CN115727685A - 混合错流强化冷凝消雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合错流强化冷凝消雾装置，包括位于冷却塔主流道内的叶片单元、设在主流道两侧的冷却塔侧壁外侧面上二次进气单元，叶片单元：由若干个间距并排的弧形叶片构成，相邻弧形叶片之间形成湿热空气流动的弧形流道，弧形叶片的凸部顶端表面设有面向气流进入方向的挡水钩，弧形叶片的表面阵列设置有扰流肋，所述扰流肋与从二次进气单元进入的干冷空气流向呈30°～60°斜置角；二次进气单元：具有二次进气道和百叶群组，二次进气道固定在冷却塔侧壁面外部，百叶群组位于二次进气道内部。本发明将饱和湿热空气和二次干冷空气直接接触混合，在有限空间内实现降温、降湿、收水的功能整合，使机械通风冷却塔的消雾和能耗表现同步提升。

Description

混合错流强化冷凝消雾装置

技术领域

本发明涉及冷却塔技术领域，尤其是一种混合错流强化冷凝消雾装置。

背景技术

机械式通风冷却塔对消雾性能提出了严格的要求，目的在于节约水资源和减轻对冷却塔周围生态环境的负面影响。

常规结构的机械通风冷却塔消雾借助于收水器，但是，收水器只能拦截湿热空气中的惯性液滴，处于饱和状态的湿空气在风机出口接触到外界空气时，仍然会产生大量的羽雾。

目前，进一步减少冷却塔出口羽雾的方式是在塔内加装冷凝器，引入的外界干冷空气与上升的饱和湿热空气在冷凝器内发生间壁式换热，湿热空气温度降低后，在上方过渡段与回流的干冷空气混合，饱和度进一步下降。此种方式的问题在于两方面，其一：加装冷凝器占用了额外的塔内空间，改造或初投成本较高；其二：间壁式换热的效率不高，湿热空气的温降幅度较小。

为节约空间，有尝试去掉常规收水器，仅保留冷凝器，但冷凝器对惯性液滴的拦截效率不高，虽然降低了湿热空气的饱和度，但重新带来了漂滴损失的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种混合错流强化冷凝消雾装置，以解决机械通风冷却塔收水、消雾、空间成本难以有效兼顾的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混合错流强化冷凝消雾装置，包括用于冷凝收水的叶片单元和二次进气单元，所述叶片单元位于冷却塔主流道内，二次进气单元设在主流道两侧的冷却塔侧壁外侧面上；

叶片单元：由若干个间距并排的弧形叶片构成，相邻弧形叶片之间形成湿热空气流动的弧形流道，所述的弧形叶片的凸部顶端表面设有面向气流进入方向的挡水钩，弧形叶片的表面阵列设置有扰流肋，所述扰流肋与从二次进气单元进入的干冷空气流向呈30°～60°斜置角；

二次进气单元：具有二次进气道和百叶群组，二次进气道固定在冷却塔侧壁面外部，百叶群组位于二次进气道内部。

具体说，所述的扰流肋包括第一扰流肋、第二扰流肋及第三扰流肋，第一扰流肋固定在弧形叶片凸部迎风面前端部，第二扰流肋固定在第一扰流肋和挡水钩之间的弧形叶片的凸部迎风面处，第三扰流肋固定在弧形叶片的凹部表面且位于挡水钩后端。

进一步地，所述的第一扰流肋的肋片宽度、高度及长度与弧形叶片的基体厚度相同，第一扰流肋相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

进一步地，所述的第二扰流肋的肋片宽度与弧形叶片的基体厚度相等，第二扰流肋的肋片长度与挡水钩的长度相同，第二扰流肋的肋片高度与弧形叶片的基体厚度相同但不高于挡水钩的高度，第二扰流肋相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

进一步地，所述的第三扰流肋的宽度与第一扰流肋的宽度一致，第三扰流肋的高度高于第一扰流肋的高度，第三扰流肋的长度大于第一扰流肋的长度，第三扰流肋相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

本发明的有益效果是：

1、本发明将传统的间壁式冷凝变为二次干冷空气和上升湿热空气的直接接触混合，通过冷空气和热空气主体流向呈90°交错，从而大幅提升了冷凝效率。

2、本发明保留了叶片单元的弧形流道结构，不致因实施冷凝而牺牲收水性能，挡水钩还能有效抑制液膜破碎引发的二次夹带现象，减少飘滴损失。

3、本发明巧妙利用了用于收水的弧形叶片本身的对流强化传热特性，弧形叶片基体表面的斜置扰流肋阵列，进一步促进了主流湿热空气的温降和液滴析出，其中，挡水钩和来流上游的扰流肋的配合使用，大幅提高了收水效率。

4、本发明降温、降湿、收水三种功能集成于同一部件，显著提高了冷却塔的空间利用率和结构紧凑性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的外形结构示意图。

图2是本发明的正视结构示意图。

图3是本发明中构成弧形流道的弧形叶片的结构示意图。

图4是本发明所述弧形叶片凸部的局部示意图。

图5是本发明所述弧形叶片凹部的局部示意图。

图6是本发明所述叶片单元的结构示意图。

图中：1.弧形叶片，2.弧形流道，3.挡水钩，4.第一扰流肋，5.第二扰流肋，6.第三扰流肋，7.百叶群组，8.二次进气道，9.冷却塔侧壁，10.主流道。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1、图2所示的一种混合错流强化冷凝消雾装置，由用于冷凝收水的叶片单元和二次进气单元构成。其中叶片单元设在冷却塔侧壁9构成的主流道10内，二次进气单元设在主流道10两侧的冷却塔侧壁9外侧面上，来自冷却塔填料产生的饱和湿热空气从下至上通过主流道10内的叶片单元，来自外界的干冷空气通过二次进气单元侧向进入主流道10内。

图2中的箭头分别标识了来自填料的饱和湿热空气、外界干冷空气、混合后温度降低的不饱和空气等三股主流的方向。

如图3～图6所示，叶片单元：由若干个间距并排的弧形叶片1构成，相邻弧形叶片1之间形成湿热空气流动的弧形流道2。

由于液膜破碎引起的二次夹带现象集中发生于弧形叶片1的凸部顶端，因此位于弧形叶片1的凸部顶端表面固定有面向饱和湿热空气气流进入方向的挡水钩3。

在弧形叶片1的表面阵列设置有扰流肋，扰流肋的设置方向与从二次进气单元进入的干冷空气流向呈30°～60°斜置角，斜置扰流肋后可以在弧形叶片1表面生成连续的强旋纵向涡，强化冷、热流体间的掺混和换热，促进弧形叶片1表面的液滴析出。

所述扰流肋包括均阵列布置的第一扰流肋4、第二扰流肋5及第三扰流肋6。

第一扰流肋4固定在弧形叶片1凸部迎风面前端部，第一扰流肋4的肋片宽度、高度及长度与弧形叶片1的基体厚度相同，第一扰流肋4相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。第一扰流肋4的作用在于，面向相互交错的侧向干冷空气二次进气和饱和湿热空气上升主流，可同时生成贴合弧形叶片1面壁的混合纵向涡，强化冷、热流体间的混合对流传热，促进饱和湿热空气的温降和液滴析出。第一扰流肋4的肋片尺度和相邻肋片间距值的相关设计，在于确保贴壁纵向涡之间保持有效的尺度和强度。

第二扰流肋5固定在第一扰流肋4和挡水钩3之间的弧形叶片1的凸部迎风面处，第二扰流肋5的肋片宽度与弧形叶片1的基体厚度相等，第二扰流肋5的肋片长度与挡水钩3的长度相同，第二扰流肋5的肋片高度与弧形叶片1的基体厚度相同但不高于挡水钩3的高度，第二扰流肋5相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

第二扰流肋5的基础作用同样在于生成贴合弧形叶片1面壁的纵向涡，促进冷、热流体间的混合对流传热。而第二扰流肋5高度低于挡水钩3高度的原因是，为了确保第二扰流肋5对流强化传热引发的新生液滴全部进入挡水钩3内得到回收。第二扰流肋5其它相关尺寸的设计同样在于保证贴壁纵向涡保持有效的尺度和强度。

饱和湿热空气通过第一扰流肋4和第二扰流肋5后，大量析出的液滴刚好被挡水钩3拦截收集，实现扰流肋和挡水钩3的协同作用。

第三扰流肋6固定在弧形叶片1的凹部中间最低点偏后侧表面且位于挡水钩3后端，第三扰流肋6的宽度与第一扰流肋4的宽度一致，第三扰流肋6的高度高于第一扰流肋4的高度，第三扰流肋6的长度大于第一扰流肋4的长度，第三扰流肋6相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

第三扰流肋6设置的原理是，该位置为气流堆积区，同时也为液滴或水蒸气聚集区，但流动的局部堵塞弱化了该位置的对流传热，在此设置扰流肋片可有效改善该位置的对流传热效果，进一步降低气流温度，促使剩余的水蒸气高效析出为液滴。第三扰流肋6的高度和长度大于第一扰流肋4的原因是，该位置为弱流动区，扰流件尺度增大可有效保持对流传热的强化程度，又不至于带来过大的局部损失。第三扰流肋4的肋片间距值设计，同样在于保证贴壁纵向涡保持有效的尺度和强度。

如图1、图2所示，二次进气单元：具有二次进气道8和百叶群组7，二次进气道8固定在冷却塔侧壁9外部，二次进气道8的高度略大于弧形叶片1的高度，二次进气道8的宽度与弧形叶片1的阵列总宽度相当。百叶群组7位于二次进气道8内部，百叶群组7的百叶的迎流角可调，当需要增加二次进气流量时，可减小百叶的迎流角；当需要减小二次进气流量时，可增大百叶的迎流角，目的在于调节二次干冷空气和来自填料饱和湿热空气的流量配比，可根据需要灵活改变冷凝消雾装置的流热性能，便于实现工况的灵活适配，也提升冷却塔消雾操作的环境和季节适应性。

传统收水消雾装置仅具备拦截和收集上升饱和湿热空气中惯性液滴的能力，但不具备换热功能，无法将湿空气中更多的水蒸气析出收集。本发明直接将外界干冷空气引入冷却塔的主流道10内，横向流动的干冷空气和上升的饱和湿热空气直接错流接触混合，使消雾装置同时具备换热功能，同时降低了塔内空气的温度和湿度。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种混合错流强化冷凝消雾装置，其特征是：包括用于冷凝收水的叶片单元和二次进气单元，所述叶片单元位于冷却塔主流道内，二次进气单元设在主流道两侧的冷却塔侧壁外侧面上；

叶片单元：由若干个间距并排的弧形叶片构成，相邻弧形叶片之间形成湿热空气流动的弧形流道，所述的弧形叶片的凸部顶端表面设有面向气流进入方向的挡水钩，弧形叶片的表面阵列设置有扰流肋，所述扰流肋与从二次进气单元进入的干冷空气流向呈30°～60°斜置角；

二次进气单元：具有二次进气道和百叶群组，二次进气道固定在冷却塔侧壁面外部，百叶群组位于二次进气道内部。

2.如权利要求1所述的混合错流强化冷凝消雾装置，其特征是：所述的扰流肋包括第一扰流肋、第二扰流肋及第三扰流肋，第一扰流肋固定在弧形叶片凸部迎风面前端部，第二扰流肋固定在第一扰流肋和挡水钩之间的弧形叶片的凸部迎风面处，第三扰流肋固定在弧形叶片的凹部表面且位于挡水钩后端。

3.如权利要求2所述的混合错流强化冷凝消雾装置，其特征是：所述的第一扰流肋的肋片宽度、高度及长度与弧形叶片的基体厚度相同，第一扰流肋相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

4.如权利要求2所述的混合错流强化冷凝消雾装置，其特征是：所述的第二扰流肋的肋片宽度与弧形叶片的基体厚度相等，第二扰流肋的肋片长度与挡水钩的长度相同，第二扰流肋的肋片高度与弧形叶片的基体厚度相同但不高于挡水钩的高度，第二扰流肋相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

5.如权利要求3所述的混合错流强化冷凝消雾装置，其特征是：所述的第三扰流肋的宽度与第一扰流肋的宽度一致，第三扰流肋的高度高于第一扰流肋的高度，第三扰流肋的长度大于第一扰流肋的长度，第三扰流肋相邻肋片之间的距离为其肋片高度的8～12倍。

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