CN112556480A - 一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，包括顶部设置有风机的壳体，壳体的内部设置有空冷换热部件和蒸发式换热部件，空冷换热部件的介质出口与蒸发式换热部件的介质入口相连通，所述蒸发式换热部件的上方和下方分别设置有喷淋装置和水箱，喷淋装置与空冷换热部件之间从下到上依次设置有第一收水器、新风混合室以及第二收水器，所述壳体的侧壁上可开合的设置有第一进风窗和第二进风窗；本发明根据环境温度、相对湿度，可通过智能化控制第二进风窗的开度，从而控制引入新冷风量，降低空冷换热部件的通风温度及蒸发式换热部件的迎面风速，使空冷换热部件始终处于最佳换热性能的状态。
Description
技术领域
本发明属于冷凝冷却设备技术领域，具体涉及一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器。
背景技术
水是人类生存的基本条件，也是工业生产和发展的必要条件。目前，我国工业取水量约占全国取水量的20%，随着城市化和工业化进程的加快，水资源供需矛盾将更加突出。我国水资源还存在严重的分布不均的情况，由《中国统计年鉴》可知，2017年西北地区水资源总量仅占全国8.7%，华北、东北地区则更低，分别为2.16%、4.6%。因此提高工业用水的利用率对缓解水资源短缺问题意义重大。
现有技术中的复合型冷却、冷凝器，其上部为空冷换热部件，下部为蒸发式换热部件。高温介质先进入空冷换热部件，利用蒸发式换热部件产生的湿空气对高温介质进行预冷却。空冷换热部件依靠空气进行换热，效率低、携热能力小；蒸发式换热部件主要依靠蒸发汽化潜热带走热量，冷却能力远远高于空冷换热部件，因此现有技术中的复合型冷却器，耗水量大，即使冬季，也很难做到停水运行；同时，现有技术中的复合型冷却器中，空冷换热部件与蒸发式换热部件置于同一箱体中，整机设备阻力大；而且，空冷换热部件的入口温度为蒸发式换热部件出口的高温饱和湿空气温度，高于全年大部分时间的环境干球温度。因此，空冷换热部件带走的高温介质的热量并不多。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，本发明可根据环境温度，智能开启第二进风窗，降低整机风阻，更加节能，同时，第二进风窗打开后，蒸发式换热部件的迎面风速降低，空冷换热部件的迎面风速提高，蒸发式换热部件的蒸发量减少，更加节水。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，包括顶部设置有风机的壳体，壳体的内部设置有空冷换热部件和位于空冷换热部件下方的蒸发式换热部件，空冷换热部件的介质出口与蒸发式换热部件的介质入口相连通，所述蒸发式换热部件的上方和下方分别设置有喷淋装置和水箱，水箱与喷淋装置之间通过循环水泵相连，喷淋装置与空冷换热部件之间从下到上依次设置有第一收水器、新风混合室以及第二收水器，所述壳体的侧壁上可开合的设置有第一进风窗和第二进风窗，其中，第一进风窗位于水箱与蒸发式换热部件之间，第二进风窗设置在新风混合室的外侧；
该复合型蒸发式冷凝器还包括控制装置、用于调节第二进风窗开度的第二调节机构以及用于检测环境信息的检测机构，控制装置的输入端连接至检测机构，控制装置的输出端连接至循环水泵和第二调节机构，控制装置根据检测机构检测到的环境信息控制第二进风窗的开度以及循环水泵的工作状态。
进一步的，所述环境信息包括但不仅限于环境温度、相对湿度和介质进出口温度。
进一步的，所述第二收水器与空冷换热部件之间设置有导风板，该导风板呈喇叭状结构，且该喇叭状结构的大口径端朝向第二收水器。
进一步的，所述第一进风窗为固定开度式。
优选的，所述第一进风窗为可调开度式，该复合型蒸发式冷凝器还包括用于调节第一进风窗开度的第一调节机构，第一调节机构连接至控制装置的输出端。
进一步的，所述循环水泵设置在壳体的外部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 当检测机构检测到的环境信息如环境温度低于设计值时，开启第二进风窗，降低整机风阻，更加节能；蒸发式换热部件迎面风速降低，空冷换热部件迎面风速提高，蒸发式换热部件的蒸发量减少，更加节水；
2. 本发明通过第二进风窗引入新风，干冷新风与蒸发式换热部件出口饱和湿空气混合，析出凝结水，达到二次节水的目的，同时也能消除风机出口出现白雾的现象；
3. 本发明还可以提高停水温度，可实现低温停水干运行；
4. 本发明根据环境温度、相对湿度，可通过智能化控制第二进风窗的开度，从而控制引入新冷风量，降低空冷换热部件的通风温度及蒸发式换热部件的迎面风速，使空冷换热部件始终处于最佳换热性能的状态。随着环境温度的降低，通过执行机构逐步打开第二进风窗，蒸发式换热部件的蒸发水量也随之降低，直至达到停水温度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明动态调节控制过程影响因素示意图；
图3为实施例中第二调节机构的结构示意图；
图中标记：1、风机，2、空冷换热部件，3、导风板，4、第二收水器，5、第二进风窗，6、新风混合室，7、第一收水器，8、喷淋装置，9、蒸发式换热部件，10、连杆机构，101、连接杆，102、竖直连杆，103、调节杆，11、传动机构，111、传动轴，112、传动杆，12、第一进风窗，13、水箱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，如图1所示，包括顶部设置有风机1的壳体，壳体的内部设置有空冷换热部件2和位于空冷换热部件下方的蒸发式换热部件9，空冷换热部件2的介质出口与蒸发式换热部件9的介质入口相连通。
所述蒸发式换热部件9的上方和下方分别设置有喷淋装置8和水箱13，水箱13与喷淋装置8之间通过循环水泵相连，此处，所述循环水泵设置在壳体的外部，循环水泵的入水口和出水口分别通过连接管道连接至水箱和喷淋装置8。喷淋装置8与空冷换热部件2之间从下到上依次设置有第一收水器7、新风混合室6以及第二收水器4，所述壳体的侧壁上可开合的设置有第一进风窗12和第二进风窗5，其中，第一进风窗12位于水箱13与蒸发式换热部件9之间，第二进风窗5设置在新风混合室6的外侧；
该复合型蒸发式冷凝器还包括控制装置、用于调节第二进风窗5开度的第二调节机构以及用于检测环境信息的检测机构，控制装置的输入端连接至检测机构，控制装置的输出端连接至循环水泵和第二调节机构，控制装置根据检测机构检测到的环境信息控制第二进风窗5的开度以及循环水泵的工作状态。第二调节机构的调节方式包括但不仅限于气动调节和电动调节，本实施例中，以电动调节为例进行说明，该第二调节机构包括连杆机构10和转动设置的传动机构11，如图3所示，连杆机构10包括连接杆101、竖直连杆102以及多个平行设置的调节杆103，传动机构11包括受电机驱动的传动轴111和一端与传动轴铰接的传动杆112，传动轴111和传动杆112通过安装座安装在壳体的侧壁上，传动杆112的另一端与倾斜设置的连接杆101的一端铰接，连接杆101的自由端与竖直连杆102的一端铰接，竖直连杆102的自由端与多个调节杆103的其中一端铰接，多个调节杆103的另一端共同铰接至第二进风窗5。
进一步的，所述环境信息包括但不仅限于环境温度、相对湿度和介质进出口温度。
进一步的，所述第二收水器与空冷换热部件之间设置有导风板3，该导风板3呈喇叭状结构，且该喇叭状结构的大口径端朝向第二收水器4。
作为本发明的其中一个实施例，所述第一进风窗12为固定开度式。
作为本发明的另一个实施例，所述第一进风窗12为可调开度式，该复合型蒸发式冷凝器还包括用于调节第一进风窗12开度的第一调节机构，第一调节机构连接至控制装置的输出端，第一调节机构的调节方式包括但不仅限于手动调节、气动调节和电动调节。
本发明可以设计为集成夏季运行工况、春秋季运行工况、冬季运行工况三种运行模式为一体的多功能、智能化的复合型蒸发式冷凝器。
本实施例首先以夏季运行工况为例对本发明的技术方案进行说明：喷淋装置8开启，喷淋水自上而下在蒸发式换热部件9的管束表面形成一层水膜，第二进风窗5关闭，第一进风窗12开启，所有新风经第一进风窗12进入复合型蒸发式冷凝器的壳体，蒸发式换热部件9的管内介质与管外壁的水、空气进行换热，水蒸发吸热，带走大量的热量，此时，蒸发式换热部件为主要换热部件。设置于装置顶部的风机1向上引风，第一收水器7、第二收水器4将蒸发式换热部件9出口高湿热空气中所携带的水滴进行汽水分离，回收部分水资源，此过程中，高湿热空气的含湿量没有变化，第一收水器7、第二收水器4仅回收未溶于空气中的小液滴。在风机1的引风作用下，经由第一收水器7、第二收水器4收水后的高湿热空气再经过空冷换热部件2加热，经过空冷换热部件2加热后的湿热空气在风机1的作用下排至大气中。
以秋季运行工况为例，随着环境温度逐渐降低，第二进风窗5逐步打开，直至达到停水温度，此时第二进风窗5完全打开，喷淋装置8关闭，过渡到冬季工况。此过渡过程中，空冷换热部件2的换热能力逐渐提高。与现有技术中的复合型冷却器相比，因空冷换热部件2下部逐步引入了冷新风，冷新风与蒸发式换热部件9出口饱和湿热空气进行混合，由于混合后的空冷换热部件2的通风温度低于蒸发式换热部件9出口高湿热空气的温度。因此，与现有技术中的复合型冷却器相比，空冷换热部件2带走的热负荷更多。相应的，蒸发式换热部件9所需要带走的热负荷减少。同时，由于第二进风窗5逐步打开，通过蒸发式换热部件9的风量随之逐步减少，根据环境温度、相对湿度等变化，可通过控制装置智能化的调节第二进风窗5的开度，在保证管内介质出口温度不变的前提下，蒸发式换热部件9的喷淋水蒸发量始终处于动态最小值，从而达到一次节水的目的。蒸发式换热部件9出口设置有第一收水器7，第一收水器7将蒸发式换热部件9出口饱和湿热空气中所携带的水滴进行汽水分离，回收部分水资源。经由第二进风窗5引入部分新冷风，新冷风与蒸发式换热部件9出口的湿热空气在新风混合室6进行混合，混合后的空气温度降低，湿热空气析出部分凝结水，再经第二收水器4进行汽水分离，从而达到二次节水的目的。相应地，第二进风窗5逐步打开，整机设备阻力也随之逐步降低。通过控制装置智能化的控制，在保证整机性能前提下，水耗、能耗始终处于动态最小值，从而达到最大程度节水、节能的目的。
以冬季停水运行工况为例，控制装置通过循环泵控制喷淋装置8关闭，第二进风窗5完全打开，新风主要经第二进风窗5进入装置。冬季环境温度低，空冷换热部件2作为主要换热部件直接与空气进行换热，蒸发式换热部件9作为次要换热部件，辅助运行。因新风主要通过第二进风窗5进入设备，整机设备风阻降至最小值，风量处于最大值。与现有技术中的复合型冷却器相比较，冬季运行工况风量更大、空冷换热部件2通风温度更低，因此能够达到更高的停水温度。
现结合图2，进一步说明本发明动态智能化的节水、节能调节过程。
以秋季运行工况为例，设置环境温度t1、相对湿度RH、介质进出口温度T1、T2等监测点，控制装置根据监测数据进行逻辑计算，当监测参数小于设备设计值时，控制装置通过连杆机构10和传动机构11逐步打开第二进风窗5，此时整机设备阻力降低、从第二进风窗5引入新风Q，此时，蒸发式换热部件9风量Q1减少，蒸发式换热部件9的迎面风速降低，所带走的热负荷减少，蒸发量随之减少；蒸发式换热部件9出口湿热空气与第二进风窗5引入新风Q混合，混合后的风温即为空冷换热部件2通风温度t3，t3＜t2，同时空冷换热部件2迎面风速增大，带走热负荷增加；监测介质出口温度T2，当T2超出设定范围时，通过反馈信号进一步调节第二进风窗5的开度。在此调节过程中，满足介质出口温度T2等参数要求的前提下。整机设备阻力、蒸发式换热部件9的喷淋水蒸发量始终处于动态最小值。当环境温度t1、相对湿度RH等外界因素的监测值逐步降低时，通过执行机构进一步增加第二进风窗5的开度，重复上述调节过程，直至第二进风窗5完全打开，此时整机设备阻力最小，蒸发式换热部件9的喷淋水蒸发量最小，过渡到秋季运行工况。当监测参数达到设备设计停水要求时，关闭喷淋装置8，过渡到冬季运行工况。同时，由于第二进风窗5完全打开，降低了整机设备阻力，风量随之增加，与现有技术中的复合型冷却器相比较，停水温度更高。
春季运行工况调节过程反之。
鉴于实际工程实施方案的多样性，上述连锁调节控制方案仅仅就其中一种的控制过程进行了详细的描述，在不脱离本发明内容的情况下，本发明并不限于所述公开的实施方案。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，包括顶部设置有风机的壳体，壳体的内部设置有空冷换热部件和位于空冷换热部件下方的蒸发式换热部件，空冷换热部件的介质出口与蒸发式换热部件的介质入口相连通，其特征在于：
所述蒸发式换热部件的上方和下方分别设置有喷淋装置和水箱，水箱与喷淋装置之间通过循环水泵相连，喷淋装置与空冷换热部件之间从下到上依次设置有第一收水器、新风混合室以及第二收水器，所述壳体的侧壁上可开合的设置有第一进风窗和第二进风窗，其中，第一进风窗位于水箱与蒸发式换热部件之间，第二进风窗设置在新风混合室的外侧；
该复合型蒸发式冷凝器还包括控制装置、用于调节第二进风窗开度的第二调节机构以及用于检测环境信息的检测机构，控制装置的输入端连接至检测机构，控制装置的输出端连接至循环水泵和第二调节机构，控制装置根据检测机构检测到的环境信息控制第二进风窗的开度以及循环水泵的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，其特征在于：所述环境信息包括但不仅限于环境温度、相对湿度和介质进出口温度。
3.根据权利要求1所述的一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，其特征在于：所述第二收水器与空冷换热部件之间设置有导风板，该导风板呈喇叭状结构，且该喇叭状结构的大口径端朝向第二收水器。
4.根据权利要求3所述的一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，其特征在于：所述第一进风窗为固定开度式。
5.根据权利要求3所述的一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，其特征在于：所述第一进风窗为可调开度式，该复合型蒸发式冷凝器还包括用于调节第一进风窗开度的第一调节机构，第一调节机构连接至控制装置的输出端。
6.根据权利要求1所述的一种智能化动态节水复合型蒸发式冷凝冷却器，其特征在于：所述循环水泵设置在壳体的外部。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210326 |