CN111536809A - 复合冷却塔及冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冷却设备技术领域,公开了一种复合冷却塔及冷却方法。复合冷却塔包括:冷却塔壳体、第一换热器、循环水管、喷淋装置和第三换热器,冷却塔壳体构造有进风口和出风口,第一换热器和喷淋装置均固定于冷却塔壳体的内部,第一换热器设有第二进水口和第二出水口,循环水管的进水端与冷却塔壳体内部连通,循环水管上分别设有喷淋装置和第三换热器,喷淋装置位于第一换热器的上方,第三换热器设置在进风口处。冷却方法包括在春季、夏季和秋季时利用室外空气能进行蒸发冷却降温,同时对室外空气通入复合冷却塔之前预冷,在冬季时利用风冷降温。本发明能够利用室外空气能,实现对热水的全年冷却降温。
Description
技术领域
本发明涉及冷却设备技术领域,特别是涉及一种复合冷却塔及冷却方法。
背景技术
直接蒸发冷却是指空气与水大面积的直接接触,由于水的蒸发使空气和水的温度都降低,在此过程中空气的含湿量有所增加,空气的显热转化为潜热,这是一个绝热加湿过程。通过水与空气之间的热湿交换来排除盘管内介质热量,传热过程包含了显热传递和潜热传递。利用直接蒸发冷却技术对高温水进行降温,对降低空调系统能耗、节约能源有重要意义。
而针对工业空调系统中,热水需要全年降温,在降温过程中如何充分利用自然能源,降低空调系统能耗,提高系统的整体效能是亟待解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明实施例的目的是提供一种复合冷却塔及冷却方法,以解决现有技术中工业空调系统中存在的如何高效实现热水全年降温的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种复合冷却塔,包括:冷却塔壳体、第一换热器、循环水管、喷淋装置和第三换热器,所述冷却塔壳体构造有进风口和出风口,所述第一换热器和所述喷淋装置均固定于所述冷却塔壳体的内部,所述第一换热器设有第二进水口和第二出水口,所述循环水管的进水端与所述冷却塔壳体内部连通,所述循环水管上分别设有所述喷淋装置和所述第三换热器,所述喷淋装置位于所述第一换热器的上方,所述第三换热器设置在所述进风口处。
其中,所述复合冷却塔还包括第二换热器,所述第二换热器位于所述喷淋装置的上方,所述第二换热器设有第一进水口和第一出水口,且所述第一出水口与所述第二进水口连接。
其中,所述复合冷却塔还包括填料层,所述第一换热器位于填料层内部。
其中,所述填料层内填充有水平或竖直交错的塑料斜波填料。
其中,所述出风口设于所述冷却塔壳体的顶部,所述进风口设于所述喷淋装置的下方。
其中,所述第二换热器为翅片管换热器,所述第一换热器为光管换热器,所述第三换热器为风水换热器。
其中,所述复合冷却塔还包括水泵和排水阀,所述水泵连接于所述冷却塔壳体内部与所述循环水管之间,所述排水阀与所述循环水管连接。
其中,所述复合冷却塔还包括风机,所述风机设于所述出风口处。
第二方面,本发明还提供了一种利用如上所述的复合冷却塔的冷却方法,包括:
在春季、夏季和秋季时,开启喷淋装置,热水由第二进水口进入到第一换热器,空气通过第三换热器进行预降温后由进风口进入冷却塔壳体,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与空气接触,进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与第一换热器中的热水进行换热;
在冬季时,关闭喷淋装置,热水由第二进水口进入到第一换热器,空气由进风口进入冷却塔壳体,热水与空气进行换热。
第三方面,本发明还提供了一种利用如上所述的复合冷却塔的冷却方法,包括:
在春季、夏季和秋季时,开启喷淋装置,空气通过第三换热器进行预降温后由进风口进入冷却塔壳体,热水由第一进水口进入到第二换热器与空气进行换热预冷,之后通入第一换热器,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与空气接触,进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与第一换热器中的预冷后的热水进行换热;
在冬季时,关闭喷淋装置,热水由第一进水口依次通过第二换热器和第一换热器,空气由进风口进入冷却塔壳体,热水与空气进行换热。
(三)有益效果
本发明实施例提供的一种复合冷却塔及冷却方法,在春季、夏季和秋季时,通过喷淋水与空气进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,再利用降温后的喷淋水与热水进行换热,给热水降温,充分利用自然能源,降温效果好;在上述过程中,还通过喷淋水对室外空气预冷,使进入复合冷却塔的室外空气温度降低,提高换热效率;在冬季时,直接采用空气与热水换热,实现风冷降温。本发明的一种复合冷却塔及冷却方法,能够充分利用室外空气能,实现对热水的全年冷却降温。
附图说明
图1为本发明实施例的一种复合冷却塔的结构示意图;
附图标记:
1:出风口;2:风机;3:第二换热器;4:冷却塔壳体;5:喷淋装置;6:填料层;7:第一换热器;8:进风口;9:第三换热器;10:水泵;11:排水阀;12:第二出水口;13:第一进水口;14:循环水管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示,本发明实施例公开了一种复合冷却塔,包括:冷却塔壳体4、第一换热器7、循环水管14、喷淋装置5和第三换热器9,冷却塔壳体4构造有进风口8和出风口1,第一换热器7和喷淋装置5均固定于冷却塔壳体4的内部,第一换热器7设有第二进水口(图中未示出)和第二出水口12,循环水管14的进水端与冷却塔壳体4内部连通,循环水管14上分别设有喷淋装置5和第三换热器9,喷淋装置5位于第一换热器7的上方,第三换热器9设置在进风口8处。
具体地,冷却塔壳体4作为冷却塔的容器,第一换热器7和喷淋装置5均放置于冷却塔壳体4内部,冷却塔壳体4上的进风口8用于通入空气,出风口1用于排出换热后的空气。第一换热器7的第二进水口用于通入热水,第二出水口12用于排出降温后的热水。喷淋装置5可采用喷头。第三换热器9连接在循环水管14上,并位于进风口8的外侧,第三换热器9用于对通入进风口8空气进行预降温,即空气在通入进风口8之前,先经过第三换热器9。
在夏季时,预先被第三换热器9作一次降温后的空气从进风口8进入,热水从第二进水口进入到第一换热器7,喷淋装置5中的喷淋水与空气接触,蒸发冷却,使得喷淋水和空气的温度都降低,喷淋水通过循环水管14的循环作用持续与空气进行蒸发冷却,降温后的喷淋水通过循环水管14和喷淋装置5喷出,并与第一换热器7中的热水换热,给热水降温,换热结束后,热水从第二出水口12排出,空气从出风口1排出。在夏季时,可充分利用自然能源,降温效果好。在夏季时,喷淋水是通过循环水管14实现喷淋水循环利用,且在该过程中,喷淋水可以不断与进入到冷却塔壳体4内部的空气接触,通过直接蒸发冷却的方式降温,而循环水管14自冷却塔壳体4内部回收的喷淋水在经过第三换热器9时,可以通过与空气换热升温,从而使喷淋水在整个循环水管内达到温度的动平衡。如果在春季或秋季的条件下,也可采用上述方法进行降温。
如果在冬季室外温度较低的条件下,喷淋水可能会结冰,因此关闭喷淋装置5和循环水管14,直接采用空气与热水进行换热,此时空气直接从进风口8进入,与第一换热器7中的热水进行换热,实现风冷降温,换热结束后,热水从第二出水口12排出,空气由出风口1排出。
本发明实施例提供的一种复合冷却塔及冷却方法,在春季、夏季和秋季时,通过喷淋水与空气进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,再利用降温后的喷淋水与热水进行换热,给热水降温,充分利用自然能源,降温效果好;在此过程中,空气在通入进风口8之前,先通过第三换热器9实现空气的预降温,能更快的降低进入冷却塔壳体4内部的空气温度,从而加快热湿传递换热效率,而经过第三换热器9的热水与空气换热时,热水吸热升温,从而进一步拉高自喷淋装置5喷出的喷淋水与进入冷却塔壳体4内部的空气之间的温度差,进一步提高换热效率。室外温度较低时,直接采用空气与热水换热,实现风冷降温。本发明的一种复合冷却塔及冷却方法,能够充分利用室外空气能,实现对热水的全年冷却降温。
其中,本实施例的冷却塔还包括第二换热器3,第二换热器3位于喷淋装置5的上方,第二换热器3设有第一进水口13和第一出水口(图中未示出),且第一出水口与第二进水口连接。具体地,本实施例中的位于冷却塔壳体4内部的换热器分为两个,且第二换热器3与第一换热器7之间通过管路串联,第二换热器3的作用是将热水与冷却塔壳体4内部的空气进行预热,预热后的热水流入到第一换热器7中,在第一换热器7中与喷淋水换热,热水进一步降温。在夏季时,通过本实施例中的第二换热器3和第一换热器7可实现热水的预热和二次降温的功能。在冬季室外温度较低时,由于不启动喷淋装置5和循环水管14,第二换热器3和第一换热器7中的热水与空气换热,两者均发挥风冷降温的功能。
其中,本实施例的冷却塔还包括填料层6,第一换热器7位于填料层6内部。优选地,填料层6内填充有水平或竖直交错的塑料斜波填料。本实施例中喷淋装置5的喷淋水喷淋在填料层6的塑料斜波填料上,预冷后的热水通过第一换热器7与喷淋水进行间接换热。本实施例中通过设置填料层6,延长喷淋水与第一换热器7的换热时间,提高换热效率。
其中,出风口1设于冷却塔壳体4的顶部,进风口8设于喷淋装置5的下方,优选在冷却塔壳体4底部两侧分别设有一进风口8。本实施例中的空气从冷却塔壳体4的底部向上通入,喷淋装置5的喷淋水由于重力向下喷淋,使得喷淋水与空气逆向流动接触,形成逆流热湿传递换热,增强蒸发冷却效果。
其中,第二换热器3为翅片管换热器,第一换热器7为光管换热器。根据实际需要,也可以更换为其他换热器。
其中,本实施例的冷却塔还包括水泵10和排水阀11,水泵10连接于冷却塔壳体4内部与循环水管14之间,排水阀11与循环水管14连接。本实施例中通过水泵10为循环水管14中的喷淋水提供驱动力,并将冷却塔壳体4内部的剩余水排出。排水阀11用于将冷却塔壳体4和循环水管14内的水排出循环水管14以外,特别是在冬季室温较低时,可以利用排水阀11将剩余水彻底排出,避免管路冻结。
其中,本实施例的循环水管14上设有喷淋装置5的一段位于冷却塔壳体4的内部,其余部分围绕冷却塔壳体4的外部构成一闭合管路,如图1所示。在循环水管14位于冷却塔壳体4内部的一段上间隔的排列有多个喷淋装置5,多个喷淋装置5排列在填料层6的上方,填料层6包括在第一换热器7的外部。在循环水管14位于冷却塔壳体4底部的一段上通过一条支路与冷却塔壳体4内部连接,水泵10安装在该支路上。排水阀11可以连接在循环水管14的任何位置上,最好连接在循环水管14位于冷却塔壳体4底部的一段上。在循环水管14上位于冷却塔壳体4两侧的两段上各安装有一个第三换热器9,两个第三换热器9分别对应的位于两个进风口8的进风侧。
应当说明的是,在循环水管14位于冷却塔壳体4内部的一段的管路结构不局限于图1所示的直线型,只要满足排列在循环水管14上的各个喷淋装置5能够覆盖整个填料层6,以使空气流经第一换热器7时与喷淋水之间均匀接触即可。
其中,第三换热器9为风水换热器。根据实际需要,也可以更换为其他换热器。
其中,本实施例的冷却塔还包括风机2,风机2设于出风口1处。本实施例中,利用风机2将给空气提供驱动力,使其从出风口1排出。
本发明实施例还公开了一种利用上述复合冷却塔的冷却方法,包括:
在春季、夏季和秋季时,开启喷淋装置5,热水由第二进水口进入到第一换热器7,空气通过第三换热器9进行预降温后由进风口8进入冷却塔壳体4,循环水管14内的喷淋水通过喷淋装置5持续与空气接触,进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,循环水管14内的喷淋水通过喷淋装置5持续与第一换热器7中的热水进行换热;
在冬季时,关闭喷淋装置5,热水由第二进水口进入到第一换热器7,空气由进风口8进入冷却塔壳体4,热水与空气进行换热。
换热结束后,热水从第二出水口12排出,空气从出风口1排出。
本发明实施例还公开了一种利用第一换热器和第二换热器的复合冷却塔的冷却方法,包括:
在春季、夏季和秋季时,开启喷淋装置5,空气通过第三换热器9进行预降温后由进风口8进入冷却塔壳体4,热水由第一进水口13进入到第二换热器3与空气进行换热预冷,之后通入第一换热器7,循环水管14内的喷淋水通过喷淋装置5持续与空气接触,进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,循环水管14内的喷淋水通过喷淋装置5持续与第一换热器7中的预冷后的热水进行换热;
在冬季时,关闭喷淋装置5,热水由第一进水口13依次通过第二换热器3和第一换热器7,空气由进风口8进入冷却塔壳体4,热水与空气进行换热。
换热结束后,热水从第二出水口12排出,空气从出风口1排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合冷却塔,其特征在于,包括:冷却塔壳体、第一换热器、循环水管、喷淋装置和第三换热器,所述冷却塔壳体构造有进风口和出风口,所述第一换热器和所述喷淋装置均固定于所述冷却塔壳体的内部,所述第一换热器设有第二进水口和第二出水口,所述循环水管的进水端与所述冷却塔壳体内部连通,所述循环水管上分别设有所述喷淋装置和所述第三换热器,所述喷淋装置位于所述第一换热器的上方,所述第三换热器设置在所述进风口处。
2.根据权利要求1所述的复合冷却塔,其特征在于,所述复合冷却塔还包括第二换热器,所述第二换热器位于所述喷淋装置的上方,所述第二换热器设有第一进水口和第一出水口,且所述第一出水口与所述第二进水口连接。
3.根据权利要求1所述的复合冷却塔,其特征在于,所述复合冷却塔还包括填料层,所述第一换热器位于填料层内部。
4.根据权利要求3所述的复合冷却塔,其特征在于,所述填料层内填充有水平或竖直交错的塑料斜波填料。
5.根据权利要求1所述的复合冷却塔,其特征在于,所述出风口设于所述冷却塔壳体的顶部,所述进风口设于所述喷淋装置的下方。
6.根据权利要求2所述的复合冷却塔,其特征在于,所述第二换热器为翅片管换热器,所述第一换热器为光管换热器,所述第三换热器为风水换热器。
7.根据权利要求1所述的复合冷却塔,其特征在于,所述复合冷却塔还包括水泵和排水阀,所述水泵连接于所述冷却塔壳体内部与所述循环水管之间,所述排水阀与所述循环水管连接。
8.根据权利要求1所述的复合冷却塔,其特征在于,所述复合冷却塔还包括风机,所述风机设于所述出风口处。
9.一种利用如权利要求1-8中任意一项所述的复合冷却塔的冷却方法,其特征在于,包括:
在春季、夏季和秋季时,开启喷淋装置,热水由第二进水口进入到第一换热器,空气通过第三换热器进行预降温后由进风口进入冷却塔壳体,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与空气接触,进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与第一换热器中的热水进行换热;
在冬季时,关闭喷淋装置,热水由第二进水口进入到第一换热器,空气由进风口进入冷却塔壳体,热水与空气进行换热。
10.一种利用如权利要求2-8中任意一项所述的复合冷却塔的冷却方法,其特征在于,包括:
在春季、夏季和秋季时,开启喷淋装置,空气通过第三换热器进行预降温后由进风口进入冷却塔壳体,热水由第一进水口进入到第二换热器与空气进行换热预冷,之后通入第一换热器,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与空气接触,进行热湿传递换热,空气和喷淋水降温,循环水管内的喷淋水通过喷淋装置持续与第一换热器中的预冷后的热水进行换热;
在冬季时,关闭喷淋装置,热水由第一进水口依次通过第二换热器和第一换热器,空气由进风口进入冷却塔壳体,热水与空气进行换热。
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- 2020-04-24 CN CN202010334201.0A patent/CN111536809A/zh active Pending
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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