CN114111373A - 一种超声波雾化闪蒸冷却塔 - Google Patents

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胡开永
陈昭毅
张恬润
张昱萌
刘振东
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Tianjin University of Commerce
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Abstract

本发明公开了一种超声波雾化闪蒸冷却塔，包括第一换热器、负压风机、第二换热器，集水池，布流板、超声波雾化器和封闭壳体；第一换热器的进口同需要冷却的流体相连，用于对热流体进行预冷；第二换热器和第一换热器相连；第一换热器和第二换热器之间包括负压风机；集水池位于喷雾闪蒸冷却塔下端；超声波雾化器位于集水池内部，用于雾化集水池中的水。本发明通过微米级雾化水滴在负压条件下发生相变吸收封闭壳体内的热量，降低换热器周边空气温度，同现有冷却技术相比，一方面提高了冷却塔的换热能力，从而减小换热面积，减小初投资，另一方面可以扩大制冷系统的应用范围，有利用天然制冷剂CO2的推广应用。

Description

一种超声波雾化闪蒸冷却塔
技术领域
本发明涉及强化换热技术领域，特别是涉及一种超声波雾化闪蒸冷却塔。
背景技术
冷却塔属于换热器的一种，能把高温蒸汽冷凝成液态。冷却塔作为制冷系统的主要部件之一，其应用范围十分广阔，其散热性能直接影响到装置的总体工作性能。
目前，制冷领域中常用的冷却方式有风冷式冷凝器、水冷式冷凝器和蒸发式冷凝器三种。风冷式冷凝器因换热效率较低，冷凝器的体积较大，冷凝工质的出口温度受所在位置的大气环境温度影响大，但换热效率衰减小，属单相对流换热范畴；水冷式冷凝器换热效率较高，体积小，但必须提供克服(壳式或板式)热交换器内阻和管阻的水泵功率使其流动，如果冷却水是独立闭环式系统，还必须增加冷却塔，冷凝工质的出口温度受所在位置的大气环境影响小，换热效率衰减较小，也属单相对流换热范畴；蒸发式冷凝器是将热交换器和冷却塔集合在一起，相对于有冷却塔的独立闭环冷却水系统的水冷式冷凝器，体积小，蒸发式冷凝器的热交换器对冷却水无水内阻，水的管阻很小，因而水泵功率较小，冷却后的水与热交换器是以相变对流换热，换热效率很高。目前的蒸发式冷凝器都是以较低温度的冷却水去冷凝高温冷凝工质的气体，这会导致冷却水蒸发(气化)非常快，致使热交换器表面上过快结垢和布满藻类，虽然加了电子处理器，效果并不明显，这样严重影响了蒸发式冷凝器的换热效率。
本发明提出的一种超声波雾化闪蒸冷却塔，利用超声波雾化器雾化的水滴相变的方式，实现对换热器内流动工质进行冷却，一方面，微米级水滴相变吸热，提高了冷却效果；另一方面，超声波雾化器可以将水中的杂质固化，从而避免换热器表面结垢，从而延长冷却塔使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提出一种超声波雾化闪蒸冷却塔，利用超声波雾化器雾化的水滴相变的方式，实现对换热器内流动工质进行冷却。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提出一种超声波雾化闪蒸冷却塔，包括第一换热器、负压风机、第二换热器，集水池，布流板、超声波雾化器和封闭壳体；所述第一换热器的进口同需要冷却的流体相连，用于对热流体进行预冷；所述第二换热器和所述第一换热器相连；所述第一换热器和所述第二换热器之间包括负压风机；所述集水池位于所述喷雾闪蒸冷却塔下端；所述超声波雾化器位于所述集水池内部，用于雾化集水池中的水。
同现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过微米级雾化水滴发生相变吸收封闭壳体内的热量，从而降低换热器周边空气温度，可以最大限度的使换热器周边空气温度接近当地湿球温度，同现有冷却技术相比，可以获得更低的冷却温度；
本发明换热器分成两部分，其中一部分作为主换热器负责将高温蒸汽冷凝成液态，另一部分换热器作为预冷凝，充分利用雾化后的水滴，对过热蒸汽进行预冷，节能的同时，实现更好的冷却效果；
本发明通过超声波雾化器实现水滴雾化，雾化过程中可以将水中的结垢成分固化在雾化器上，然后集中处理，从而减少冷却塔本身的结垢，使冷却塔始终保持在高效的换热状态。
附图说明
图1是一种超声波雾化闪蒸冷却塔示意图；
图中：1、第一换热器，2、负压风机，3、第二换热器，4、布流板，5、超声波雾化器，6、集水池，7、封闭壳体。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的原理与系统做进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而非是限定性的，不以此限定本发明的保护范围。
本发明的一种超声波雾化闪蒸冷却塔包括第一换热器(1)、负压风机
(2)、第二换热器(3)，集水池(6)，布流板(4)、超声波雾化器(5)和封闭壳体(7)；所述第一换热器(1)的进口同需要冷却的流体相连，用于对热流体进行预冷；所述第二换热器(3)和所述第一换热器(1)相连；所述第一换热器(1)和所述第二换热器(3)之间包括负压风机(2)；所述集水池(6)位于所述喷雾闪蒸冷却塔下端；所述超声波雾化器(5)位于所述集水池(6)内部，用于雾化集水池中的水。
作为实施例，利用本发明中提到的超声波雾化闪蒸冷却塔对CO2亚临界制冷系统的过热CO2气体进行冷却。CO2亚临界制冷系统的运行环境为32℃，相对湿度30％，1个标准大气压。超声波雾化器将集水池中的水雾化成直径为5μm的液滴，在负压风机的作用下，雾化水滴经过布流板，均匀的分布在封闭壳体内，一部分雾化液滴附着在第二换热器表面，经过导热方式同第二换热器内的CO2流体进行换热，一部分雾化液滴漂浮在空中通过辐射换热的方式同第二换热器进行换热，由于封闭壳体内的雾化液滴量足够多，并且为负压状态，雾化水滴更容易吸热相变，封闭壳体内温度为18℃，比当地环境温度低14
℃。同第二换热器完成换热的封闭壳体内流体经过负压风机作用，再次和第一换热器充分接触，通过导热、对流和辐射换热的方式同第一换热器以及换热器内的CO2流体进行换热，从而充分利用雾化气流的换热能力，达到节能效果。
本实施例中充分利用负压条件下液相水的相变潜热能力，将封闭壳体内温度控制在18℃，比当地环境温度低14℃，一方面提高了冷却塔的换热能力，从而减小换热面积，减小初投资，另一方面可以扩大制冷系统的应用范围，有利用天然制冷剂CO2的推广应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种超声波雾化闪蒸冷却塔，其特征在于，包括第一换热器(1)、负压风机(2)、第二换热器(3)，集水池(6)，布流板(4)、超声波雾化器(5)和封闭壳体(7)；所述第一换热器(1)的进口同需要冷却的流体相连，用于对热流体进行预冷；所述第二换热器(3)和所述第一换热器(1)相连；所述第一换热器(1)和所述第二换热器(3)之间包括负压风机(2)；所述集水池(6)位于所述喷雾闪蒸冷却塔下端；所述超声波雾化器(5)位于所述集水池(6)内部，用于雾化集水池中的水。
2.根据权利要求1所述的一种超声波雾化闪蒸冷却塔，其特征在于：封闭壳体(7)顶部开有出风口。
3.根据权利要求1所述的一种超声波雾化闪蒸冷却塔，其特征在于：超声波雾化器(5)雾化水滴直径为10μm以内。
4.根据权利要求1所述的一种超声波雾化闪蒸冷却塔，其特征在于：布流板(4)上均匀开孔，开孔直径为2cm以内，以促进雾化的水滴在壳体内流动。
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