CN110462323B - 具有直接和间接热交换器的冷却塔 - Google Patents

Abstract

一种改进型热交换设备设置有封闭在壳体中的间接蒸发热交换部分和直接蒸发热交换部分，两者都位于同一设备内。内部流体流通过间接热交换部分的内部通道。蒸发液体通过间接热交换部分的外部通道的外部，以间接地与内部流体流进行热交换。然后排出间接蒸发热交换部分壳体的蒸发液体传递到并通过直接热交换部分。排出直接热交换部分的蒸发液体被收集在贮槽中，然后向上泵送以再次通过间接热交换部分壳体分配。间接热交换部分可以包括位于壳体内的板式热交换器或回路管式热交换器。间接热交换壳体可以与移动通过直接热交换部分的空气直接接触，与冷蒸发液体直接接触，或与两者都直接接触，以增强来自间接热交换部分的热传递。空气可以与蒸发液体一起通过间接热交换部分泵送，以搅拌并增加流过间接热交换器的蒸发流体的速度。在干操作模式期间，当蒸发流体泵关闭时，空气也可被泵送到并通过间接热交换部分壳体。

Description

具有直接和间接热交换器的冷却塔

技术领域

本发明总体上涉及一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、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，本发明涉及封闭在壳体中的单独间接热交换部分和布置在同一结构中的直接蒸发热交换部分的一种组合或多种组合，以实现改进型容量、改进型性能并允许湿和干模式。

背景技术

本发明包括使用板式或盘管回路管式热交换器作为间接热交换部分。这种间接热交换部分可以与直接热交换部分组合，该直接热交换部分通常包括填充部分，在该填充部分上通常在向下流动操作中传递诸如水之类的蒸发液体。这种组合式间接热交换部分和直接热交换部分一起提供了整体热交换设备(例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器)的改进型性能。

包括板式热交换器的间接热交换部分的一部分改进型性能是间接热交换部分(下文称为板式热交换器)的容量，但也可以是盘管回路管式热交换器的容量，以提供与蒸发液体的显热和潜热交换，所述蒸发液体流过或通过间接热交换部分输送。通过确保100％的板式热交换器被润湿同时还以相当高的蒸发流体速度操作从而导致相对于重力排放间接热交换器的更高外部强制对流传热系数来实现改进型性能。

根据本发明，热交换装置的各种组合都是可能的。接热交换部分物理地位于该装置内并且位于直接热交换部分的上方、邻近或下方。在这些装置中，间接热交换部分包括位于壳体中的板式热交换器，该壳体位于蒸发热交换器内。待冷却、加热、蒸发或冷凝的内部流体流通过板式热交换器的内部通道。蒸发液体通过间接热交换部分壳体并通过板式热交换器的外部通道分配，以间接地与内部流体流交换热量。由于不同热负荷、不同环境条件、节省能源或水的经济需求以及热交换的需要，本发明的间接热交换器可以在横跨间接热交换器抽吸或供应空气和蒸发液体(如水)的情况下操作。这是通过选择性地将空气泵送到间接热交换器中以与蒸发液体一起行进来实现的，这导致搅拌和蒸发流体速度增加，因此增加了外部传热系数，同时还允许在间接热交换器的外部发生蒸发热交换。通过仅泵送空气通过与板式热交换器的内部通道的外部热接触的间接热交换部分壳体以间接地与内部流体流交换热量，可以实现干操作模式。由于间接热交换部分的效率被提高，因此间接热交换器的尺寸可以减小，从而为增加直接热交换器表面积提供更多空间，甚至在某些方向上允许更大直径的风扇，这两者都增加了改进型热交换器容量。因为间接热交换部分位于改进型装置内并且处于直接热交换部分的上方、邻近或下方，所以空气或蒸发液体或两者与间接热交换器的壳体直接接触，从而增加了间接热交换部分的热交换。

然后，蒸发液体离开间接热交换部分壳体，以分配到并通过直接热交换部分，该直接热交换部分通常包括填充装置。空气在直接热交换部分上方移动，以蒸发地冷却蒸发液体。从直接热交换部分排出的蒸发液体通常被收集在贮槽中，然后向上泵送以通过间接热交换部分壳体重新分配。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进型热交换设备，它可以是闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，它包括位于壳体内并且位于直接热交换器的上方、下方或附近的间接热交换部分，它们都位于改进型热交换设备内。

本发明的另一个目的是提供一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，包括间接热交换部分，其包括位于壳体内的板式热交换器或盘管回路管式热交换器。

本发明的另一个目的是提供一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，包括位于壳体内的间接热交换部分，其中蒸发液体、空气或蒸发的液体和空气两者与间接热交换部分的壳体进行热交换。

本发明的另一个目的是提供一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，包括位于壳体内的间接热交换部分，其中已经取消了在泵和间接热交换部分之间的客户管道。

本发明的另一个目的是提供一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，包括位于壳体内的间接热交换部分，其中壳体成本由于较低的压力要求而大大减少。

本发明的另一个目的是通过减小间接热交换器的尺寸同时增加直接热交换器位于同一热交换设备内的尺寸，同时增加风扇的尺寸，并同时保持冷却塔的尺寸或占地面积，以便增加热容量并降低冷却塔的给定占地面积的制造成本，来提供改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器。

本发明的另一个目的是提供一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，包括位于壳体内的间接热交换部分，其中空气流是在湿操作期间注入间接热交换部分壳体的蒸发液体中。

本发明的另一个目的是提供一种改进型热交换设备，例如闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器，包括位于壳体内的间接热交换部分，其中间接加热交换部分可以通过操作鼓风机以干模式操作，鼓风机将空气吹过间接热交换器壳体，以使冷环境空气移动通过间接热交换器的外部通道，以间接地显冷内部流体流。

发明内容

本发明提供了一种改进型热交换设备，它通常包括间接热交换部分和直接热交换部分的组合。间接热交换部分通过利用通常在壳体内的板式热交换器来提供改进型性能。在板之间形成多个内部通道和外部通道。这种板设计成允许内部流体流通过内部通道，而蒸发液体、空气或带有空气的蒸发液体通过外部通道，以与板式热交换器内的内部流体流间接交换热量。在本发明的闭路流体冷却器、流体加热器、冷凝器、蒸发器、空气冷却器或空气加热器中使用板式热交换器来提供改进型性能并且还允许组合操作或替代操作，其中仅空气或仅蒸发液体或两者的组合可以通过或穿过板式热交换器的外部通道。由于间接热交换器的壳体位于蒸发结构内，因此在壳体内移动的蒸发液体当它正在吸收热量时可以被与壳体的外表面接触并移动的蒸发液体、空气或蒸发的液体和空气进一步冷却。

直接热交换部分位于间接热交换部分的下方、邻近或上方。离开间接热交换部分壳体的蒸发液体传递到并通过直接热交换部分填充物，因此允许通过穿过或通过直接热交换部分填充物的空气通道通过空气流动而从这种蒸发液体中吸取热量。离开直接热交换部分的蒸发液体被收集在贮槽中，然后被泵回以通过间接热交换部分壳体分配。虽然贮槽通常位于蒸发式热交换器的底部，但是也可以如本领域中已知的那样远程定位贮槽。

本发明还涉及改进型热交换设备的设计，其具有直接热交换器，通常是填充包和间接热交换器，通常是板式热交换器。可以减小更昂贵的间接热交换器的尺寸，同时可以增加廉价的直接热交换器的尺寸。另外，由于一些间接和直接蒸发式热交换器具有位于顶部的间接热交换器和风扇，所以风扇和间接热交换器争夺宝贵的占地面积，并且在这种改进型热交换设备中，由于间接热交换器较小或位于直接热交换部分附近或下方，因此风扇直径可能增加同时保持冷却塔的尺寸或占地面积，以便增加热容量并降低冷却塔的给定占地面积的制造成本。

间接热交换器的尺寸减小可以通过提高蒸发液体和间接热交换器之间的显热传递速率来实现。通常，当穿过间接热交换器表面的液体行进速度增加时，显热传递速率增加。由于重力的拉力是恒定的并且不能增加，所以蒸发液体自然地流过现有技术的间接热交换部分的外表面的速度是有限的并且不能实质性增加。在不显著增加该冷却塔液体速度的情况下，难以增加蒸发液体与间接热交换器板表面之间的显热传递速率。在本发明的一个实施例中，间接热交换器的板被封闭在防水壳体中，然后使用泵来迫使更大量的蒸发液体的进入壳体然后迅速通过相邻板之间的多个通道。因为强制液体速度可以比通过重力的自然流动液体速度明显更高，所以实现了蒸发液体和板的外表面之间的更高的显热传递速率。

因为间接热交换器板通常由金属或高导电塑料制成，它通常比通常由塑料制成的直接热交换部分的填充包更昂贵，所以冷却塔的总体制造成本可以大大降低。通过明显提高显热传递速率而不实质性减小间接热交换器板的尺寸，整个冷却塔的热容量增加而不增加冷却塔的占地面积。

通过在湿操作期间将空气流注入间接热交换部分壳体中，可以另外增加整个冷却塔性能。注入的空气流(其在填充有蒸发液体时的壳体内部变成气泡)通过搅拌并增加蒸发液体的局部速度来增加传热速率。此外，注入蒸发液体的空气除了仅通过蒸发流体进行显冷外，还允许发生蒸发热传递。

在另一个实施例中，间接热交换部分壳体可以排出蒸发液体，同时仍然具有冷却间接热交换部分板通道内的内部流体流的能力。这可以通过操作附接到板壳体的鼓风机来实现，以使冷环境空气经由板内部通道外的通道移动通过板壳体，以用环境空气间接显冷却板通道内的内部流体。

附图说明

在附图中，

图1是在根据本发明的间接热交换部分的壳体中使用板式热交换器的第一实施例的侧视图；

图1A是在根据本发明的间接热交换部分的壳体中使用盘管回路管式热交换器的第一实施例的侧视图；

图1B是使用不同的水分配系统将蒸发流体引导到根据本发明的直接热交换器的第一实施例的侧视图；

图2是根据本发明的热交换器的第二实施例的侧视图；

图3是根据本发明的热交换器的第三实施例的侧视图；

图4是根据本发明的热交换器的第四实施例的侧视图；

图5是根据本发明的热交换器的第五实施例的侧视图；

图6是根据本发明的热交换器的第六实施例的侧视图；

图7是根据本发明的热交换器的第七实施例的侧视图；

图8是根据本发明的热交换器的第八实施例的侧视图；

图9是具有位于根据本发明的一个实施例的壳体内的板式热交换器的间接热交换部分的透视图；

图10是具有位于根据本发明的一个实施例的壳体内的板式热交换器的间接热交换部分的剖视图；

图11是具有位于根据本发明实施例的壳体内的盘管回路管式交换器的间接热交换部分的剖视图。

具体实施方式

现在参考附图1，本发明的第一实施例总体上示出为热交换器20，其通常处于闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于具有位于直接热交换部分24上方的间接热交换部分25的闭路冷却塔中。

直接热交换部分24一般包括由通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分24通过热交换器20外部的空气入口28接收空气，其中空气通过由马达27旋转的风扇26大致横跨并稍微向上通过直接热交换部分24抽吸。

间接热交换部分25通常包括多个板式热交换器，其优选地具有内部流体入口21和内部流体出口22，并且定位在壳体34内部。应该理解的是，如果需要，内部流体入口21和内部流体出口22的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件23向下流动，使得蒸发冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分24。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分24时，通过移动空气而蒸发，并且发生从蒸发冷却塔液体到空气的潜热传递。应该注意的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

然后，将向下传递通过直接热交换部分24的冷却塔液体收集在贮槽31中并通过泵29泵送到间接部分壳体34，然后通过间接热交换部分25返回到水分配组件23。水分配组件23可以包括具有开口并且使用如图1所示或者如图1B所示的孔口或喷嘴36的各种管道，可以具有带有孔口或喷嘴36的重力水盆35或者可以是本领域已知的其他水分配组件。

在图1中，间接热交换部分25通常包括板式热交换器32，但也可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器32的连接板或盒内通过。应进一步理解，因为蒸发液体被泵送通过间接热交换部分，所以热交换器25可位于处于任何位置上的改进型热交换设备内的任何可用地点上。把间接热交换部分25和直接热交换部分24定位在改进型热交换器20内的优点在于，间接热交换部分25和水分配组件23之间的管道被最小化并且取消了用户管道。把间接热交换部分25和直接热交换部分24定位在改进型热交换器20内的另一个优点是，间接热交换器25非常邻近水分配组件23，从而需要低得多的压力来泵送蒸发液体，因此壳体34的压力等级和成本可以大大降低。

在图1A中，间接热交换器30可以由本领域已知的任何构造和材料的管以及入口集管22和出口集管21构成，只要它由壳体34封闭就行。

在图1、1A和1B中，风扇26示出为引导气流通过直接热交换部分24，但也可以是本领域已知的强制空气类型，并且这不是对本发明的限制。对于所有后续附图也是如此。

现在参考附图的图2，本发明的第二实施例总体上示出为热交换器10，其通常为闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于闭路冷却塔中，其中间接热交换部分5位于直接热交换部分4下方。直接热交换部分4一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分4通过热交换器10外部的空气入口8接收空气，其中空气通过由马达7旋转的风扇6大致横跨并稍微向上通过直接热交换部分4抽吸。

间接热交换部分5通常包括具有流体入口1和流体出口2的板式热交换器12，并且定位在壳体16内。应该理解的是，如果需要，流体入口1和流体出口2可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件3向下流动，使得冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分4。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分4的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从蒸发冷却塔液体到空气的潜热传递。应该注意的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下通过直接热交换部分4并收集在贮槽11中的蒸发冷却塔液体通过泵9泵送到间接热交换壳体16，然后通过间接热交换部分5返回到水分配组件3。水分配组件3可以包括具有如图所示的开口或喷嘴13的各种管道，或者是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

封闭在壳体16中的间接热交换部分5通常包括多个板式热交换器12，但可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器12的连接板或盒内通过。

将间接热交换部分5放入贮槽11中的优点是，蒸发冷却塔水在间接热交换部分5的壳体16的表面上流动并且由于贮槽11中的冷水冷却间接热交换部分5的壳体16的表面而发生热传递，从而进一步冷却多个板12内的流体。当在壳体16和贮槽水11之间发生热传递时，贮槽水11变得更热，并且贮槽水顶面可以用作填充物的附加蒸发表面，以提高冷却塔的整体效率。

间接热交换部分5可以完全或部分浸没在冷水槽11中。将间接热交换部分5放入贮槽11中的另一个优点是，现在有更大或更高的直接热交换部分4的空间，从而增加了该单元的容量。使间接热交换部分5和直接热交换部分4位于改进型热交换器10内的优点是，间接热交换部分5和水分配组件3之间的管道最小化并且取消了用户管道。

现在参考附图的图3，本发明的第三实施例总体上示出为热交换器40，其通常为闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于这样一种闭路冷却塔中，其中间接热交换部分45位于空气室53中，邻近并朝向直接热交换部分44的下半部分。应该理解的是，将间接热交换部分45与直接热交换器44相邻地定位在空气室53中，允许更容易接近和清洁间接热交换器45，同时允许设计更大尺寸(全高)的直接热交换部分44。

直接热交换部分44一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分44通过热交换器40外部的空气入口48接收空气，其中空气通过由马达47旋转的风扇46大致横跨并略微向上通过直接热交换部分44抽吸。

间接热交换部分45通常包括多个板式热交换器52，其具有流体入口41和流体出口42并且定位在壳体56内。应该理解的是，如果需要，流体入口41和流体出口42的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件43向下流动，使得蒸发冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分44。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分44的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从冷却塔液体到空气的潜热传递。应该指出的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下传递到并通过直接热交换部分44并收集在贮槽51中的蒸发冷却塔液体通过泵49泵送到间接热交换壳体56，然后通过间接热交换部分45返回到水分配组件43。水分配组件43可包括具有开口或喷嘴36的各种管道，或者是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

间接热交换部分45通常包括多个板式热交换器52，但也可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器52的连接板或盒内通过。

空气54从直接热交换部分44排出，并在通往风扇46的途中流入排气室53，然后流过间接热交换部分45的壳体56的表面并进行热传递。在直接热交换部分44用于冷却蒸发冷却塔液体的情况下，空气54冷却间接热量交换部分45的壳体56的表面，这是将热交换器45放置在排气室53中的附加益处。可以将间接部分安装在空气室53内的空气将与壳体56进行热交换的任何高度处。

把间接热交换部分45和直接热交换部分44定位于改进型热交换器40内的优点在于，间接热交换部分45和水分配组件43之间的管道被最小化并且取消了客户管道。

现在参考图4，本发明的第四实施例总体上示出为热交换器90，其通常为闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于这样一种闭路冷却塔中，其中直接热交换部分94处于水分配组件93下方，而间接热交换部分95位于贮槽101中。

直接热交换部分94一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分94通过热交换器90外部的空气入口98接收空气，其中空气通过马达97旋转的风扇96大致向上通过直接热交换部分94抽吸。

间接热交换部分95通常包括多个板式热交换器102，其具有位于壳体105中的流体入口91和流体出口92。应该理解的是，如果需要，流体入口91和流体出口92的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件93向下流动，使得冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分94。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分94的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从冷却塔液体到空气的潜热传递。应该指出的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下传递到并通过直接热交换部分94并收集在贮槽101中的冷却塔液体通过泵99泵送到壳体105，然后通过间接热交换部分95返回到水分配组件93。水分配组件93可包括具有开口或喷嘴100的各种管道，或者是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

间接热交换部分95通常包括多个板式热交换器102，但可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器102的连接板或盒内通过。

可以注意到，通过将间接热交换部分95放置在直接热交换部分94下方，存在更大尺寸(更高)的直接热交换部分94的空间。将间接热交换部分95放入贮槽101中的优点是，冷蒸发冷却塔水流过间接热交换部分95的壳体105的表面并发生热传递。在使用直接热交换部分94冷却蒸发冷却塔液体的情况下，贮槽101中的冷水冷却间接热交换部分95的壳体105的表面，从而进一步冷却多个板102内的流体，这是额外的好处。间接热交换部分95可以完全或部分浸没在冷水槽101中。

把间接热交换部分95和直接热交换部分94定位于改进型热交换器90内的优点在于，间接热交换部分95和水分配组件93之间的管道被最小化并且取消了用户管道。

现在参考图5，本发明的第五实施例总体上被示出为热交换器110，其通常为闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于这样一种闭路冷却塔中，其中间接热交换部分115位于直接热交换器114下方，并且至少部分地位于贮槽121中的蒸发冷却塔液体池之上。

直接热交换部分114一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分114通过热交换器110外部的空气入口118接收空气，其中空气通过由马达117旋转的风扇116大致向上通过直接热交换部分114抽吸。

间接热交换部分115通常包括多个板式热交换器122，其具有流体入口111和流体出口112并且定位在壳体125内。应该理解的是，如果需要，流体入口111和流体出口112的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件113向下流动，使得冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分114。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分114的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从冷却塔液体到空气的潜热传递。应该注意的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下传递到并通过直接热交换部分114并收集在贮槽121中的蒸发冷却塔液体通过泵119泵送到壳体125，然后通过间接热交换部分115返回到水分配组件113。水分配组件113可包括具有开口、孔口或喷嘴120的各种管道，或者是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

间接热交换部分115通常包括多个板式热交换器122，但也可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器122的连接板或盒内通过。

通过空气入口118进入直接热交换部分114的一些空气在途中吹过并冷却间接热交换部分115的壳体125的表面，该表面又进一步冷却板式热交换器122。

把间接热交换部分115和直接热交换部分114定位于改进型热交换器110内的优点在于，间接热交换部分115和水分配组件113之间的管道被最小化并且取消了客户管道。

现在参考图6，本发明的第六实施例总体上示出为热交换器130，其通常为闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于这样一种闭路冷却塔中，其中直接热量交换部分134处于水分配组件133下方，而间接热交换部分135位于再分配盘149下方并且位于贮槽141中的冷却塔液体上方。

直接热交换部分134一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分134通过热交换器130外部的空气入口138接收空气，其中空气通过由马达137旋转的风扇136大致向上通过直接热交换部分134抽吸。

间接热交换部分135通常包括多个板式热交换器142，其具有流体入口131和流体出口132并且定位在壳体145内。应该理解的是，如果需要，流体入口131和流体出口132的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件133向下流动，使得冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分134。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分134的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从冷却塔液体到空气的潜热传递。应该注意的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下传递到并通过直接热交换部分134的蒸发冷却冷却塔液体被收集在再分配盘149中并被重新喷射到间接热交换部分壳体145上。再分配盘149在壳体145上方引导蒸发冷却塔水，使得壳体被冷却并间接地有助于冷却间接热交换部分135。然后将蒸发冷却塔液体收集在贮槽141中并通过泵139泵送到壳体145，然后通过间接热交换部分135返回到水分配组件133。水分配组件133可包括具有开口、孔口或喷嘴140的各种管道，或者是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

间接热交换部分135通常包括多个板式热交换器142，但可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器142的连接板或盒内通过。

把间接热交换部分145和直接热交换部分134定位于改进型热交换器130内的优点在于，间接热交换部分145和水分配组件133之间的管道被最小化并且取消了客户管道。

现在参考图7，本发明的第七实施例总体上示出为热交换器150，其通常为闭路冷却塔的形式。

这种热交换器通常存在于这样一种闭路冷却塔中，其中间接热交换部分155位于气室163中，邻近并朝向直接热交换部分154的下半部分。应该注意的是，间接热交换器155可以位于直接热交换器154的上方，下方或附近，如其他图所示，但为了说明的目的，其与直接热交换器154相邻。

直接热交换部分154一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分154通过热交换器150外部的空气入口158接收空气，通过由马达157旋转的风扇156使空气大致横过并稍微向上通过直接热交换部分154。

间接热交换部分155通常包括多个板式热交换器162，其具有流体入口151和流体出口152。应该理解的是，如果需要，流体入口151和流体出口152的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件153向下流动，使得蒸发冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分154。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分154的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从冷却塔液体到空气的潜热传递。应该注意到的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下传递到并通过直接热交换部分154并收集在贮槽161中的蒸发冷却塔液体通过泵159泵送到壳体169，然后通过间接热交换部分155返回到水分配组件153。水分配组件153可包括具有开口、孔口或喷嘴160的各种管道，或者是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

间接热交换部分155位于壳体169中，并且通常包括多个板式热交换器162。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器162的连接板或盒内通过。

空气164在通往风扇156的途中从直接热交换部分154进入气室163并且流过间接热交换部分155的壳体169并进行热传递。在使用直接热交换部分154冷却蒸发冷却塔液体的情况下，空气164冷却间接热交换部分155的壳体169，其又间接地冷却蒸发冷却塔液体和热交换部分155内部的板式热交换器162。

在实施例150中，将空气泵166附接到热交换器150，并将加压的环境空气供应到壳体169的底部内和附近的空气分配管167和间接热交换部分155。应该注意的是，加压空气源也可以是例如从可用加压空气源使用热交换器150的设施。当空气泵166关闭时，止回阀168防止蒸发冷却塔液体流入空气泵166。在操作期间，气泡流从空气分配管167流出，并随着由泵159泵送的蒸发冷却塔液体向上行进。与单独的蒸发冷却塔水相比，将气泡注入到通过多个板式热交换器162内的多个液体通道行进的蒸发冷却塔液体中增加了搅拌并提高蒸发冷却塔液体的速度，并且还用于增强冷却塔水/空气混合物之间的热传递。随着蒸发冷却塔液体以更高的速度行进，蒸发冷却塔液体与多个板式热交换器162的表面之间的显热传递率增加，并且随着蒸发冷却塔液体中出现气泡，现在可能发生潜热传递，从而增加热交换器150的总热容量。

应该注意的是，间接热交换部分155可以如图4、5和6所示那样位于直接热交换部分下方，其中空气大致向上通过直接热交换部分抽吸，并且这不是对本发明的限制。

把间接热交换部分155和直接热交换部分154定位于改进型热交换器150内的优点在于，间接热交换部分155和水分配组件153之间的管道被最小化并且取消了用户管道。

现在参考图8，本发明的第八实施例总体上示出为热交换器60，其通常为闭路冷却塔的形式。这种热交换器通常存在于一个闭路冷却塔中，其中间接热交换部分65位于气室73中，与直接热交换部分64的下半部分相邻并朝向该下半部分。应该注意，间接热交换器65可以如在其他附图中所示那样位于直接热交换器64上方、下方或附近，但为了说明的目的，其呈现为与直接热交换器64相邻。

直接热交换部分64一般包括通常由聚氯乙烯片构成的填充物。直接热交换部分64通过热交换器60外部的空气入口68接收空气，其中空气通过由马达67旋转的风扇66大致横跨并略微向上通过直接热交换部分64抽吸。应该注意的是，间接热交换部分65可以如图4、5和6所示那样位于直接热交换部分下方，其中空气大致向上通过直接热交换部分，并且这不是对本发明的限制。

间接热交换部分65通常包括位于具有内部流体入口61和流体出口62的壳体83中的多个板式热交换器72。应当理解的是，如果需要，流体入口61和流体出口62的操作可以反转。

蒸发冷却塔液体(通常是水)从水分配组件63向下流动，使得蒸发冷却塔液体向下落到并通过直接热交换部分64。一小部分冷却塔液体在向下落到并通过直接热交换部分64的同时，通过移动空气而蒸发，并且发生从冷却塔液体到空气的潜热传递。应该注意的是，在一些应用中，发生从空气到冷却塔液体的冷凝。

向下传递到并通过直接通过热交换部分64并收集在贮槽71中的蒸发冷却塔液体由泵69泵送到壳体83，然后通过间接热交换部分65返回到水分配组件63。水分配组件63可以包括具有开口、孔口或喷嘴70的各种管道，或任何其他是例如使用喷嘴、槽或其他水分配组件的任何其他水分配装置。

间接热交换部分65通常包括多个板式热交换器72，但也可以是任何类型的间接热交换器，例如但不限于本领域已知的盘管回路管式热交换器。待冷却、冷凝、加热或蒸发的流体在板式热交换器72的连接板或盒内通过。

空气74从直接热交换部分64排出到气室73中。在到达风扇66的途中空气74在间接热交换部分65的壳体83上流动并进行热传递。在使用直接热交换部分64冷却蒸发冷却塔液体的情况下，空气74冷却间接热交换部分65的壳体83，后者又冷却蒸发冷却塔液体，然后冷却在间接热交换部分65内部的板式热交换器72。

实施例60具有湿和干操作模式以冷却间接热交换器65。在湿操作期间，空气阀78和79关闭，鼓风机风扇81关闭，而液体阀76和80打开。空气阀78和79以及水阀76和80可以如本领域中已知的那样手动或自动操作，并且这不是对本发明的限制。在干操作期间，液体阀76和80关闭，空气阀78和79打开。替代地，可以省略空气出口阀78和水阀76，并且空气可以通过水分配组件63排放。在干操作期间，风扇马达67关闭，并且鼓风机风扇81将冷的环境空气吹入间接热交换部分65的壳体83中。冷的环境空气使用显热传递冷却多个板式热交换器72，并且加热的空气通过空气出口77排出到热交换器60外部。

把间接热交换部分65和直接热交换部分64定位于改进型热交换器60内的优点是，间接热交换部分65和水分配组件63之间的管道最小化并且取消了用户管道。

现在参考图9和10，它们分别示出了根据本发明的间接热交换部分200的透视图和剖视侧视图。

间接热交换部分200示出为包括多个板式热交换器201、过程流体入口202、过程流体出口203、蒸发冷却塔流体出口204和入口205，入口和出口板集管端盖207和壳体206。应该理解的是，如果需要，内部过程流体入口202和过程流体出口203的操作可以反转。

内部闭路冷却塔过程流体通过过程流体入口202进入多个板式热交换器201，并且与多个板式热交换器201的外部以及通过壳体206的冷却塔流体入口205进入的蒸发冷却塔流体分离。壳体206可以设计成使得它可以容易地移除以清洁板式热交换器201的外部，并且这不是对本发明的限制。

如方向箭头208所示，内部过程流体流过板式热交换器201的多个内部平行通道，并通过过程流体出口203排出。如冷却塔流体方向箭头209所示，外部蒸发冷却塔流体通过流体入口205进入壳体206，并流过板式热交换器201内的多个外部通道，并且通过流体出口204流出壳体206。

在流过板式热交换器201内的多个通道的同时，在蒸发冷却塔流体和板式热交换器201之间发生显热传递。

在本发明的所有实施例中，板式热交换器201可由各种金属(例如不锈钢或其他耐腐蚀钢和合金)构成。这些板也可以由其它材料构成，这些材料将导致板内流体与蒸发冷却塔液体或从其向外流动的空气之间的良好热交换。这种材料可以是铝或铜；提供耐腐蚀性和良好的热交换的各种合金或塑料，并且这不是对本发明的限制。

现在参考图11，其示出了根据本发明的间接热交换部分300的盘管回路管式热交换器的侧视图。

间接热交换部分300示出为包括多个盘管回路管式热交换器301、过程流体入口302、过程流体出口303、蒸发冷却塔流体出口304和入口305、入口和出口集管端盖307和壳体306。应该理解的是，如果需要，内部过程流体入口302和过程流体出口303的操作可以反转。

内部闭路冷却塔过程流体通过过程流体入口302进入多个盘管回路管式热交换器301，并与多个盘管回路管式热交换器301的外部和通过壳体306的冷却塔流体入口305进入的蒸发冷却塔流体分离。壳体306可以设计成使得可以轻松地移除壳体306以清洁盘管回路管式热交换器301的外部，并且这不是对本发明的限制。

如方向箭头308所示，内部过程流体流过盘管回路管式热交换器301的多个内部平行通道并通过过程流体出口303排出。如蒸发冷却塔流体方向箭头309所示，外部蒸发冷却塔流体通过流体入口305进入壳体306，并流过板式热交换器301内的多个外部通道，并且通过流体出口304流出壳体306。

在流过板式热交换器301内的多个通道的同时，在蒸发冷却塔流体和盘管回路管式热交换器301之间发生显热传递。

在本发明的所有实施例中，盘管回路管式热交换器301可由各种金属(例如不锈钢或其他耐腐蚀钢和合金)构成。这种管也可以由其他材料构成，这些材料将导致板内流体与蒸发冷却塔液体或从其向外流动的空气之间的良好热交换。这种材料可以是铝或铜；提供耐腐蚀性和良好的热交换的各种合金或塑料，并且这不是对本发明的限制。

Claims (34)

1.一种热交换方法，包括以下步骤：

提供包含直接蒸发热交换部分、间接热交换部分以及蒸发液体分配组件的结构，所述间接热交换部分包括壳体，该壳体具有蒸发液体入口和蒸发液体出口，所述间接热交换部分包括在所述壳体内的间接热交换器，所述间接热交换器具有用于引导内部流体流的多个内部通道，所述蒸发液体分配组件包括与所述壳体的蒸发液体出口连接的管道，所述直接热交换部分包括空气入口和空气出口；

经由所述蒸发液体入口将蒸发液体引导到间接热交换部分的壳体中，使其通过所述间接热交换器的多个外部通道，并从所述壳体的蒸发液体出口排出，其中，在所述间接热交换器的所述内部通道中的内部流体流和所述间接热交换器的所述外部通道内的蒸发液体之间发生间接热交换；

将所述蒸发液体从所述壳体的蒸发液体出口引导到所述蒸发液体分配组件的所述管道；

将蒸发液体从所述蒸发液体分配组件分配到所述直接热交换部分上并通过所述直接热交换部分，所述蒸发液体分配组件沿着所述蒸发液体的流动方向位于所述间接热交换部分的下游；

操作风扇组件而使空气在所述结构内移动，包括：使空气在所述直接热交换部分的空气入口和空气出口之间移动，移动通过所述直接热交换部分的空气直接与移动通过所述直接热交换部分的蒸发液体进行热交换；以及

使所述壳体的外表面与通过所述风扇组件而移动的空气、所述蒸发液体或者其组合接触，从而相对于所述壳体传热。

2.如权利要求1所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分包括位于所述壳体内的板式热交换器。

3.如权利要求1所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分包括位于所述壳体内的管式热交换器。

4.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蒸发液体；并且

泵送所收集的蒸发液体，使其能够分配到所述间接热交换部分壳体中。

5.如权利要求1所述的热交换方法，其中移动通过所述直接热交换部分的空气与通过所述直接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致逆流地移动。

6.如权利要求1所述的热交换方法，其中移动通过所述直接热交换部分的空气与通过所述直接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致交叉地移动。

7.如权利要求1所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分位于所述直接热交换部分上方。

8.如权利要求1所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分位于所述直接热交换部分附近。

9.如权利要求1所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分位于所述直接热交换部分下方。

10.如权利要求1所述的热交换方法，其中将空气泵入所述间接热交换部分壳体中以搅拌并增加通过其中的蒸发液体的流量。

11.如权利要求10所述的热交换方法，其中移动通过间接热交换部分壳体的空气与通过所述间接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致并流地移动。

12.如权利要求10所述的热交换方法，其中移动通过所述间接热交换部分壳体的空气与通过所述间接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致交叉地移动。

13.如权利要求1所述的热交换方法，其中空气横跨所述间接热交换部分壳体的外表面移动。

14.如权利要求1所述的热交换方法，其中蒸发流体横跨所述间接热交换部分壳体的外表面移动。

15.如权利要求1所述的热交换方法，其中空气和蒸发流体都横跨所述间接热交换部分壳体的外表面移动。

16.如权利要求1所述的热交换方法，其中再分配托盘横跨所述间接热交换部分 壳体的外表面分配蒸发流体。

17.如权利要求1所述的热交换方法，其中当蒸发流体泵关闭时，空气被泵入所述间接热交换部分 壳体并通过所述间接热交换部分，以便显冷所述间接热交换部分。

18.一种利用装置进行热交换的热交换方法，所述装置包括直接蒸发热交换部分、间接热交换部分以及蒸发液体分配组件，所述间接热交换部分包括壳体和在所述壳体内的间接热交换器，该壳体具有蒸发液体入口和蒸发液体出口并且用于将蒸发液体的流体流从所述蒸发液体入口通过所述间接热交换器的多个外部通道而引导到所述蒸发液体出口，所述直接热交换部分包括空气入口和空气出口，所述蒸发液体分配组件包括与所述壳体的蒸发液体出口连接的管道；所述方法包括：

经由所述蒸发液体入口将蒸发液体引导到所述间接热交换部分的壳体中，使其通过所述间接热交换器的外部通道，以从所述间接热交换部分 壳体的蒸发液体出口排出，其中，在所述间接热交换器的多个内部通道中的流体流和所述间接热交换器的所述外部通道内的蒸发液体之间发生间接热交换；

将所述蒸发液体从所述间接热交换部分 壳体的蒸发液体出口引导到所述蒸发液体分配组件的所述管道；

将蒸发液体从所述蒸发液体分配组件分配到所述直接热交换部分上并通过所述直接热交换部分，所述蒸发液体分配组件沿着所述蒸发液体的流动方向位于所述间接热交换部分壳体的下游；

操作风扇组件而使空气移动，包括：使空气在所述直接热交换部分的空气入口和空气出口之间移动，移动通过所述直接热交换部分的空气与移动通过所述直接热交换部分的蒸发液体直接进行热交换；以及

使所述间接热交换部分壳体的外表面与通过所述风扇组件而移动的空气、所述蒸发液体或者其组合接触，从而相对于所述壳体传热。

19.如权利要求18所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分包括位于壳体内的板式热交换器。

20.如权利要求18所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分包括位于壳体内的管式热交换器。

21.如权利要求18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蒸发液体；并

泵送所收集的蒸发液体以分配到所述间接热交换部分壳体中。

22.如权利要求18所述的热交换方法，其中移动通过所述直接热交换部分的空气与通过所述直接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致逆流地移动。

23.如权利要求18所述的热交换方法，其中移动通过所述直接热交换部分的空气与通过所述直接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致交叉地移动。

24.如权利要求18所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分位于所述直接热交换部分上方。

25.如权利要求18所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分位于所述直接热交换部分附近。

26.如权利要求18所述的热交换方法，其中所述间接热交换部分位于所述直接热交换部分下方。

27.如权利要求18所述的热交换方法，其中将空气泵入所述间接热交换部分壳体，以搅拌并增加蒸发液体通过其中的流动。

28.如权利要求27所述的热交换方法，其中移动通过所述间接热交换部分壳体的空气与通过所述间接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致并流地移动。

29.如权利要求27所述的热交换方法，其中移动通过所述间接热交换部分壳体的空气与通过所述间接热交换部分的蒸发液体的流动方向大致交叉地移动。

30.如权利要求18所述的热交换方法，其中空气横跨所述间接热交换部分壳体的外表面移动。

31.如权利要求18所述的热交换方法，其中蒸发物横跨所述间接热交换部分壳体的外表面移动。

32.如权利要求18所述的热交换方法，其中空气和蒸发流体都横跨所述间接热交换部分壳体的外表面移动。

33.如权利要求18所述的热交换方法，其中再分配托盘横跨所述间接热交换部分 壳体的外表面分配蒸发流体。

34.如权利要求18所述的热交换方法，其中当蒸发流体泵关闭时，将空气泵入所述间接热交换部分 壳体并通过所述间接热交换部分，以便显冷所述间接热交换部分。

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