CN110500898A - 凉水方法及凉水设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凉水方法及设备,凉水方法包括:使空冷段与蒸发段左、右布置;使气流横向流动,且使气流先流经空冷段,再流经蒸发段;使蒸发段管外淋水依靠重力自上而下流经所述蒸发段。本发明技术方案空冷段换热在前,蒸发段换热在后的热交换次序,避免了环境气流在蒸发段的温升过程给空冷段造成的温差损失,增大了空冷段的有效换热温差;环境气流经空冷段吸热升温后,其相对湿度下降,气流的载湿能力增强,导致流经蒸发段换热管外壁淋水的蒸发效应得到强化,蒸发段总传热系数将提高。

Description

凉水方法及凉水设备
技术领域
本发明涉及一种凉水方法及凉水设备。
背景技术
凉水是废热向大气环境排放的热交换过程,相关设备在各领域的应用极其广泛。
废热向大气环境的排放有两种途径,一种是水的蒸发效应,利用水的汽化蒸发散热,空气相对湿度是表征蒸发效应的特征指标;另一种是利用废热载体与环境空气存在的温差效应,将热量传递到环境空气中。现代工业生产所使用的各种形式的凉水方式及其装置均基于上述两种途径向环境排放废热,概莫能外。
散热效能和节水性能是评价凉水过程及其装置的两个重要的技术经济指标。开式凉水塔以其极佳的散热效能,长期以来一直是凉水过程的主流技术装备,但其节水性能较差;空冷器是依靠废热载体与环境空气的温差效应向环境散热,是节水效能最佳的凉水设备。由于空冷器散热负荷的稳定性和散热效能受环境温度变化的影响显著,其给工业生产造成的生产波动和操作损失也是相当显著,甚至是难以接受的。
当前业内最新采用的干湿联合凉水技术是兼顾散热效能与节水性能的凉水技术,其实现节水的途径是降低热交换过程的蒸发效应,充分利用温差效应。该技术为此而采取的技术方案是:凉水设备包括空冷段、蒸发段、喷淋水系统及风机。空冷段和蒸发段均为列管结构,废热载体在列管内流动,环境空气在列管外流动。以废热载体为特征的流程是空冷段与蒸发段串联,且流体从空冷段流经蒸发段。喷淋水系统是凉水过程控制蒸发效应强度的操作系统;风机为环境空气自蒸发段向空冷段流动提供风压。
如上所述的凉水技术存在重大技术缺陷,具体体现在:热交换次序的颠倒。现有技术针对环境气流而言的热交换次序是蒸发段换热在前,空冷段换热在后,也即蒸发效应的换热在前,而温差效应的换热在后。物性数据表明,含湿空气在低温下的饱和蒸汽压远不及其在高温下的数值。换言之,对给定初始状态的环境空气,随着温度升高,空气的相对湿度下降,携带水蒸气的能力增强,因此,以环境气流为对象,蒸发效应的换热过程宜安排在相对高温下进行;而温差效应的换热过程,显然是低温下合理。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题,本发明的实施例提供了一种凉水方法及凉水设备。
为解决上述技术问题,本发明的实施例采用的技术方案是:
一种凉水方法,包括:
使空冷段与蒸发段左、右布置;
使气流横向流动,且使气流先流经空冷段,再流经蒸发段;
使蒸发段管外淋水依靠重力自上而下流经所述蒸发段。
优选地,淋水依靠重力自上而下呈多级收布、下落;
优选地,所述空冷段包括多个第一换热模块;所述蒸发段包括多个第二换热模块;其中:
使多个所述第一换热模块在高度方向上叠置;
使多个所述第二换热模块在高度方向上叠置。
本发明还公开了一种凉水设备,包括:
空冷段、蒸发段、配水槽盘和风机;其中:
所述空冷段由多个第一换热模块叠置组成、所述蒸发段由多个第二换热模块叠置组成,所述空冷段与蒸发段左、右布置;
所述风机用于使环境空气形成自所述空冷段流向所述蒸发段的气流;
优选地,所述风机设置在所述空冷段远离所述蒸发段的一侧;或者,所述风机设置在所述蒸发段远离所述空冷段的一侧;或者,所述风机设置在所述空冷段与所述蒸发段之间。
所述配水槽盘用于使淋水依靠重力自上而下、多级收布,流经所述蒸发段;
所述配水槽盘为槽盘式结构,所述槽盘的底部设置有若干布水条,所述布水条与其下方第二换热模块的换热元件一一对应且平行布置;
所述配水槽盘设置于所述蒸发段第二换热模块之间,且在垂直方向上等间隔布置,位于下方的槽盘能够承接从位于其上方的槽盘落下的淋水。
优选地,所述空冷段包括多个第一换热模块,多个所述第一换热模块在高度方向上叠置;
优选地,所述蒸发段包括多个第二换热模块,多个所述第二换热模块在高度方向上叠置。
所述第一换热模块为以翅片管为换热元件的列管式结构;
所述第二换热模块为以光滑管为换热元件的列管式结构。
与现有技术相比,本发明的凉水方法及设备的有益效果是:
本发明技术方案空冷段换热在前,蒸发段换热在后的热交换次序,避免了环境气流在蒸发段的温升过程给空冷段造成的温差损失,增大了空冷段的有效换热温差;环境气流经空冷段吸热升温后,其相对湿度下降,气流的载湿能力增强,导致流经蒸发段换热管外壁淋水的蒸发效应得到强化,蒸发段总传热系数将提高。
采取本发明所述方法的凉水设备将不设淋水智控调节系统,也能获得比传统技术更为理想的节能、节水效果。
附图说明
图1为本发明凉水方法物料流程示意图;
图2为本发明实施例设备结构示意图;
图3为本发明配水槽盘结构示意图;
图4为本发明配水槽盘原理解析图。
图中:1—空冷段,2—风机,3—淋水循环泵,4—蒸发段,5—框架结构,6—第一换热模块,7—淋水配水管路,8—配水槽盘,9—第二换热模块,10—汇水槽,11—布水条,12—收水槽,21—热流体入口,22—冷流体出口。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明实施例公开一种凉水方法:
图1所示,为本发明技术方案的物料流程示意图。环境空气在风机2驱动下形成冷介气流,且使气流先流经空冷段1、再流经蒸发段4。气流在空冷段1和蒸发段4的换热管外流动,载热流体在换热管内流动。
冷介气流与载热流体首先在空冷段1进行以温差为推动的热交换,然后分别进入蒸发段4进行以相变传热为主的热交换。淋水循环可使蒸发段换热管外表面形成稳态水膜,极少部分淋水吸热蒸发,随气流排空。图示流程中,淋水循环泵3为淋水循环提供动力,淋水补水及排盐水管路的功用是维持淋水系统的物料平衡。
图2所示,由多个第一换热模块6叠置组成的空冷段1和多个第二换热模块9叠置组成的蒸发段4,彼此独立,左、右布置;风机2以优选方案之一,设置于空冷段和蒸发段之间。环境空气在风机2所提供风压的推动下,从空冷段远离蒸发段一侧的纵立面流经空冷段,从蒸发段远离空冷段一侧的纵立面流出,形成横向气流,并依次与流经空冷段和蒸发段换热管内的载热流体进行热交换。
循环使用的淋水经淋水配水管路7分流到设置于蒸发段顶部的配水槽盘8,借助配水槽盘8的布水功能,淋水以线条状流型被均匀分布到位于蒸发段最上部第二换热换模块9的顶部排管,然后在重力作用下依次润湿下方排管,直到淋水被下一组配水槽盘收集并重新分布,依此反复操作,淋水最终回落到汇水槽10。
在本发明实施例所描述的流场特征下,气流与淋水呈交叉流动,不同于现有技术的竖向逆流,当组成蒸发段的第二换热模块9竖向叠置时,若淋水下落位差较大,在气流的扰动下势必发生横向飘移,造成蒸发段下部换热管出现局部干管现象。为解决此问题,本发明采用配水槽盘8,对淋水进行多次收、布水操作,从而控制淋水的横向漂移。
在本发明实施例所描述的流场特征下,气流与淋水的交叉流动,能够避免气流在雨区与淋水的热质传递,从而使热质传递过程主要集中在换热管表面进行,强化发生于换热管表面的传热过程;本发明采取的淋水布水方式也能有效降低发生于管区空间的气液接触,体现同样的技术诉求。
脱离于换热管表面的气液传质,其所伴随的传热过程本质上是热能的二次传递,对推动管区内气流升温,进而推动蒸发效应或相变传热有效。基于此,现有技术强化脱离于换热管表面的气液接触措施,有其合理性。
在本发明实施例所描述的流场特征下,气流的升温过程在空冷段高效实现,且将此过程的热量传递直接转化为凉水设备的有效传热,蒸发段对脱离换热管表面的气液接触没有技术诉求。
在本发明实施例所描述的流场特征下,在蒸发换热区域,气流温度—湿度分布特征接近于等温线;而传统技术更接近于饱和湿度曲线。
如图2所示,本发明公开了一种凉水设备,包括:空冷段1、蒸发段4、配水槽盘8、风机2、框架结构5、汇水槽10及配水管路7等部件,其中:空冷段1与蒸发段4左、右布置;配水槽盘8分多组设置于组成蒸发段的第二换热模块9之间,垂直且等间隔布置;风机2优选地设置于空冷段1与蒸发段4之间。
优选地,空冷段1由多个第一换热模块6竖向叠置组成、蒸发段4由多个第二换热模块9竖向叠置组成,叠置是本发明凉水设备大型化采用的基本方式。
优选地,第一换热模块6为以翅片管为换热元件的列管式结构;第二换热模块9为以光滑管为换热元件的列管式结构。
本发明采用垂直等间隔设置的多组配水槽盘8使淋水依靠重力自上而下、多级收布,以润湿蒸发段4的所有换热管。图3所示为配水槽盘8的结构示意图,配水槽盘8由若干布水条11和收水槽12组成。配水槽盘在装配时,所述布水条与其下方第二换热模块9的换热管一一对应;位于下方的槽盘承接从位于其上方的槽盘落下的淋水。
本发明采用的配水槽盘8的布水特征是线状连续水流,流型稳定,配水均匀,有别于喷淋方式的放射性配水特征,布水效果更趋理想。定义淋水密度,前者采用线密度m3/m·s;后者采用面密度m3/m2·s。
本发明采用的配水槽盘8具备收、布水功能,对给定淋水流量的槽盘设计,在一定的流量波动范围内,其具备无需外部干预的或自适应的调节性能。事实上,即使采取任何控制手段,能够排除操作因素导致的淋水流量变化,而基于淋水在蒸发段下落过程中的蒸发效应,淋水在各级配水槽盘8的过流量也是小幅递减的,若配水槽盘8不具备流量调节属性,淋水系统将无法适应凉水设备所处的时常变化的气象环境,本发明技术方案的工程化应用将存在技术风险。
本发明采用的配水槽盘8的流体学原理是:槽内流体在克服过流件阻力达到稳态流动的过程中而建立的过流量与持液高度之间的数学关联关系,推导如下:
如图4所示:对任意两个紧密相邻的布水条,在持液高度为h的水的静压作用下,会产生距离为x的弹性形变位移,从而形成淋水的下行通道。以单位长度布水条为计算基准,则有如下数学关系:
1、水流间隙宽度x与持液高度h的流体学关系:
Q=υ·x (1)
式中:Q—淋水流量,m3/m·s;
υ—淋水过流速度,m/s;
x—水流间隙宽度,m。
依据流体力学方程,有:
h=υ2/2g (2)
式中:h—槽体液位高度,m;
g—重力加速度,m/s2
联立并整理上述方程,得到持液高度h与水流间隙宽度x的函数关系式:
h=(Q/x)2/2g (3)
2、水流间隙宽度x与持液高度h的静力学关系;
以任意布水条为受力对象分析,维持其静力平衡,受到来自液柱静压力T1、T2所产生的扭矩及自身弹性变形扭矩M的制约,分别为:
T1=ρg(h-d/2)·d (4)
T2=ρg(h-d-scosθ/2)·s (5)
式中:d、s、θ均为表征布水条几何特征的参数,数值由布水条结构设计给定,长度单位:m;角度单位:rad。
M=k·δθ·s/2 (6)
式中:k—弹性扭力系数,N/rad;
δθ—扭转角度,rad。
根据微分几何关系:δθ=x/2s (7)
于是:M=k·x/4 (8)
在上述力矩相互作用并达到静力平衡时,有:
M=T1·(d/2+scosθ)+T2·s/2 (9)
将式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)带入(9)并整理,得到:
x=4ρg[d(h-d/2)(d/2+scosθ)+(h-d-scosθ/2)·s2/2]/k (10)
联立方程式(3)与(10)求解,可知,对给定的配水槽盘设计,槽体持液高度h与淋水流量Q存在因果变量关系,且无其他变量控制。
上述推导过程表明,针对不同位置高度的配水槽盘8,淋水流量的改变只表现为槽内持液高度发生变化,槽盘最大淋水流量Qmax取决于槽体堰高H。
过流截面的可调节是配水槽盘8具备对流量变化适应能力的显著技术特征。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种凉水方法,其特征在于,包括:
使空冷段与蒸发段左、右布置;
使气流横向流动,且使气流先流经空冷段,再流经蒸发段;
使蒸发段管外淋水依靠重力自上而下流经所述蒸发段。
2.根据权利要求1所述的凉水方法,其特征在于,使淋水依靠重力自上而下呈多级收布、下落。
3.根据权利要求1所述的凉水方法,其特征在于,所述空冷段包括多个第一换热模块;所述蒸发段包括多个第二换热模块;其中:
使多个所述第一换热模块在高度方向上叠置;
使多个所述第二换热模块在高度方向上叠置。
4.一种凉水设备,其特征在于,包括:
空冷段;
蒸发段;
配水槽盘;
风机;其中:
所述空冷段由多个第一换热模块叠置组成、所述蒸发段由多个第二换热模块叠置组成,所述空冷段与蒸发段左、右布置;
所述风机用于使环境空气形成自所述空冷段流向所述蒸发段的气流。
5.根据权利要求4所述的凉水设备,其特征在于,
所述风机设置在所述空冷段远离所述蒸发段的一侧;
或者
所述风机设置在所述蒸发段远离所述空冷段的一侧;
或者
所述风机设置在所述空冷段与所述蒸发段之间。
6.根据权利要求4所述的凉水设备,其特征在于,所述配水槽盘用于使淋水依靠重力自上而下、多级收布,流经所述蒸发段;
所述配水槽盘为槽盘式结构,所述槽盘的底部设置有若干布水条,所述布水条与其下方第二换热模块的换热元件一一对应且平行布置;
所述配水槽盘设置于所述蒸发段第二换热模块之间,且在垂直方向上等间隔布置,位于下方的槽盘能够承接从位于其上方的槽盘落下的淋水。
7.根据权利要求4所述的凉水设备,其特征在于,
所述空冷段包括多个第一换热模块,多个所述第一换热模块在高度方向上叠置;
所述蒸发段包括多个第二换热模块,多个所述第二换热模块在高度方向上叠置。
8.根据权利要求7所述的凉水设备,其特征在于,
所述第一换热模块为以翅片管为换热元件的列管式结构;
所述第二换热模块为以光滑管为换热元件的列管式结构。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100645228B1 (ko) * 2005-01-17 2006-11-10 서종대 돌출형 살수챔버를 갖는 직교류냉각탑
CN203837182U (zh) * 2014-05-21 2014-09-17 张新利 高效螺纹管式多级蒸发冷却空调机组
CN205192287U (zh) * 2015-12-03 2016-04-27 河北德厚节能科技有限公司 可调节换热面积的蒸发式冷却器
CN109631614A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 杭州蕴泽环境科技有限公司 一种基于温差换热的自然对流冷却塔系统及其处理工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100645228B1 (ko) * 2005-01-17 2006-11-10 서종대 돌출형 살수챔버를 갖는 직교류냉각탑
CN203837182U (zh) * 2014-05-21 2014-09-17 张新利 高效螺纹管式多级蒸发冷却空调机组
CN205192287U (zh) * 2015-12-03 2016-04-27 河北德厚节能科技有限公司 可调节换热面积的蒸发式冷却器
CN109631614A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 杭州蕴泽环境科技有限公司 一种基于温差换热的自然对流冷却塔系统及其处理工艺

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