔典型地包括单个水收集槽，该单个水收集槽由于其尺寸造成运输成本昂贵。例如，现有的冷却塔可使用具有大约十四(14)英尺的宽度的冷水槽，因此必须根据特殊的许可要求来对该冷水槽进行运输。这样的许可要求的示例可包括运送天数和时间的限制、路线限制、护送要求、照明要求和通行费以及其它费用支付。这些限制从一个地方到另一个地方可能是不同的，增加了运输的难度和成本。

本文中所公开的系统和方法可通过提供一种冷却塔来避免与现有的冷却塔相关的运输问题，该冷却塔使用不超出某些运输尺寸限值的不同的模块化部件来进行装配。例如，本文中所公开的系统和方法可提供一种冷却塔，该冷却塔具有六(6)个模块化部件：两(2)个底部填料部段、两(2)个顶部填料部段、增压部段和风机部段。本文中所公开的系统和方法还可提供一种冷却塔，该冷却塔具有三(3)个模块化部件：两(2)个填料部段和一(1)个增压室与风机的组合部段。这些部件中的每一个均可具有不超出某些运输尺寸限值的尺寸。因此，部件可被运输而没有特殊的特大尺寸装载要求，由此降低了运输成本。通常，极少数的州对宽度为十(10)英尺或宽度更小的荷载施行了显著的运送限制。相应地，本文中所公开的这样的系统与方法可提供一种冷却塔，可使用各自的宽度为十(10)英尺或宽度更小的不同的部件来对该冷却塔进行装配。特别地，以集装箱运送的版本其宽度可为2.2米或更小。然而这些模块化部件可能需要额外的卡车用以运输到工作场所——例如，可能需要多辆卡车以装载分离的部件而不是用单辆特大尺寸的卡车来装载整个冷却塔——与不具有特大尺寸的荷载相关的成本节约(例如，对于不必为某些许可要求付费而言)可能在重要性上要高于使用额外的卡车所增加的成本。此外，当在需要多个塔(例如，单体)的更大容量的应用场合中使用更大容量的塔时，现场需要更少的塔或单体。此外，这样的系统和方法可提供一种用于运输和装配冷却塔的方法，该方法在不允许运输特大尺寸的荷载的地区使用工厂装配的部件。

本文中所公开的系统和方法还提供了一种具有模块化部件的冷却塔，该模块化部件可在用于国际市场的标准海运集装箱中进行运输。例如，标准的海运集装箱可具有7英尺6英寸的门宽度和7英尺5英寸的门高度，并且整体尺寸为40英尺×8英尺×8英尺6英寸。相应地，这样的系统和方法可提供用于冷却塔的模块化部件，该模块化部件的尺寸被设置为适应于这种集装箱。

现在参照图1，描绘了第一示例性模块化传热塔100。模块化传热塔100例如可以是冷却塔或类似物。模块化传热塔100可包括六(6)个模块，这六个模块包括：第一收集槽模块110、增压模块112、第二收集槽模块114、第一换热模块120、风机模块122和第二换热模块124。模块化传热塔100还可包括第一水槽102和第二水槽104。水槽102、104可以是如在权利要求中所阐述的第一槽和第二槽的示例。

第一水槽102可被设置在第一收集槽模块110中，第二水槽104可被设置在第二收集槽模块114中。更具体地，第一水槽102可被设置在第一收集槽模块110的底部部分处，第二水槽104可被设置在第二收集槽模块114的底部部分处。第一收集槽模块110和第二收集槽模块114可被侧向地与彼此间隔开，并且因此第一水槽102和第二水槽104可被侧向地与彼此间隔开。

如图1中所描绘的，水槽102、104被彼此分开地密封。水槽102、104可在工厂中在被运输到工作场所用以最终装配为模块化传热塔100之前被密封。替代地，水槽102、104可在工厂中被部分地构造并且在工作场所进行密封。此外，尽管水槽102、104在图1中被描绘为分开地密封的单元，但是本领域普通技术人员应理解的是，水槽102、104不需要被分开地密封，而是可与彼此流体连通，以使其形成常见的槽。

如图1中所描绘的，增压模块112被设置在第一收集槽模块110与第二收集槽模块114之间的空间中。第一收集槽模块110、增压模块112和第二收集槽模块114可共同地形成模块化传热塔100的第一层(具体地，底层或基部)。

第一换热模块120、风机模块122和第二换热模块124可被设置在单独的层(具体地，顶层)中。第一换热模块120可被设置在第一收集槽模块110上方，或者换言之，第一换热模块120可以与第一收集槽模块110竖直相邻的方式被设置。第二换热模块124可被设置在第二收集槽模块114上方，或者换言之，第二换热模块124可以与第二收集槽模块114竖直相邻的方式被设置。换热模块120、124可以与收集槽模块110、114沿纵向方向竖直相邻的方式被设置。收集槽模块110、114和换热模块120、124沿着其外侧可具有开口，该开口用于使来自于模块化传热塔100的外部的空气能够行进到模块化传热塔100中，或者具体地，能够行进到收集槽模块110、114和换热模块120、124中。

风机模块122可以与增压模块112竖直相邻的方式被设置。增压模块112和风机模块122均可包括中空室，该中空室用于接收来自于模块化传热塔100的外部的、行进穿过收集槽模块110、114和换热模块120、124的空气。风机模块122还可包括用于保持风机筒和风机106的支承附接件。风机106可以是诸如风扇或叶轮之类的气流发生器的示例。风机106可将来自于外部大气的、行进穿过收集槽模块110、114和换热模块120、124的空气抽吸到增压模块112和风机模块122中，并且排回到大气中。

另外，模块化传热塔100可包括第一热水槽138和第二热水槽140(例如，见图3和图4)。第一热水槽138可被设置在第一换热模块120中，第二热水槽140可被设置在第二换热模块124中。更具体地，第一热水槽138可被设置在第一换热模块120的顶部部分中，第二热水槽140可被设置在第二换热模块124的顶部部分中。第一热水槽138和第二热水槽140中的每一个可包括多个开口或孔108。开口可被构造为使得被置于热水槽138、140中的液体能够行进离开热水槽138、140并且典型地经由喷嘴行进到模块化传热塔100的下部区域中——具体地，行进到被设置于换热模块120、124中的填料部分或填料部段中。在下文参照图4描述了关于来自于热水槽138、140的液体进行行进并且穿过模块化传热塔100的进一步的细节。

现在参照图2，描绘了模块化传热塔100的分解图。该分解图更详细地示出了模块化传热塔100的六(6)个模块化部件中的每一个——收集槽模块110、114；增压模块112；换热模块120、124；和风机模块122。该分解图示出了第一水槽102被设置在第一收集槽模块110中，以及第二水槽104被设置在第二收集槽模块114中。分解图还示出了风机106被设置在换热模块120、124和风机模块122中。

现在参照图3，描绘了模块化传热塔100的俯视图。如图3中所描绘的，换热模块120、124和风机模块122被彼此相邻地设置——具体地，风机模块122被设置在第一换热模块120与第二换热模块124之间。进一步地，如图3所示，第一热水槽138沿着第一换热模块120的长度延伸，第二热水槽140沿着第二换热模块124的长度延伸。

图4描绘了模块化传热塔100的沿着线A-A并且沿图3中描绘的箭头的方向的横截面视图。如该横截面视图所示，收集槽模块110、114和换热模块120、124中的每一个均包括填料部分。具体地，第一收集槽模块110包括第一填料部分130。第二收集槽模块114包括第二填料部分132。第一换热模块120包括第三填料部分134。第二换热模块124包括第四填料部分136。填料部分130、134可形成第一换热部段，填料部分132、136可形成第二换热部段。

尽管换热模块120、124被描述为包含填料，但是本领域普通技术人员应当理解的是，换热模块120、124可包括其它换热装置，诸如例如闭合回路线圈或管束。

在运行期间，被置于热水槽138、140中的热水可沿纵向方向朝向冷水槽102、104行进穿过模块化传热塔100。具体地，被置于第一热水槽138中的热水可行进穿过第一热水槽138中的开口108并且行进到第三填料部分134中，之后行进到第一填料部分130中。换言之，第一填料部分130和第三填料部分134形成了连续路径，该连续路径用于使被置于第一热水槽138中的热水沿着该连续路径行进并且行进到第一冷水槽102中。因为热水沿着第一填料部分130和第三填料部分134的长度行进或者沿着第一填料部段的长度行进，所以该热水被水平地(或基本水平地)行进到第一收集槽模块110和第一换热模块120中的较凉的环境空气冷却，或者具体地，被来自于模块化传热塔100的外部的、水平地(或基本水平地)行进到分别被设置在第一收集槽模块110和第一换热模块120中的第一填料部分130和第三填料部分134中的较凉的环境空气冷却。因此，当热水到达第一冷水槽102时，该热水已被冷却并且因此作为冷水被接纳在第一冷水槽102中。已被用于冷却热水的环境空气被风机106抽吸到增压模块112和风机模块122中并且向上到模块化传热塔100的外部。

相似地，被置于第二热水槽140中的热水可行进穿过第二热水槽140中的开口108并且行进到第四填料部分136和第二填料部分132中。被置于第二热水槽140中的热水与被置于第一热水槽138中的热水是分离的。与第一填料部分130和第三填料部分134类似地，第二填料部分132和第四填料部分136形成了连续路径，该连续路径用于使被置于第二热水槽140中的热水沿着该连续路径行进并且行进到第二冷水槽104中。以与对被置于第一水槽138中的热水进行冷却大致相同的方式，使用从第二收集槽模块114和第二换热模块124的侧面进入第二填料部分132和第四填料部分136的较凉的环境空气对被置于第二热水槽140中的水进行冷却。

所描述的对被置于热水槽138、140中的热水进行冷却的操作是在横流冷却塔的热水槽中。因此，填料部分130、132、134、136可包括横流填料。

为了装配在图1中描绘的模块化传热塔100，可对模块的底层进行定位，并且之后模块的顶层可被定位于模块的底层的顶部上。例如，可对第一收集槽模块110进行定位，第二收集槽模块114可以与第一收集槽模块110侧向地间隔开的方式被定位。增压模块112可被定位在第一收集槽模块110与第二收集槽模块114之间的空间中。可先于填料模块对增压模块进行定位。第一换热模块120可被定位在第一收集槽模块110的顶部上(或者与第一收集槽模块110竖直相邻)，第二换热模块124可被定位在第二收集槽模块114的顶部上(或者与第二收集槽模块114竖直相邻)。第一换热模块120和第二换热模块124可被设置为使得填料部分134、136分别与填料部分130、132对齐，使得填料部分130和填料部分134构成连续填料部段，以及使得填料部分132和填料部分136构成连续填料部段。风机模块122可被定位在处于第一换热模块120与第二换热模块124之间的增压模块112的顶部上。可先于填料模块对风机模块进行定位。

在图1中描绘的模块化传热塔100包括单个单体。尽管如此，本领域普通技术人员应当理解的是，模块化传热塔100可包括多于一个单体。重要的是，如图1中所描绘的，模块化传热塔100的每个单体均包括至少两(2)个水槽(例如，水槽102、104)，并且每个单体可被划分为六(6)个模块。

模块化传热塔100的六(6)个模块中的每一个均可在工厂中被装配并且被运输到工作场所用以最终装配成模块化传热塔100。尤其是，包括第一水槽102的第一收集槽模块110可在工厂中进行装配，并且包括第二水槽104的第二收集槽模块114可在工厂中进行装配。由于第一水槽102和第二水槽104均在工厂被装配为模块，所以在模块化传热塔100被装配所在的工作场所，将不需要进行水密封。可在工作场所装配风机106和风机筒(未标示)。

现在参照图5，描绘了第二示例性模块化传热塔200。模块化传热塔200可包括六(6)个模块，这六个模块包括：第一收集槽模块210、增压模块212、第二收集槽模块214、第一换热模块220、风机模块222和第二换热模块224。模块化传热塔200还可包括第一水槽202和第二水槽204。模块化传热塔200还可包括风机206和具有通孔208的热水槽238、240(在图6中描绘)。

第一收集槽模块210可包括第一水槽202和填料部分230(在图7中描绘)。或者，进行不同的说明，第一水槽202和填料部分230可被设置在第一收集槽模块210中。第二收集槽模块214可包括第二水槽204和填料部分232(在图7中描绘)。第一换热模块220可包括填料部分234，第二换热模块224可包括填料部分236。

模块化传热塔200除以下内容之外在各方面均与模块化传热塔100相似：增压模块212和风机模块222被定位为从收集槽模块210、220和换热模块214、224沿纵向方向稍微偏移。

图7描绘了模块化传热塔200的沿着线B-B沿图6中描绘的方向的横截面视图。如图7所示，增压模块212和风机模块222与收集槽模块210、220和换热模块214、224相比沿纵向方向稍微上升。相应地，风机206可被整体地设置在换热模块214、224和风机模块222上方。与模块化传热塔100相比，对风机206进行的这种提升设置可产生穿过模块化传热塔200的更为有效的空气流。此外，增压模块212可被定位为使得增压模块212的底部不接触收集槽模块210、220被设置在其上的表面。换言之，增压模块212可相对于水槽202、204(分别被设置在收集槽模块210、220的底部部分中)被提升。通过提升增压模块，塔下方的通道被扩大并且可提供到管道的更好的通道。

现在转到图8，描绘了另一种示例性模块化传热塔300，该模块化传热塔与之前与图1关联地描述的模块化传热塔相似。模块化传热塔300例如可以是冷却塔或类似物。模块化传热塔300包括六(6)个模块，这六个模块包括：第一收集槽模块310、增压模块312、第二收集槽模块314、第一换热模块320、风机模块322和第二换热模块324。模块化传热塔300还包括第一水槽302和第二水槽304。水槽302、304可以是如在权利要求中所阐述的第一槽和第二槽的示例。

第一水槽302可被设置在第一收集槽模块310中，第二水槽304可被设置在第二收集槽模块314中。更具体地，第一水槽302被设置在第一收集槽模块310的底部部分处，第二水槽304被设置在第二收集槽模块314的底部部分处。第一收集槽模块310和第二收集槽模块314被侧向地与彼此间隔开，并且因此第一水槽302和第二水槽304被侧向地与彼此间隔开。

如图8中所描绘的，水槽302、304被彼此分开地密封。水槽302、304可在工厂中在被运输到工作场所用以最终装配为模块化传热塔300之前被密封。替代地，水槽302、304可在工厂中被部分地构造并且在工作场所进行密封。此外，尽管水槽302、304在图8中被示出为分开密封的单元，但是本领域普通技术人员应理解的是，水槽302、304不需要被分开密封，而是可与彼此流体连通，以使其形成常见的槽。

如图8中所描绘的，增压模块312被设置在第一收集槽模块310与第二收集槽模块314之间的空间中。第一收集槽模块310、增压模块312和第二收集槽模块314共同地形成模块化传热塔300的第一层301(具体地，底层或基部)。

第一换热模块320、风机模块322和第二换热模块324可被设置在单独的层(具体地，顶层)中。第一换热模块320可被设置在第一收集槽模块310上方，或者换言之，第一换热模块320可以与第一收集槽模块310竖直相邻的方式被设置。第二换热模块324可被设置在第二收集槽模块314上方，或者换言之，第二换热模块324可以与第二收集槽模块314竖直相邻的方式被设置。换热模块320、324可以与收集槽模块310、314沿纵向方向竖直相邻的方式被设置。收集槽模块310、314和换热模块320、324沿着其外侧可具有开口，该开口用于使来自于模块化传热塔300的外部的空气能够行进到模块化传热塔300中，或者具体地，能够行进到收集槽模块310、314和换热模块320、324中。

风机模块322可以与增压模块312竖直相邻的方式被设置。增压模块312和风机模块322均可包括中空室，该中空室用于接收来自于模块化传热塔300的外部的、行进穿过收集槽模块310、314和换热模块320、324的空气。风机模块322还可包括用于保持风机筒和风机(未画出)的支承附接件。风机可以是诸如风扇或叶轮之类的气流发生器的示例。风机306将来自于外部大气的、行进穿过收集槽模块310、314和换热模块320、324的空气抽吸到增压模块312和风机模块322中，并且排回到大气中。

另外，模块化传热塔300可包括第一热水槽338和第二热水槽340。第一热水槽338可被设置在第一换热模块320中，第二热水槽340可被设置在第二换热模块324中。更具体地，第一热水槽338可被设置在第一换热模块320的顶部部分中，第二热水槽340可被设置在第二换热模块324的顶部部分中。第一热水槽338和第二热水槽340中的每一个可包括多个开口或孔。开口被构造为使得被置于热水槽338、340中的液体能够行进离开热水槽338、340并且典型地经由喷嘴行进到模块化传热塔300的下部区域中——具体地，行进到被设置于换热模块320、324中的填料部分或填料部段中。

现在转到图9和图10，使不具有出口的冷水槽与具有出口的冷水槽经由水道进行流体连通是标准的实践方式。在这种设计中，在不具有出口的槽中的水必须穿过水道以进入出口，典型地，这是通过重力来实现的。为了通过重力推动水穿过水道，在不具有出口的槽中的水位必须增加深度。典型地，这样可能增大塔的运行重量和/或升高水位、淹没填料的底部，导致性能损失。相应地，如果可能应避免这种情况。

如图9和图10所示，模块化换热塔300具有被设置在该换热塔300内的槽凹陷部分350。槽凹陷部分用于在水出口上提供更高的水头(水深度)，而不需要各自的底部模块槽在其整个平面区域上承载该深度的水。更具体地，换热塔300包括抽吸罩352，该抽吸罩可从增压模块312延伸到相邻的收集槽模块310、314。如在图11和图12中更清楚示出的，罩352被布置或被定向在出口354上方并且从该出口延伸到相邻的收集槽模块310、314。具体地，抽吸罩从具有出口(即，增压模块312出口)的槽延伸穿过水道开口到不具有开口的槽中，即，到热收集槽模块310、314中，其中该抽吸罩从不具有出口的槽将水直接抽吸到出口，因此消除了潜在的引水限制。

如之前所讨论的，每个模块均包含凹陷底板部段。外部模块的凹陷部段被连接到具有水道的中间模块的凹陷部段。这样使得流体能够从外部模块穿过到达中间模块，流体在该中间模块穿过到冷却塔的外部。水道必须是流体密封的，并且使得流体不能穿过到塔的外部。而且如所描述的，梯形的断流部件(cutout)被设置在槽的凹陷部段侧，以使得流体能够在槽之间穿过。水道断流部件的周边被构造为具有构件，利用该构件来密封以及连接相邻的水道。

在本发明的优选的实施例中，断流部件的底部可在凹陷部段底板上方或与该凹陷部段底板处于相同的水平高度。通过使断流部件向下延伸到与凹陷部段底板相同的水平高度，使得对于给定的运行流体深度，更多的流体能够穿过水道开口。这样可造成更低的运行流体深度，该更低的运行流体深度转而减小了塔的运行重量。

如附图所示，在一个优选实施例中，抽吸罩352由一系列单独的部件或组件构成，这一系列部件或组件的尺寸和数量取决于模块化塔的应用场合和规划而可以改变。而且，如图9-11所示，抽吸罩352具有第一入口端部356和第二入口端部358。第一入口356延伸到槽302中，而第二入口358延伸到第二槽304中。在本发明的一个优选实施例中，优选地，第一入口356和第二入口358具有如示出的梯形构造或几何结构，然而，本发明的替代实施例可具有改变了的几何结构，例如，矩形、多边形、圆形或曲线形。

如之前所描述的，抽吸罩352从具有出口的模块(即，增压模块)延伸穿过在槽侧面中的水道开口380并且延伸到不具有出口的槽(例如，槽302和槽304)中。相应地，在运行期间，抽吸罩352从不具有出口的槽将水直接抽吸到出口。此外，如示出的，到罩中的流动区域可以是来自侧面、来自侧面和端部或者仅仅是来自端部。抽吸罩可延伸到多达4个不同的不具有出口的槽中。而且，抽吸罩与水道的侧面之间的区域使得水能够穿过抽吸罩与水道之间，以使槽中的水均衡。因此，不需要单独的均衡装置。

现在转到图12-14，画出了总体被指代为381的、将相邻结构连接到模块的流路径连接部。如示出的，流路径连接部381的几何形状为梯形，以与水道设计一致。如之前所讨论的，水道主要具有两个目的：(1)为了使水从换热槽302、304转移到出口354；以及(2)为了使槽之间的液位均衡。

如图13所示，新的水道设计和流开口380的几何形状是梯形。水槽302和增压模块312在流开口380处经由流连接部381被连接，其中所述流连接部包括被附接到槽侧面的角钢(angle)382，该角钢具有从其延伸的一对侧壁384、386。而且，每个模块具有法兰388，连接部381附接到该法兰。每个侧壁384、386以一角度倾斜。在一个优选实施例中，底部382和相对的侧壁384、386为单个连续板材390，其中板材被弯曲或弯折，以形成底部和各自的侧面。

为了实现水密连接，首先将密封剂施加到各自的包括法兰388的模块的板材390的配合面。在插入或装配期间，板材390的侧壁384、386被向内牵拉。对侧壁384、386进行屈折或“向内牵拉”是为了防止密封剂擦抹在各自的模块的侧面法兰388上。如图13所示，在模块的底部中的孔与板材中的孔(在底部以及各自的侧壁上)对齐。接下来，底面或底部382被压到在模块的底面上的密封剂中。之后，沿着底面安装螺栓(未画出)，对底部382进行密封附接。之后，侧壁384、386被压到密封剂中，其中紧固件被相似地插入，并且当被拧紧时将附接件密封到侧壁。

更具体地，如之前所描述的，在本发明所包含的一个实施例中，优选地，使用单件梯形水道将一个槽连接到另一个槽。接下来，将密封剂施加到构造了在槽侧面中的断流部件的构件。梯形水道插入部的高度小于在槽侧面中的断流部件的高度。这样使得当水道插入部被安置在构造了断流部件的构件上时该水道插入部能够被抬起到密封剂上方。之后，水道插入部被降下就位并且被紧固到框架。当紧固件被拧紧时，密封剂被压紧并且形成了流体密封。断流部件的形状使得水道能够被插入和被降下到密封剂上。通过降下插入部，密封剂不会被擦掉或搅乱，因此提供了优良的密封。

如上文所描述的，根据本发明的实施例的水道设计具有倾斜的或成角度的侧壁384、386，这样使得水道部段能够以压紧密封剂(或密封垫)而非擦抹密封剂并且导致潜在泄漏的方式被设置在适合的位置。侧壁384、386的角度被制造为或形成角度为使得该侧壁384、386比在槽侧面中的断流部件更为竖立，并且如所描述的，在装配或插入期间，首先对底面进行附接。之后，以从底面开始并且向上作用的方式将侧壁逐渐地牵拉到合适的位置。

优选实施例的梯形形状不是能够实现所期望的连接和有效密封的唯一形状。例如，形状可以是V形或半圆形。在插入之前，连接板材端部再次被向内牵拉，以防止板材表面的接触擦抹密封剂。板材的底面被定位并被压到密封剂中且被紧固。板材的剩余部分被逐步地定位和紧固，直至整个板材被定位和紧固为止。在V形的实施例的情况下，底面或底部可以是连接板材汇合或交会所在的顶端。在这样的实施例中，在侧面被压入就位之前，顶端首先被压到密封剂中。

这种上文所描述的形状使得流连接部381能够是在保水区域中的单个部件而非下述的设计：采用多个部件，并且因此，水位以下的多个接缝可能导致泄漏。在替代实施例中，流连接部381可(但不要求是)一直延伸到底板，降低槽中的水位并且增大流率。可使用盖来封闭水道的顶部。

通过详细的说明，本发明的许多特征和优点是显而易见的，并且因此，旨在通过所附的权利要求来覆盖本发明的落入本发明的实质精神和范围内的所有这样的特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到许多修改和变型，所以不期望将本发明限制为所示出的和所描述的精确构造和操作，例如示出了诱导通风换热器，但是强制通风设计可适于获得同样的益处，并且相应地，所有适当的修改和等效形式都可被归于落入本发明的范围内。如上文所表明的，另一个示例是以可包括用于使流体冷却和/或冷凝的闭合回路线圈或管束的模块来取代包含填料的模块中的一个或多个。在又一个示例中，一个或多个模块可包括填料和闭合回路线圈、管束或溅水杆。

本发明的范围的精神中的另一种构造是在平面图中添加更多的模块。例如具有大约为两倍的冷却容量的塔可包括多达两倍的收集槽模块、多达两倍的换热模块和多达四倍的增压模块与风机模块。多于两倍的增压模块与风机模块可期望设置更大直径的风机。此外，奇数个增压模块与风机模块可期望具有中心模块，该中心模块包含尤其是电动机、齿轮箱和风机毂的风机机械设备。

本发明的范围的精神中的又一种构造是竖直地添加更多的模块。例如可将具有换热器的额外的模块设置在如之前所描述的收集模块与换热模块之间。可在增压模块与风机模块之间设置额外的模块以实现整体更高的换热器组件。

而且，使用更少的模块的构造也在本发明的范围的精神中。例如增压模块或部分增压模块可被合并在收集槽模块中的一个或两个中。同样地，风机模块或部分风机模块可被合并在换热模块中的一个或两个中。

本发明的范围的精神中使用更少的模块的另一种构造可以是一个具有两个收集槽模块的模块高塔。增压室和风机还可存在于那些相同的收集槽模块中，但也可存在于单独的单个模块中。在这种情况下，第一换热部段和第二换热部段被完全地包含在各自的收集槽模块中。

Claims (22)

1.一种模块化换热塔，所述模块化换热塔沿着纵向轴线竖直地延伸，所述模块化换热塔包括：

第一模块，所述第一模块包括被设置在所述第一模块中的第一槽；

第二模块，所述第二模块限定了增压室，其中，所述第二模块包括出口；

第一水道，所述第一水道与所述出口流体连通，其中，所述水道从所述第二模块延伸到所述第一模块，

其中，所述第一水道包括：

第一底部壁；

第一直线型侧壁，所述第一直线型侧壁从所述直线型底部壁以一角度延伸；以及

第二直线型侧壁，所述第二直线型侧壁与从所述底部壁以一角度延伸的所述第一直线型侧壁相对；

第一换热部段；以及

气流发生器。

2.根据权利要求1所述的模块化换热塔，所述模块化换热塔进一步包括第三模块，所述第三模块具有被设置在所述第三模块中的第二槽。

3.根据权利要求1所述的模块化换热塔，其中，所述第一水道进一步包括第一顶部直线型壁，所述第一顶部直线型壁在所述第一侧壁与第二侧壁之间以总体平行于所述底部壁的方式延伸。

4.根据权利要求1所述的模块化换热塔，其中，所述第一水道的几何形状是梯形。

5.根据权利要求2所述的模块化换热塔，所述模块化换热塔进一步包括：

第二水道，所述第二水道与所述出口流体连通，其中，所述第二水道从所述第三模块延伸到所述第二模块，其中，所述第二水道包括：

第二直线型底部壁；

第三直线型侧壁，所述第三直线型侧壁从所述直线型底部壁以一角度延伸；以及

第四直线型侧壁，所述第四直线型侧壁与从所述第二底部壁以一角度延伸的所述第三直线型侧壁相对。

6.根据权利要求5所述的模块化换热塔，其中，所述第二水道进一步包括第二顶部直线型壁，所述第二顶部直线型壁在所述第三侧壁与第四侧壁之间以总体平行于所述第二底部壁的方式延伸。

7.根据权利要求6所述的模块化换热塔，其中，所述第二水道的几何形状是梯形。

8.根据权利要求2所述的模块化换热塔，其中，所述第一槽包括第一凹陷部段；所述第二槽包括第二凹陷部段，所述第三模块包括第三凹陷部段。

9.根据权利要求8所述的模块化换热塔，其中，所述第一凹陷部段、第二凹陷部段和第三凹陷部段彼此流体连通。

10.根据权利要求2所述的模块化换热塔，所述模块化换热塔进一步包括第二换热部段。

11.根据权利要求9所述的模块化换热塔，所述模块化换热塔进一步包括：

第四模块；以及

第五模块，

其中，所述第一换热部段被设置在所述第一模块和所述第四模块中，

其中，所述第二换热部段被设置在所述第三模块和所述第五模块中。

12.根据权利要求10所述的模块化换热塔，其中，所述第四模块被定位成沿着所述纵向轴线与所述第一模块竖直相邻，

其中，所述第五模块被定位成沿着所述纵向轴线与所述第三模块竖直相邻。

13.根据权利要求12所述的模块化换热塔，其中，被设置在所述第一模块和所述第四模块中的所述第一换热部段被进一步设置成沿着所述纵向轴线与所述第一槽竖直相邻，

其中，被设置在所述第三模块和所述第五模块中的所述第二换热部段被进一步设置成沿着所述纵向轴线与所述第三槽竖直相邻。

14.根据权利要求13所述的模块化换热塔，所述模块化换热塔进一步包括第六模块，

其中，所述第六模块至少包括所述气流发生器的一部分。

15.根据权利要求14所述的模块化换热塔，其中，所述第六模块沿着垂直于所述纵向轴线的轴线被设置在所述第四模块与所述第五模块之间。

16.根据权利要求15所述的模块化换热塔，所述模块化换热塔进一步包括：

第三槽；以及

第四槽，

其中，所述第三槽和所述第四槽被构造为接收分开的液体流，

其中，所述第三槽被设置被成沿着所述纵向轴线与所述第一换热部段竖直相邻，使得被所述第三槽接收的水流流到所述第一换热部段和所述第一槽中，

其中，所述第四槽被设置成沿着所述纵向轴线与所述第二换热部段竖直相邻，使得被所述第四槽接收的水流流到所述第二换热部段和所述第二槽中。

17.根据权利要求1所述的模块化换热塔，其中，所述第一换热部段包括横流填料。

18.根据权利要求10所述的模块化换热塔，其中，所述第二换热部段包括横流填料。

19.一种模块化换热塔，所述模块化换热塔沿着纵向轴线竖直地延伸，所述模块化换热塔包括：

第一模块，所述第一模块包括被设置在所述第一模块中的第一槽；

第二模块，所述第二模块包括被设置在所述第二模块中的第二槽；

第三模块，所述第三模块限定了增压室，其中，所述第三模块包括出口；

第一水道，所述第一水道与所述出口流体连通，其中，所述水道从所述第三模块延伸到所述第一模块并且具有曲线形的几何形状；

第一换热部段；以及

气流发生器。

20.根据权利要求19所述的模块化换热塔，其中，所述曲线形的几何形状是椭圆形。

21.根据权利要求20所述的模块化换热塔，其中，所述曲线形的几何形状是圆形。

22.一种模块化换热塔，所述模块化换热塔包括：

第一流体槽，所述第一流体槽被设置在第一模块中；

第二流体槽，所述第二流体槽被设置在第二模块中；

水道，所述水道在所述第一流体槽与所述第二流体槽之间延伸，其中，所述水道包括：

第一底部壁；

第一直线型侧壁，所述第一直线型侧壁从所述直线型底部壁以一角度延伸；以及

第二直线型侧壁，所述第二直线型侧壁与从所述底部壁以一角度延伸的所述第一直线型侧壁相对。