CN111981866B - 冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却塔，冷却塔的塔体内部设有用于喷淋循环水的第一喷淋层和第二喷淋层，第一喷淋层和第二喷淋层之间设有换热层；换热层包括换热模块，换热模块设有供湿热空气流经的第一流道和供干冷空气流经的第二流道，第一流道的上端设有敞口，以供湿热空气流出以及供第二喷淋层喷淋的循环水流入，这样设置，提升了冷却塔的消雾效果和冷却效果，而且使换热模块起到了与填料层类似的作用。另外，在换热层的换热模块两侧设置通道，并在通道的端部设置可开合的挡板，这样不仅能满足冬季消雾需求，而且可以减小夏季非消雾模式下的空气流动阻力。

Description

冷却塔

技术领域

本发明涉及工业生产中的循环水冷却技术领域，特别是涉及一种冷却塔，其利用空气冷却喷淋的循环水。

背景技术

冷却塔是工业生产中常用的循环水冷却设备，冷却原理是：循环水经喷淋层喷淋到冷却塔的塔体内部，空气经进风口进入塔体内部，与循环水接触换热，使循环水温度降低。

冷却塔应用过程中，空气与循环水接触，导致空气湿度增大(接近饱和状态)，排出时，空气中多余的水分会凝结成小水滴，从而在冷却塔出口位置形成白雾。冬季外界环境温度低时，白雾现象尤为严重，为了缓解白雾现象，通常会在冷却塔内设置换热层，冬季通过运行消雾模式来消除白雾。

运行消雾模式时，部分空气进入冷却塔，与喷淋下来的循环水接触换热，形成湿热空气，之后湿热空气流经换热层，同时另一部分空气进入换热层中，与湿热空气换热，使湿热空气的温度降低，冷凝析出水分，之后两股空气混合后从冷却塔的出口排出，由此缓解了白雾现象。当外界环境温度较高时，白雾现象不严重，这时，一般不需要运行消雾模式。当冷却塔在非消雾模式下运行时，湿热空气仍要通过换热层后才能从冷却塔的出口排出。

目前的冷却塔，消雾模式下存在消雾效果不理想的弊端；非消雾模式下，换热层不起换热作用，却会白白增加湿热空气的流动阻力，导致湿热空气的流动阻力大，致使存在循环水温降达不到要求以及运行成本高的弊端。

有鉴于此，如何规避上述弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种冷却塔，所述冷却塔的塔体内部设有用于喷淋循环水的第一喷淋层和第二喷淋层，所述第一喷淋层和所述第二喷淋层之间设有换热层；所述换热层包括换热模块，所述换热模块设有供湿热空气流经的第一流道和供干冷空气流经的第二流道，所述第一流道的上端设有敞口，以供湿热空气流出以及供所述第二喷淋层喷淋的循环水流入。

可选地，所述换热模块包括多片换热板，各换热板沿上下方向层叠布置，相邻换热板之间形成所述第一流道或所述第二流道，所述换热模块的第一流道和第二流道沿上下方向一一交替排布。

可选地，所述第一流道的侧部封闭，所述第一流道的上端和下端均设置敞口，使湿热空气从所述第一流道的下端流入、从所述第一流道的上端流出；所述第二流道的上端和下端封闭，所述第二流道的侧部设置敞口，使干冷空气从所述第二流道的侧部流入和流出。

可选地，所述换热层还包括通道，每个所述换热模块两侧分别设有第一通道、第二通道，所述换热模块的第二流道的两侧分别与所述第一通道、所述第二通道相通，所述第一通道的下端以及所述第二通道的上端和下端均设有可开合的挡板，所述塔体的侧壁设有与所述第二通道相通的第二进风口，所述第二进风口处设有开度调节装置。

可选地，所述塔体内部还设有填料层和收水层，所述填料层位于所述第一喷淋层下方，所述收水层位于所述第一喷淋层和所述换热层之间；所述塔体的侧壁上设有第一进风口，所述第一进风口位于所述填料层下方，所述第一进风口处设有开度调节装置。

可选地，所述塔体的顶部设有混合室，所述混合室的顶端设有出风口，所述出风口处设有引风机。

本方案通过在换热层上方设置第二喷淋层，并使第二喷淋层喷淋的循环水流经换热层的第一流道，由此提升了消雾效果，规避了以往的冷却塔消雾效果不理想的弊端，同时也提升了冷却效果。并且，通过在换热层的换热模块两侧设置通道，并在通道的端部设置可开合的挡板，这样不仅能满足冬季消雾需求，而且可以减小夏季非消雾模式下的空气流动阻力，规避了非消雾模式下空气流动阻力大导致的冷却性能不好以及运行成本高的弊端。

附图说明

图1为本发明提供的冷却塔一实施例的示意图。

附图标记说明如下：

1塔体，11第一进风口，12第二进风口，13出风口，14开度调节装置，15混合室，16集水池；

2填料层，3第一喷淋层，4收水层；

5换热层，51换热模块，52第一通道，53第二通道，54挡板；

6引风机；

7第二喷淋层。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地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的技术方案作进一步的详细说明。

如图所示，该冷却塔的塔体1内部自上至下依次设有第二喷淋层7、换热层5、收水层4、第一喷淋层3和填料层2。第二喷淋层7用于向换热层5喷淋循环水。换热层5供湿热空气和干冷空气三者换热。第一喷淋层3用于向填料层2喷淋循环水。

塔体1的侧壁上设有第一进风口11和第二进风口12。第一进风口11位于填料层2下方，第二进风口12位于换热层5所在的高度位置上。第一进风口11处和第二进风口12处均设有开度调节装置14，用于调节风口的开度。具体的，开度调节装置14可以为百叶窗型盖板或者伸缩型盖板，相比而言，百叶窗型盖板更便于调节。

塔体1的顶部设有混合室15，混合室15的顶端设有出风口13，出风口13处设有引风机6。塔体1的底部设有集水池16。

第一喷淋层3和第二喷淋层7的结构相同，均包括喷头和分配系统，分配系统通过循环水供给管路与集水池16内的循环泵连通，分配系统具体可以是分槽式布水系统、管式布水系统或槽管结合布水系统。应用中，循环水由循环泵泵送至分配系统，然后由分配系统分配到各个喷头，最终由喷头喷淋到下方的换热层5上或填料层2上。

换热层5包括换热模块51，换热模块51包括多片换热板，换热板采用金属薄片压制而成或改性PVC超导膜制备而成。各片换热板层叠布置，部分相邻换热板之间形成供湿热空气流经的第一流道，部分相邻换热板之间形成供干冷空气流经的第二流道，干冷空气能够和湿热空气以及循环水在换热模块51内进行间壁换热。间壁换热后，空气中的水蒸气冷凝成液滴，空气含湿量降低，因而可以消除或缓解白雾现象。

优选让换热模块51各换热板沿上下方向层叠布置，并让换热模块51的第一流道和第二流道沿上下方向一一交替排布，这样设置，换热效果比较好。

优选让第一流道的侧部封闭，并在第一流道的下端也设置敞口，使湿热空气从第一流道的下端流入、从第一流道的上端流出。同时让第二流道的上端和下端封闭，并在第二流道的侧部设置敞口，使干冷空气从第二流道的侧部流入和流出。这样设置，干冷空气和湿热空气的流动方向相互交叉，能够提升换热效果；

而且，这样设置，第二喷淋层7喷淋的循环水会流经第一流道，从而对第二流道中的干冷空气进行间壁加热，这样可以使干冷空气和湿热空气混合后的状态点进一步远离饱和曲线，因而使冷却塔的消雾效果更好。

另外，循环水流经第一流道时，湿热空气也流经第一流道，两者在换热模块的第一流道中充分接触换热，使循环水的温度进一步降低，因而提升了冷却塔的冷却效果。在这一过程中，换热模块延长了循环水和湿热空气的接触时间和增大了两者的接触面积，起到与填料层类似的作用。

综上所述，本方案设置第二喷淋层7，并使第二喷淋层7喷淋的循环水流经换热模块51的第一流道，利用换热模块51延长了循环水和湿热空气的接触时间和增大了循环水和湿热空气的接触面积，提升了冷却塔的消雾效果和冷却效果，规避了以往的冷却塔消雾效果不理想的弊端。

进一步的，换热层5还包括通道，通道与换热模块51在塔体1的横截面上一一交替排布。每个换热模块51的两侧分别设有第一通道52和第二通道53，换热模块51的第二流道的两侧分别与对应的第一通道52和第二通道53相通，第一通道52的下端以及第二通道53的上端和下端均设有可开合的挡板。挡板可以设置为可移动的结构或者可翻转的结构。通过开合挡板可以启闭通道的端口。并且，第二进风口12与第二通道53的侧部相通。

这样设置，冷却塔在非消雾模式下运行时，可以通过开启挡板让湿热空气大部分从通道流过，这样可以减小非消雾模式下湿热空气的流动阻力，规避了以往的消雾塔在非消雾模式下运行时空气流动阻力大的弊端。

并且，这样设置，还可以确保换热模块51中干冷空气的流动方向与湿热空气的流动方向相互交叉。详细来说，干冷空气的流动路线为：从第二进风口12进入第二通道53，然后从第二通道53的侧部流出，然后从换热模块51的第二流道的一侧流入到第二流道内，然后从第二流道的另一侧流到第一通道52内，然后从第一通道52的上端流到混合室15内，最终从出风口13排出。

下面具体说明冷却塔在消雾模式下和非消雾模式下的运行过程：

消雾模式

冷却塔运行消雾模式时，关闭第一通道52下端的挡板54以及第二通道53上端和下端的挡板54，打开第一进风口11和第二进风口12。

部分空气自第一进风口11进入塔体1内部，然后在引风机6的作用下，向上流动，依次经过填料层2、第一喷淋层3和收水层4。这部分空气流经填料层2时，能够与循环水以较大的接触面积接触较长时间，从而能够与循环水充分换热，使循环水的温度降低。这部分空气流经收水层4时，空气中的部分水滴被收水层4回收，回收的水滴回流到底部的集水池16内。这部分空气与循环水换热后，温度和湿度升高，成为湿热空气，湿热空气继续向上流动。由于第一通道52下端的挡板和第二通道53下端的挡板54关闭，所以继续向上流动的湿热空气无法流经第一通道52和第二通道53，而只能完全流经换热模块51的第一流道。

同时，另一部分空气(这部分空气的温度和湿度都低于湿热空气，所以称为干冷空气)经第二进风口12进入第二通道53内，由于第二通道53上端和下端的挡板均关闭，所以这部分空气进入第二通道53内后只能通过第二通道53的侧部流出，然后从换热模块51的第二流道的一侧进入第二流道，然后从第二流道的另一侧流到第一通道52内，然后从第一通道52的上端流到混合室15内。干冷空气流经第二流道时，与第一流道中的湿热空气发生间壁换热，使湿热空气中的水蒸汽凝结成冷凝水。冷凝水最终滴落在收水层4上，由收水层4收集起来送到底部集水池16。这两股空气最终在混合室15内充分混合后自冷却塔的出风口13排出。

同时，第二喷淋层7喷淋的循环水流经第一流道，与第二流道内的干冷空气发生间壁换热。同时与第一流道内的湿热空气发生接触换热。

非消雾模式

冷却塔运行非消雾模式时，打开第一通道52下端的挡板54以及第二通道53上端和下端的挡板54，打开第一进风口11，关闭第二进风口12。

部分空气自第一进风口11进入塔体1内部，然后在引风机6的作用下，向上流动，依次经过填料层2、第一喷淋层3和收水层4。这部分空气流经填料层2时，能够与循环水以较大的接触面积接触较长时间，从而能够与循环水充分换热，使循环水的温度降低。这部分空气流经收水层4时，空气中的部分水滴被收水层4回收，回收的水滴回流到底部的集水池16内。这部分空气与循环水换热后，温度和湿度升高，成为湿热空气，湿热空气继续向上流动。由于第一通道52下端的挡板54以及第二通道53上端和下端的挡板54打开，所以继续向上流动的湿热空气大部分从换热模块51的第一流道通过，少部分流经第一通道52和第二通道53，因而空气流动阻力大大减小。同时，第二喷淋层7喷淋的循环水流经第一流道，与第一流道内的湿热空气发生接触换热。

以上对本发明所提供的冷却塔进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种冷却塔，其特征在于，所述冷却塔的塔体(1)内部设有用于喷淋循环水的第一喷淋层(3)和第二喷淋层(7)，所述第一喷淋层(3)和所述第二喷淋层(7)之间设有换热层(5)；所述换热层(5)包括换热模块(51)，所述换热模块(51)设有供湿热空气流经的第一流道和供干冷空气流经的第二流道，所述第一流道的上端设有敞口，以供湿热空气流出以及供所述第二喷淋层(7)喷淋的循环水流入；

所述换热层(5)还包括通道，每个所述换热模块(51)两侧分别设有第一通道(52)、第二通道(53)，每个所述换热模块(51)的第二流道与两侧的所述第一通道(52)和所述第二通道(53)相通，所述第一通道(52)的下端以及所述第二通道(53)的上端和下端设有可开合的挡板(54)，所述塔体(1)的侧壁设有与所述第二通道(53)相通、以供干冷空气流入的第二进风口(12)。

2.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述换热模块(51)包括多片换热板，各换热板沿上下方向层叠布置，相邻换热板之间形成所述第一流道或所述第二流道，所述换热模块(51)的第一流道和第二流道沿上下方向一一交替排布。

3.根据权利要求2所述的冷却塔，其特征在于，所述第一流道的侧部封闭，所述第一流道的上端和下端均设置敞口，使湿热空气从所述第一流道的下端流入、从所述第一流道的上端流出；所述第二流道的上端和下端封闭，所述第二流道的侧部设置敞口，使干冷空气从所述第二流道的侧部流入和流出。

4.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述第二进风口(12)处设有开度调节装置(14)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的冷却塔，其特征在于，所述塔体(1)内部还设有填料层(2)和收水层(4)，所述填料层(2)位于所述第一喷淋层(3)下方，所述收水层(4)位于所述第一喷淋层(3)和所述换热层(5)之间；所述塔体(1)的侧壁上设有第一进风口(11)，所述第一进风口(11)位于所述填料层(2)下方，所述第一进风口(11)处设有开度调节装置(14)。

6.根据权利要求5所述的冷却塔，其特征在于，所述塔体(1)的顶部设有混合室(15)，所述混合室(15)的顶端设有出风口(13)，所述出风口(13)处设有引风机(6)。

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