CN1215830A - 具有鼓风风扇的直接和间接闭合回路蒸发热交换器组合 - Google Patents

Abstract

可用作蒸发冷凝器、流体冷却器或湿空气冷却器的热交换装置设有覆盖在间接蒸发热交换部分上的直接热交换部分。两个热交换部分共用的空气入口区接纳来自至少一个风扇的空气流,以加压气室,从而迫使空气流在设备内分开关进入每个部分。这样就不再需要单独的空气入口,从而减小了设备的尺寸帮造价,同时提高了热交换容量。通过直接部分的逆流式气流模型可提供均匀冷却的蒸发液体以供间接部分中使用。蒸发液体流平行于在间接部分中提供的空气流。在间接部分的回路中的流体可接受或排走来自直接部分的蒸发液体的热量,一部热量以显热和潜在的形式传入间接部分空气流中,从而增加或减小空气流的热函。其余热量可以储存或从蒸发液体除去以增加或减小其温度。蒸发液体收集在槽中,然后向上泵送以便在直接蒸发热交换部分上再分配。

Description

具有鼓风风扇的直接和间接闭合回路蒸发热交换器组合

本发明涉及一种热交换设备如闭合回路冷却塔、蒸发式冷凝器或湿空气冷却器。更具体来说，本发明涉及一种紧凑结构的，分开的直接和间接蒸发液体热交换部分的叠置组合，其中，直接部分流出的，性能改善的，初始温度均匀的蒸发液体横跨间接部分分配。与其它相似尺寸和目前市售的间接蒸发式热交换设备相比较，本发明由于它的两个热交换部分共用的高压空气入口区而能够实现每单位尺寸和造价的高得多的热交换容量。该入口区最初在两热交换部分之间分割进入的单一空气流，从而形成向每个部分的分开的双空气流路，从而保证横跨间接热交换部分分配性能改善的，温度均匀的液体。

按照本发明，较干燥的环境空气由风扇送入间接部分顶部和直接部分底部之间形成的特殊结构的空间即入口区。由于在入口区中空气被风扇(压力送风系统)加压，因而它通过设备内的通路寻求本身的分配；向上流入直接部分，向下进入间接部分。同时，横跨直接产分的顶部以均匀的温度分配蒸发液体(通常是水)，它与逆流的空气流直接接触，其中，两种媒介进行热量和质量交换。当直接部分中的蒸发液体下落时，它以较低的且均匀的温度离开该部分。在通过空气入口区的短暂的自由下落之后，它横跨间接部分的顶部自身分配，并向下按照与相应空气流平行的方式通过构成间接部分的管回路系列。间接部分的回路传送内部流体流，其最好是待冷却的，不过该流体可被加热，这一点以后将会讲到。

当本发明用作闭合回路冷却塔或蒸发式冷凝器时，热量间接地从内部流体流传递至浸润并包围回路外表面的蒸发液体的膜。从回路中的流体流除去的部分热量作为显热或潜热传递至空气流使空气的热逐出现增长，而其余部分的热量作为显能量被储存，使蒸发液体的温度升高。该温暖的蒸发液体从间接部分进入收集槽，并向上泵送以便横跨直接蒸发热交换部分进行再分配。储存在蒸发液体中的显能量然后在直接蒸发热交换部分中传递至通过其中的分开的第二空气流。这种热量传递使来自下落的蒸发液体的热量潜式和显式交换入通过设备的同一部分的迎面而来的空气流中。

当本发明用作湿空气冷却器时，直接和间接蒸发热交换部分的工作与前述完全一样，只是现在热交换是以相反的方向进行。间接热交换部分的回路中的流体流不是如前所述放热，而是从空气流接受热量，从而冷却空气流。整个过程与前面详述的蒸发流体冷却器和冷凝器的过程相反。

闭合回路蒸发热交换器可以大致分成三大类：(1)显热交换器一直接蒸发热交换器系统，其中，流体流之一从显热交换器用管路送至直接蒸发热交换器；(2)单独的间接蒸发热交换器；(3)直接和间接热交换器组合。

连接于分开的冷却塔的，壳一管式制冷剂冷凝器或显热交换器是第一类的实例，它们代表通常使用蒸发式冷却的热交换法的主要类型。称“盘管屋(coil-shed)”的产品也属第一类，盘管屋包括位于不通风的盘管部分(显热交换器)正上方的冷却塔(直接蒸发热交换器)构成。

单独的间接蒸发热交换器是第二大类，这些设备的使用一般不象第一类设备那样广泛。市售有空气和蒸发液本流逆向流动、交叉流动或平行流动的产品，但以逆向流动式为主。

第三大类包括间接和直接蒸发热交换部分相结合的产品。这一类使用得最少。本发明属于这一大类的下属类别，是一种鼓风或压力送风结构，其中风扇安装在干燥空气流进入装置的入口处。这一类的以前的技术一般是指安装在产品的排放侧上的引风式风扇，空气被引入每个热交换部分，从而使风扇暴露于常常含有水滴和水雾的大量排放的湿空气中。与压力送风结构相比，这被认为是一个缺点，在压力送风结构中，风扇是设置在入口处，从而昌暴露在干燥空气流中的。

另外，显然鼓风或压力送送风结构是在正压力下工作的，而引风式结构是在负压下工作的。在正压下而不是在负压下工作提供了本专利业技术人员显见的优点。因此，本发明以第三类以目标填补了鼓风式结构的空隙，而且进一步为使用离心式风扇的冷却塔提供了改进的工作能力。

更具体来说，本发明涉及一种在单一设备中直接和间接蒸发热交换设施的组合，它采用一种鼓风，压力送风风扇组件，其安装得使入口空气没有过多的水汽、水滴和水雾，相对于作为基准的周围环境压力来说，其在正压力下工作。另外，对设备的两个部分之间的空间的空气入口已采用了一种独特的技术方案。最后，设备的这种结构提供了一种使间接和直接蒸发冷却部分两者都可实现最大热交换效率的方法，因而提供了一种对现有的，在进空气处设置风扇的热交换设备的更好和降低成本的技术方案。

在直接蒸发热交换器，环境空气流和蒸发液体流相互紧密接触，从而当两种流紧密接触时进行蒸发式热量和质量交换。蒸发液体一般是水。在间接热交换器中，使用三种流体流，即，空气流(主进口空气源的一部分)、蒸发液体流和在热交换器回路即管路中包封的流体流。包封的流体流首先与回路外表面上的蒸发液体薄膜交热显热。由于蒸发液体并不直接接触管中的流体流，因而这种热交换法被认为是“间接”的。蒸发液体和空气流当相互接触时进行热量和质量交换，蒸发液体释放热量或从流体流吸收热量。例如，如果蒸发液体从管中的流体流吸收热量，那么，它将把该热量的一部分以显热或潜热(空气流热函的增加)的形式传至空气流，并将其余部分的热量储存在自己的质量中，因而提高它的温度。入口和出口之间蒸发液体的温差称为“喷洒水温范围”。这个范围越大，热交换容量越大。

当本发明用作蒸发式冷凝器时，在每个热交换部分中的热交换过程与前述闭合回路流体冷却设备相同，只是热的致冷剂在冷却时在等温条件下凝结。在回路中的流体，现为制冷剂气体的流动一般与在回路中的液体的显热式冷却的情况下的流动相反，以便于在回路中的冷凝物的排出。

当本发明用作湿空气冷却器时，它使用在回路中的最初是冷的单相流体或蒸发的致冷剂，其热交换过程与前述流体冷却或冷凝的应用情况相同，只是热量的流动反向；来自空气流的热量释放至内部的流体。使用这种应用模式可产生流出设备的冷的饱和空气流。这种冷空气流可用于多种冷却场合。

现有技术强调，为了获得最大热交换效率，要以均匀的温度向间接部分的顶部提供蒸发流体，这是由于水及其温度范围极大地控制了设备的热交换能力。在这方面，间接部分置于直接部分上方的布置一直被认为是一种推荐的选择方式，下面所进行的对现有技术的描述是为了区别本发明与这种现有技术的区别。

直接和间接蒸发热交换部分的现有技术的组合(US 4,112,027和US 3,141,308)描述了一种在间接部分上方交叉流动式直接蒸发部分的应用。但是，这种在间接部分上方的交叉流动式直接蒸发部分的应用不利地导致当冷却水下降通过直接蒸发部分时在冷却水中形成温度梯度。这种温度梯度会在直接部分中形成不均匀的热交换，这是由于交叉流动的空气水平地向内流动，从下降的水吸收热量而饱和。这就是说，直接部分的最内部分有效地试图与已经被加热的空气流交换热量，从而与下降的蒸发液体形成不均匀的热交换，这使得上述蒸发液体沿着直接部分的纵向的底部排带有不均的温度。如美国专利4,683,101号揭示的那样，这种流出的水的温度梯度横跨直接热交换部分可达6°-10°F的数量级。更重要的是，当直接部方位于间接部分正上方时，温度不均匀的水靠重力直接落在下设的构成间接部分的回路系列上。实际上，水温梯度已被维持，然后进入间接部分，在间接部分中，回路与回路之间发生非均匀一致的热交换。本专业技术人员知道，由温度梯度引起的不均匀的热传递是使塔的总体热效率下降的一个原因。这种不均匀的热传递状况在蒸发式冷凝应用场合同样产生附加的工作低效能，这是由于液态冷凝物会在不均匀负荷的回路中，也就是在承受最冷的空气流的回路中蓄积。因此，在回路中的冷凝物会限制可用于冷凝的表面积。美国专利第4,683,101号的技术方案试图解决上述问题，它采用的方法是实际改变间接热交换回路的方向以及回路内的内部流体流向，从而使在回路中的最热的待冷却流体与在梯度范围内最热的冷却水进行热交换。但是，这种布置未能解决水温梯度形成问题本身，因而在间接热交换部分中的温度梯度对热交换效率的影响被忽略了。

在也由本发明的受让人拥有的序号为08/078,629的未审定的专利申请的闭合回路流体冷却塔中，业已发现，在间接蒸发热交换部分上分配最初温度均匀的蒸发液体对于在该部分中的热交换的均匀性有着重大影响。在该发明中认识到，由于蒸发液体完成在间接部分中大部分的热交换功能，因而为了最大限度提高热交换容量，必须消除水温梯度。当使空气和蒸发液体作为媒介以相同的方向流动，且与流体流逆向流动时，可以进一步提高热交换效率。

但是，上述申请的布置的一个缺陷在于，轴流式风扇在排放的湿空气流中的使用，这会影响塔的高度和尺寸。由于设置轴流式风扇，塔高自然具有产生结构设置的问题及成本问题。另外，这种结构必须在现场竖立在大部件上，而这些大部件不易于由普通的手段如公路卡车来运输。

表面看来，在本发明和前述申请有热交换设备之间的唯一基本差别在于本发明是压力送风，而前述申请是用引风式结构。但是，在工作上讲，直接蒸发部分是一种不规则四边形的逆流蒸发液—气流构思，而前述申请则是交叉流动式直接蒸发部分结构。最后，本发明是将直接部分设置在间接部分上，在两部分之间设有专门设计的空气入口空间，这与前述申请公开的构思有很大差别。

本发明克服了直接部分庙在间接部分上的结构的上述缺陷，这是由于本发明提供了供设备的间接部分使用的均匀温度的蒸发液体，这将在下文中详述。

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的正压力热交换设备，其在工作中可以利用间接和直接热交换部分的显热式和蒸发式热交换现象的优越性。本发明的另一个目的是提供一种在直接和间接热交换部分间设有共用和加压的气室以最大限度减小两部分之间所需空间的热交换设备。本发明还有一个目的是提供一种使用压力送风风扇的热交换设备，上述压力送风风扇可不受过分温度和水滴的影响，以形成最大程度的均匀空气分布，从而是设备中的任何垂向位置提供均匀一致的水和空气通路中的温度梯度。

附图简要说明如下：

图1是本发明的立体图，其中采用了端部安装的鼓风式离心风扇，以及需要较低空气量的形体矮小的间接和直接蒸发部分；

图2是图1所示推荐实施例的侧视图；

图3是本发明的另一实施例，其中一对鼓风离心风扇并置地位于塔的侧面以便比上一实施例容纳更高的空气容量；

图4是本发明内部的立体图，重点表示较高空气容量的空气入口区；

图5是图4所示实施例的完整的外观立体图；

图6是构成间接热交换部分的单独回路的侧视图；

图7是间接热交换部分的前视图；

图8是构成直接热交换部分的注入板组的注入板的侧视图；

图9是沿空气入口处截取的本发明的横剖图；其中采用了引风式轴流风扇，沿结构的一个侧壁叠置的两个热交换部分，一个单一垂向气室和具有楔形部的空气入口；

图10是沿空气入口处截取的本发明的横剖图；其中采用了引风式轴流风扇，在结构中央设置的两热交换部分，双式垂向排放气室和具有楔形部的空气入口；

图11是表示防止冬季冻结的风挡控制系统；

图12表示防止冬季冻结的暖水喷洒控制系统；

图13表示另一种防止冬季冻结的暖水喷洒控制系统，其中采用了单独的辅助水泵。

现在参阅图1，图中所示的按照本发明的热交换设备10在本专业中通称为闭合回路冷却塔。设备10一般包括一个壳结构，其中装有一个多回路间接蒸发流体冷却部分50，一个直接蒸发热交换部分90，一个最下部的蒸发液体收集槽30和一个使蒸发液体向下喷过设备10的最上部的分配装置36。一个风扇装置24将一股空气流送入塔的唯一空气入口100，然后送入设备10中的入口区120，在那里分成两股气流。第一气流向上进入直接热交换部分90，第二气流向下进入热间接交换部分50。风扇24是一种压力送风离心式风扇，需要风扇电动机25为其提供动力，如图所示，风扇24和电动机25都是从设备10外部安装的。外部安装的意思是不需要湿条件电动机外壳，而且整个风扇组件在工作中不暴露于可能含有水滴的湿气流。

如前所述，设备10在热交换领域具有许多用途，每种用途都将使用相同的上述部件，不过这些部件的操作可能一种用途与另一种用途稍有不同。例如，设备10可用于冷却单相的，可察觉的流体如水，流体在外部供应的封闭回路系统中流动，或者用于过热后冷却并冷凝一种多相的、感热的和潜在的流体如致冷气体，其也是从外部封闭回路系统供应的。最后，设备10也可以包括作为湿空气冷却器的功能，其中排入通道15中的空气用管道送走用作采矿等工作中的新鲜、凉爽的空气源。

下面将讲到，包含上述部件的物理塔结构可以按照许多不同的方式布置，使设备10并不局限于图1的那种布置，但是应该注意的是，任何公开的实施例将以基本相同的方式运作，只有最后的热交换容量不同，这将在对每一实施例的详述中进一步阐明。

按照图1所示的本发明的一个实施例，包括设备10的外壳结构一般呈长方体，它包括一个基本敞开的顶面12、底部18、前壁16、后壁14、第一侧壁20和第二侧壁22。侧壁20,22和后壁14基本是实心板件，如用金属板、玻璃纤维、塑料等制成，这些壁具有耐腐蚀性，前壁16和顶面12也是如此。前壁16的上部，邻近直接热交换部分90处基本是实心的，在底部具有开口17。开口17的垂向范围由底部18和壁16的边缘19限定，并由偏流分离器48覆盖。开口17也与通道15连通，通道15是在间接部分50正下面，由槽30的周边限界的敞开区域。

间接蒸发热交换部分50也基本呈长方体，由许多单独的回路或盘管构成，这些回路形成内侧51、外侧57、顶侧53和底侧55。间接部分50垂向对准地装在直接部分90之下，空气入口区120夹在其间。间接部分50也垂向设置在底部18上方，使底侧55基本与边缘19共同延伸，顶侧53与空气入口底侧101共同延伸，如图2所示。

构成这个部分的许多盘管从设备以外的过程(offsite process)接受待冷却的热流体，它被间接显热交换和直接蒸发热交换的综合作用而冷却。一种蒸发液体，通常是冷却水，由分配装置36向下喷入直接部分90，在靠重力送入间显热交换部分50之前，通过直接蒸发热交换冷却。分配装置36由管路和在直接部分上方的喷头系统构成，这将在下文中详术。如前所述，周转空气的单一气流通过空气入口100进入设备10并吹入空气入口区120，入口区20被增压，增压使单一气流分成两股气流；第一股气流向上流动以便在直接部分上蒸发冷却下降的水，第二股气流向下流过间接部分以便蒸发冷却那些已经与在构成间接热交换部分的回路中流动的流体进行热交换的蒸发液体。用于间接部分的气流总是进入间接部分50的顶侧53并以平行于冷却水的方向流动。一旦空气和水冷却媒介到达底侧55，它们就分开，刚刚升温的气流被抽入通道15以便从塔前壁开口17放出，如前所述开口17一般由偏流分离器48覆盖。被加热的冷却水靠重力落入收集槽30，然后再流至直接部分90。

排出间接部分50和设备10的气流并不限于只通过前壁16排出，也可以通过一个或两个侧壁20,22上的类似开口排出，或者使气流沿着一个或两个侧壁在内部向上流动，如图4和5的替代实施例所示，这将在下文中描述。下面将讲到，由于较大容量的装置具有更高的工作速度和空气容积，因而当使用较大容量装置时推荐的方法是采用一条垂向的排放通道。

直接蒸发热交换部分90的作用是冷却被加热的水，上述被加热的水已经与在间接部分的回路中流动的流体流进行过间接热交换。如图1和2所示，泵32将水从槽30通过管路34提升入在直接热交换部分90顶部的喷洒装置36，在那里，水在构成该部分的紧密隔开的注入板93上被分配。图8表示每块注入板93具有一个由水平上缘97限定的表面95和一条在短侧缘96和相对的长侧缘98之间延伸的倾斜的，不平行的下缘94。多个这样的注入板一般称为注入板组，在本实施例中，板组是在冷却塔中悬置，使短侧缘96沿后壁14布置，因此，发散的下缘94从空气入口100的顶缘103向着底部18倾斜，从而构成与空气入口区120的倾斜的边界和界面。应注意的是，注入板93的定向使表面95平行于进入空气入口100的气流，在某些应用场合中，下缘94可以平行于上缘97。在图示实施例中，许多平行的注入板93(从这侧只可看到一个注入板)基本呈梯形，每块板基本与其它板相同。如图所示，所有板伸过由壁14和16限定距离的，结构的整个纵向长度。图3表示另一实施例，其中，注入板在侧壁20和22之间的相同的平行方式延伸。在各种情形中，这种平行的布置导致均匀的媒介密度。来自槽30的热水向上泵过喷洒装置36，并在每块注入板93上均匀分布。第一气流指向直接部分的底部以便蒸发冷却在板上落下的热水。如图所示，第一气流按照与向下喷洒的热水逆流的方式流动。第一气流的这种流动方向对本发明的操作来说是很重要的，否则，直接部分90将不会产生用于间接部分均匀温度的冷却水，那将会妨碍设备10使间接部分50通过均匀的，回路对回路的运作而将热交换能力最大化。

构成注入板组的注入板从连接于并横过侧壁20和22的梁(未画出)悬挂。这些梁类似于图4中所示的在间接发部分悬置的梁。如图8所示，每块板93具有在板的整个垂向范围延伸的基本连续的波形槽99，这些槽有助于热水形成薄膜，从而增大表面积以便空气与其相互作用和蒸发冷却。注入板93最好由聚氯乙烯材料制成，不过也可使用其它材料。从图2可看出，第一气流严格用于在通过顶部12被排放前在直接热交换部分中的蒸发冷却目的。

从图2还可看出，一般使用一系列偏流分离器49覆盖顶部12以便尽量减小通常由被排放的空气所携带的再循环水的损失。图11表示，可选择使用的风挡28可以在偏流分离器49正上方安装，以便在冬季工作中比例调节流和注入板组和塔中的空气流。风挡28一般是机械化的，因此可以逐渐部分地或全部地关闭。如果风挡完全关闭，通过直接部分的冷却水也被截断，那样可认为塔是以“全干式”塔方式操作；塔的全干式操作可防止冬季塔的冻结，下面在描述如图11所示的一种冷却控制系统时还要讲到这一点。偏流分离器49一般包括一系列紧密隔开的金属、塑料或木头制成的板，这些板可使气流通过，同时收集被排放的空气中携带的细水滴。由分离器49收集的水直接落入下面的注入媒介。同样，在间接部分的空气排放开口17中的偏流分离器48所收集的水将直接落入槽30。

图2也表示底部18基本是由集水槽30构成的，分离器总是夹设在顶部12和喷洒装置36之间。如果增设风挡28(图11)，那么其尺寸长度和宽度要等于顶部12，因此，这将基本相应于直接热交换部分90的尺寸。如图2所示，第一气流最初基本垂直于顶缘97地趋向于直接热交换部分90的底缘94，然后与从喷嘴46喷出的向下的喷水逆流地向上流动。这种逆流气流方向可产生与注入板组长度的每纵尺落水的最佳热交换作用，从而当水从热交换部分90的底侧92排出时形成基本均匀的水温。为了有助于沿着入口区均匀分布空气并保证蒸发液体的均匀冷却，注入板组已制成梯形。这样，最接近于风扇的空气将在最短的时间送过注入板组，而靠近前壁16的空气则在最长的时间送过最长的注入板。因此，如果沿着从后壁14至前壁16的方向存在微小的空气温度梯度，那么注入板的梯形将抵销上述梯度。空气进入入口区120和进入注入板组越深，注入部分则必须越长，以便抵销增加入口空气湿球温度；梯形也有助于通过消除靠近入口100上缘103的死流区而改善在入口的空气分配。

如果要求本发明增加热交换容量，那么，一对顺扫离心风扇可以按照侧装或端装方式并排设置，如图3和5所示。为清楚起见，图4是图5设备的局部横剖图；为清楚表示要求高气流速率时设备10的内部结构，未画双式风扇。图4和5的实施例与图1-3所示的结构的区别是双重的。

首先，空气入口100和空气入口区120被加大，实际上比间接和直接蒸发部分的范围宽。在图4和5的实施例中，加宽入口100和入口区120的目的是限制在入口区120中的过大空气速度，以便尽可能减小压力损失。

第二，离开间接蒸发部分的空气流是向下的，因而并不是象图1所示那样通过百叶窗式前壁14排放，空气是在间接部分之下进入通道15，然后转折180°以便沿着塔侧面垂向排放，当其在顶部12排出时，与从直接蒸发部分排放的空气相结合。从操作讲，这种布置更为实用，因为在底部18或其附近，高速空气的排放会与路过者(Passerby)产生干扰，或在某些情况下与附近的其它设备或其它冷却塔产生工作干扰。

如上所述，图4是表示本发明推荐实施例内部的立体图，为清楚起见，未画风扇组件，如图所示，间接和直接蒸发热交换部分抵靠一个塔侧壁20放置。每个热交换部分的另一侧由专门形状的内隔壁130共同被封闭，隔壁130是由实心壁22T,22B和会聚通道125构成的。会聚的空气通道125不只用作隔壁的一部分，而且也用作延伸空气入口100的装置，从而使气流速度下降。这样，当使用大容量塔时，较大量的空气可以方便和逐渐地引入入口区120而不形成过大的压力梯度和摩擦损失。图示的会聚通道125具有楔形形状，不过，其实际形状实际上与两个相关因素有关；入口面积及盘管和注入平面面积。入口面积最好在注入面积的80％至120％之间。平面面积定义为将与注入气流相互作用且与其进行热交换的热交换表面面积。在本说明书中，间接和直接热交换部分的平面面积是相同的，这是由于横截面积也相同的缘故。同时参阅图6和7，间接部分的横截面积实际是由盘管组件的宽度乘以该组件长度来代表的。从这两张图来看，它是线F、G之间的距离即长度乘以线H,I之间的距离即宽度。

另一方面，对于评估进入入口区的空气速度来说，接触面积是重要的。该速度应该保持在1000英尺/分钟以下。接触面积定义为空气入口100的面积和会聚通道125的面积的组合。现参阅图1和2，入口100的面积是宽乘高，即，点J和K之间的距离乘以边缘101和103之间的距离。会聚通道的入口面积的确定因通道宽度是连续减小的故稍微复杂。但是，该面积可使用众所周知的工程原理来计算，该面积按数学方法计算，已知长度等于间接部分的长度，宽度最初为图4中点L和M之间的距离，最后为间接部分的顶部和前壁的直接部分的底部之间的垂向间距。因此，可以看出，会聚通道的布置现在可以使空气从两侧而不是一侧进入入口区120。

塔10整体宽度主要由并排的离心风扇和通道(一条或几条)125所要求的空间来确定。由于直接和间接蒸发部分在设计时使其宽度小于塔结构，因而可以利用每个热交换部分和侧壁22之间的剩余空间作为共用垂向排放气室150。从间接部分50排出的空气必须首先绕过通道125，但是其后却垂直升起，最后通过在塔顶部12的同组偏流分离器排出塔10，在塔10之外与从直接部分排放的空气相结合。在设备10内的实心壁22T和22B垂向伸过其各自的热交换部分的高度并沿通道边缘126和127与通道125连接。这样，在每个部分中流动的空气能通过该部分的一侧排放出来。相似的隔墙在炉和锅炉中是通用的。图4和5构思的一种替代设计涉及到使直接和间接部分位于塔结构侧壁的中间而不是沿其一侧，如图10所示。这就需要两条对称的通道125和两个对称的隔壁22T和22B，以便封闭直接和间接部分的每一侧。应注意的是也会形成两个垂向的排放气室，每个排放气室使用在顶部的共用偏流分离器。还应注意，在象图10所示的那种中央设置型中，气流进入入口区120的两则而不是一侧。从技术上讲，中央设置型具有操作上的优点，但是从成本上讲，将两个隔壁和会聚通道设置在塔中成本较高。在这方面可以设想隔壁与外壁20或22相比，可由较薄的金属或其它材料的板材制成。

现参阅图6和7，详述构成间接蒸发冷却部分50的单一的盘管组件，显然这种描述适用于任何图示的实施例。更具体地由图6的侧视图所示，单一的盘管组件最好为基本呈矩形的结构，它包括一系列水平和紧密间隔开的平行的蛇形回路54和56。所有回路54,56具有分别连接于顶部集流管80和底部集流管70的回路顶端50和回路底端。在具体应用中，当设备10用作流体冷却装置时，底部集流管70实际用作热流体的入口供应集流管，顶部集流管80用途经冷却的流体出口集流管。应注意的是，每个集流管的供应/排放作用可以改变，这取决于设备10的实际使用，也就是说，如果它用作蒸发冷凝器，热气体将进入在顶侧53的间接部分，而顶部集流管80现在用作供应集流管。图6也表示每个集流管70和80呈矩形，一般都位于组件的相同侧或相同端。图7表示一条供应管75基本连接于入口集流管70的侧面71，各入口回路基本与管75成直角。入口供应管75向集流管70供应待冷却流体，流体以向上方式强制在一系列回路中流动。通过所有回呼54,56的平均流动速率对于间接热交换部分的正常工作，以及对于设备10的总体性能来说都是重要的，这是由于空气温度和水的温度具有均匀的起始温度的缘故。顶产输出集流管80也具有单一的出口管85，它一般连接于集流管80的侧面81，该侧面与集流管70的侧面71是一致的。管85一般在入口供应管75正上方间隔开来，使流出间接部分的冷却了的流体按照基本与进入入口管75的流体平行但相反的方向流动。

图6还示出每个回路54,56由单一、连续的一段盘管构成，该盘管承受弯曲操作，使管形成若干U形排A-E。每排在垂向相互间隔开相等的距离。每排也具有基本相同的长度，每排一般具有两个直段62，直段每端整体形成基本呈U形的弯曲部分68。每排及每个回路54,56以完全相同的方式形成，因而只要交错的回路54,56之间的所有其它因素如温度和流动速率保持相同，在回路54,56之间的热负载将有效地保持恒定。如图7所示，间接热交换部分具有5排A-E，但是排的确切数目将根据每个具体应用场合所需要的热交换量来确定。这种确定是按照公知工程热传道原理进行的，这里不再赘述。每排A-E基本跨过前、后壁16和14之间的设备10的长度，根据额定容时所确定的间接部分50的总体尺寸，为防止回路下垂，可能需要在每的每端至少有两个结构支承件94。这些支承件也有助于保证如图中所示的，在各回路54,56之间的适当的水平管距。适当的垂向和水平方向的间距可促进在整个间接蒸发热交换部分的均匀热传递。

现在再次参阅图6，图中清楚可见每个回路54,56通过分别将回路入口端60和出口端80插入和安装于各入口和出口集流管70和80的前壁72,82而分别安装于入口和出口集流管70,80。回路最好在管/集流管界面进行焊接，不过也可以使用其它连接方法如将管滚压入集流管。在构成间接部分的许多回路中所有的相邻回路56在起始回路54之下稍许错开排间垂向距离之一半，因此，所有回路以严密的公差并置，但又有助于空气透过。取决于设备10的热交换容量，每个盘管组件可布置23至56个回路54,56。无论使用多少回路，在各回路之间的严密的间距公差显然有效地构成一个连续的或间断的热交换表面区域以便与进入的空气和冷却水流相接触和相互作用。在本发明的工作中，构成间接冷却部分的各回路的具体布置和其中流体的流向是有助于实现每个热交换部分50和90的以及设备10总体的最大冷却效率的因素，这将在下面详述。

现在描述如图1所示作为单相流体冷却器的设备的连续工作，应注意的是，图3-5的实施例的工作与此相同。图9和10的实施例的工作方式与此基本相同，不同之处在于，通过塔的气流稍有变化，下面将具体进行描述。在工作中，待冷却的热流体通过供应管75在单一盘管的间接热交换部分的底侧55送至集流管70。热流体在集流管70中均匀分布并进入每个连接的、交错的成对的回路54,56中，因此，在整个回路系列中，流体以基本均匀的流动速率向上流动。当流体向上流动时，它有效地作为一种连续的流体平面或电流动，直至在每个管排A的所有限定顶侧53的管段62同等地暴露于与来自空气入口区120的第二空气流的同时接触，以及暴露于从直接部分90向下的冷却水的均匀温度为止。如前所述，风扇24对进入入口区120的环境空气流加压，因而迫使其以一个基本垂直于间接部分的顶侧53的角度流入间接部分。同样，可从直接蒸发部分90得到的最冷的冷却水基本横过间接热交换部分50的顶侧53靠重力下落。如前所述，当冷却水从注入板组92的注入底缘98下落时，其温度沿直接部分90的纵向长度是均匀的。应指出的是，即使空气流不分成50-50的划分，也不会显著影响设备10的总热交换容量。这就是说，即使进入的空气体积的60％流入直接部分，容量也不会有大的变动。超过了这个比例，性能的变化将较为显著。一般来说，沿着通过直接和间接部分的每条气路的压力损耗将决定流入入口区的分流比率。从原理上说，50-50的划分是目标，但是，实际设计可以和上述划分不同以适应具体的设计要求。

由于整个回路系列最初承受均匀温度的冷却水和均匀温度的空气流，因而在盘管组件中在任何一定的水平或垂向部位上，横过整个回路系列，在回路中的流体温度是基本恒定的。这就是说，气流和水流当其向下通过间接部分时是均匀吸热的，从而使回路中的流体，在回路和回路之间基本承受相同的热交换率和量。这并不是说，气流和水流各吸收相等的热量，因为大家知道，水比空气吸收多得多的热量，从而在对热交换性能影响方面来说起着大得多的作用。在实现性能之前可忽略的气流的不等划分使这一点又得到加强。因此，可以看出，在间接热交换部分50中任意水平或垂向部位上，在回路和回路之间，每种冷却媒介将独立地以恒定的速率吸热。在间接热交换部分50的整个垂向和水平方向上性能的均匀性对于最大限度提高设备的热交换容量是极其重要的。本具体实施例的一个增加的特征是，一致的气流模式增进了回路和回路之间热交换的均匀性和最大化，这是由于一致的流向不象横流模式那样形成温度梯度。图3表示一种与图1实施例稍有不同的实施例，由于设有两个装在侧壁22中的风扇24,24A，因而能够接纳更大的气流。这种形式的要点也在于，只要间接部分中空气流向保持与水一致，而且如果在该部分所使用的冷却水最初温度均匀的话，被交换的热量最大。由于直接部分90的注入板面95保持与进入在风扇至风扇延伸的空气入口100的进入的环境空气流相平行，因而保持了温度均匀的蒸发液体。该图也表明，如果需要，从间接部分50排放的空气可垂向排放至气室150。为了形成气室150，使前、后和侧壁如标号16E，14和20E所示那样延伸，可使使气室150容易地制成为设备10的结构的一部分。如果增设气室150，那么可以不设图中所示沿壁20的底部延伸的偏流分离器48，而是使顶部12中的偏流分离器49延伸得也覆盖气室150。

以此为基础很容易理解，当流体到达顶侧53以便与最冷的进入的空气和水接触时，回路的整个上排是怎样含有被冷却的最冷流体的。由于水主要起带走热量的作用，因而可得到的接触回路的最冷的冷却水使回路中的流体温度趋近于冷却水的温度。顺流的空气流在任何具体的高度上没有温度梯度，当两种媒介继续向下通过间接热交换部分50时，蒸发式地使冷却水冷却，从而使空气以均匀的温度排出。当设备用作湿式空气冷却器时，这个特征对提高设备性能是很重要的。

本发明的一个关键特征在于，它也尽量利用了只有一个空气进口的宝贵空间，从而不必设置一个实在的气室空间。为了说明这一点，气室空间被定义为在冷却塔中的大，敞开区域，被加热的空气在离开塔前先进入在这个区域中。尽量减小气室空间区域是很重要的，因为气室被认为是“死区”，将其设置在较高，较大的塔中会显著增加成本。由于成本是销售这种设备的一个很重要因素，因而在最小的物理空间中尽量提高每个冷却部分的效率和均匀性，可以为顾客提供最低的初始制造成本。虽然图4和5所示的高容量塔要求一个垂向窄气室150但是应注意的是，单一紧凑的空气入口使设备10比现有技术中公知的那些设备小得多，这就是说，气室也会小得多。

在图3中，在本实施例中保留了本发明前述实施所有发明特征，不过本设计是关于一种更高容量的设备，它要求两个风扇通过塔的侧壁22鼓入空气。如图所示，由于使用逆流式气流，间接部分50仍从直接部分90供应均匀温度的水。还可看出，气流和水流仍旧沿间接部分50的顶侧53接触所有的回路，使本实施例的功能基本与图1实施例没有差别体实施例的唯一差别在于，回路52,54和注入板92的方向是在侧壁20,20之间而不是在前、后壁14,16之间延伸。回路52,54也垂直于空气入口100。

虽然上面针对用作流体冷却设备的塔对本发明进行了描述，但是，本专业技术人员显然懂得本发明并不局限于此，如下面将要描述的那样，本发明也可用作蒸发冷凝器和湿空气冷却器。当用作蒸发冷凝器和湿空气冷却器时，由于设备10的每个零件与用作流体冷却器时完全相同，因而将使用相同的标号和名称术语来描述各种不同的操作方式。

当图1或3的实施例用作蒸发冷凝器时，它们的工作方式与设备10用作流体冷却器时基本相同，不同点在于，冷却了的流体不是通过管85离开上集流管80，而是将管85用于将过热蒸气如热的致冷剂气体送至间接热交换部分50以便进行冷却；冷却过程使热的致冷剂气体冷凝成液态。气体进入集流管80以便均匀分配于与集流管80相连的所有各回路54,56。如前所述可得到的进入空气入口100的最冷空气和从直接部分90向下排送的最冷均匀温度的水与进入回路54,56的最热气体流相接触，从而最有效及最有效率地利用了每种冷却媒介来冷凝气体。象以前描述流体冷却操作那样，通过蒸气冷凝部分50下降和被加热的蒸发水，通过与进入的空气的蒸发热交换在间接部分中被部分冷却，然后通过在直接蒸发热交换部分90中流动的第二气流直接蒸发热交换而被进一步冷却。如前所述，热的蒸发液体会聚在槽30中，由泵32再分配至分配装置36，以便再次循环过直接热交换部分90。至于被加热的空气流，直接部分的空气流通过顶部12被排放至大气，而间接部分的空气流被排出前壁16，或者被送至一垂向气室空间，然后与来自直接部分的热空气流一起最后被排放，如图4和5所示。

当将设备10用作蒸发冷凝器时，均匀的回路对回路性能甚至更为重要，这是因为均匀的性能可保证间接部分的回路将不进行不均匀的冷凝工作。例如，如果最接近于间接热交换部分的内侧壁51的回路比外侧壁57上的回路暴露于更冷的蒸发液体，那么，内侧回路就能够冷凝较大量的蒸气。内侧壁的这种增大的能力会引起这些回路中压力降的增加。由于每条回路的入口和出口都连接于共用的集流管，因而所有回路上的总压降必须相同。因此，液体将在内侧回路中积滞以形成平衡液头从而补偿在这些回路中的额外的摩擦压力降。当液体积滞时，由于可用于冷凝的盘管表面减少，因而使性能下降。虽然这种操作方式在现有技术的冷凝器中是常用的，但由于使可用冷凝表面的利用不足100％，并减小了设备的额定输出，因而这种工作方式是不理想的。当减温气体冷凝成液体后，收集于下集流管70，然后通过管路75排放以便在其它地点的工艺过程中再次使用。

当用作湿空气冷却器时，如前所述，第一和第二空气流将同向流动；在间接部分中顺流，而在直接部分中逆流。但是，设备10现在的目的是冷却进入间接热交换部分的热空气流，以便在另一地点使用。每个系列的回路54,56现在不是含有待冷却的热流体，而是含有最初被冷却的来自其它地点的工艺过程的流体。替代被冷却的流体，回路也可含有正地蒸发的多相致冷剂。被冷却的流体如前所述从间接部分50的底部55进入，流入供应集流管70，作为基本均匀增温的流体的连续平面向上流动。当蒸发液体向下流过回路时，热量同时从顺流的初始暖空气流增加并转至在回路54,56中逆流的冷却流体流。蒸发液体除去的热量比增加的热量多，因此，当向下流过间接热交换部分时，其温度下降。进入间接部分的较暖空气流接触回路，并被其中的流体流冷却。同样，在回路54,56中的冷却流体从蒸发液体吸热，使流体到达间接部分50的顶壁53时变热。被加热的流体在通过返回管路85返回其它地点的工艺过程之前进入上集流管80，而一次空气流通过开口17流出间接部分50。现已冷却的蒸发液体然后被分配横过直接热交换部分90，在那里直接与流过那里的最初温暖的逆流二次空气流相接触并进行热交换。蒸发液体当向下通过直接部分时，其温度实际有所增加。当其进入间接热交换部分时，它变冷，同时与第二空气流进行热交换。现已冷却的第二空气流通过开口17排出，用于另一地点，如矿井、蔬菜冷却，或燃气轮机空气进口预冷操作。

现参阅图9和10，图中表示本发明的另一实施例，其中包括了前述各实施例的许多特征。在这两上实施例和前述各实施例之间的主要差别在于使空气移过设备10所用的装置类型。如图9和10所示，风扇24现为装在顶部12上的轴流通风机。这就是说，也可以使用一个空气进口进行两个部分的引风操作。风扇组件现在暴露于排放的热湿的空气，需要使用更贵的风扇。这也意味着，入口区120将在真空下而不是在正压下工作。除这些差别以外，图9和10的设备仍保留了所述零件的实际布置以及空气和水的流动方向；不同之处在于，空气是引过(引风式)而不是压过(强制排风式)热交换部分。图10基本表示直接部分和间接部分位于设备10侧壁20和22之间的中央的图9的结构。当要求很高的热交换容量的时候采用这种布置。如前所述，会聚通道125的尺寸是热交换部分的实际尺寸的函数，有关这方面的讨论不再赘述。有关图9的单一垂向气室塔和图10的双垂向气室塔之间的差别也不再作进一步讨论，这是由于这两个实施例与强制排风式风扇的实施例的区别仅在于入口区120是如何加压的。因此，图9和10所示结构地热交换部分显然也是在负压下工作的。

如图11,12和13所示，本发明还包括控制再循环的蒸发液体(通常为水)的冬季冻结的设施。一般来说，通常要以某种方式对所有蒸发热交换器进行保护以防冻结。本发明对寒冷季节的冻结也是敏感的，之是因为进入的环境空气直接与来自直接蒸发热交换部分的最冷的水接触。如果设备因故处于不工作方式，那么槽中水温一般通过在其中没有电加热器或蒸汽加热器而保持在冻结温度以上。

但是，当设备在户外低于32°F(0℃)的温度下工作时，可以采用下述各方法来防止或控制冻结。最容易的方法是调节由风扇供送的风量。如果减少空气流，那么会增加工作水温。这通常是通过调节装在风扇排放口处的风挡(未画出)来实现的。如果不存在风扇控制风挡，而不能对通过直接蒸发部分的空气流进行风扇控制，那么，可逐步闭合设在偏流分离器上方，设备10顶部上的自动风挡28来只是控制通过直接热交换部分的空气流。图11表示，当户外温度下降时，温度传感器200对风挡电动机210发出信号，使其逐步闭合风挡28，从而减少通过直接部分90的空气流。在直接部分中的蒸发液体(水)的冷却就会显著减小。因此，较暖的水将流出直接部分，从而防止间接部分的结冰。由于冬季环境温度有助于设备10的总热交换容量，因而较暖的水对热交换容量有负面影响。通过直接部分空气流的控制也可以结合以风扇控制风挡(如果具有的话)。图12表示另一种方法，其中将槽中暖水喷入空气入口区120来作为防止冻结的手段。如上所述，间接部分的热容量会比冬季中实际需要的大得多。此时，直接蒸发部分的使用也许是不必要的，因而被关闭，因此塔进行干式操作。从原理上讲，槽中的小量再循环水可送向间接部分上方的第二套喷射装置。再循环泵32将通过一个由户外恒温器250控制打开的三通阀230供水。在空气入口100处的单一喷头260会喷射来自槽的温水以便预热入口区120中的进入的冷空气和从直接部分流出的冷水。这会在入口区120中产生一种混合水温状况，从而防止间接部分和直接部分底部的结冰。最后，图13表示一种图10所示构思的替代方案，其中，使用一个单独的再循环泵32A，将温水从槽30通过同一喷头260送入空气入口区120。该系统的功能与前述相同，辅助泵32A也由户外恒温器250启动，户外恒温器250向泵的启动器270中的电触点发送一个信号以接通或关闭泵32。应注意的是，作为防冻法，对槽中暖水的使用也可在装有轴流通风机的任何实施(图10和11)中采用。

前面已对本发明进行了清楚完整的描述可对其作各种变化而并不超出本发明的范围。

Claims (25)

1．在热交换设备中的一种热交换方法，包括以下步骤：

设置一个直接蒸发热交换部分和一个整体的间接蒸发热交换部分，所述间接部分在构成所述间接部分的多个回路中分别传送流体流，所述直接部分由含有多个注入板的注入板组构成，每个所述注入板具有一短侧缘一长侧缘和其间的一个表面，每个所述热交换部分具有一个顶侧、一个底侧、一个内侧、一个外侧、一个空气入口和一个空气出口，每个所述热交换部分的内侧和外侧分别限定了直接和间接热交换部分的宽度，所述直接和间接热交换部分的宽度基本相等；

将所述直接部分设置在所述间接部分上方；

在所述直接部分的顶侧上方设置一个用于横跨所述直接部分向下喷洒蒸发液体的装置；

横跨所述间接蒸发热交换部分的所述各回路，使所述蒸发液体从所述直接部分下落以便使所述液体与所述回路中的所述流体流间接热交换；

设置至少一个用于使环境空气流进入所述设备的单一空气入口的装置，所述单一入口具有一个水平范围和一个垂向范围，所述水平范围至少与任一所述热交换部分的宽度相同，所述单一空气入口与一个各个所述热交换部分共用的空气入口区相连通，该装置在所述空气入口区温度内加压所述空气流；

将所述空气流在所述入口区内分成第一空气流和第二空气流，所述第一空气流向上流入所述直接热交换部分的空气入口，该入口与所述直接部分的所述底侧相关，所述第二空气流向下流入所述间接热交换部分的空气入口，该入口与所述间接部分的顶侧相关，所述第一空气流与所述直接部分中的所述蒸发液体逆流，所述第二空气流与所述间接部分中的所述蒸发液体顺流，所述第一空气流在流出与所述直接部分的顶侧相关的所述空气出口前与所述直接部分中的所述蒸发液体进行蒸发式热交换，所述第二空气流在流出与所述间接部分的所述底侧相关的所述空气出口之前与所述间接部分中的所述蒸发液体进行蒸发式热交换；

将基本所有的流出所述间接部分的所述蒸发液体收集在一个槽中；

将基本所有的收集到的蒸发液体向上泵送至所述直接蒸发热交换部分以便再分配；以及

将所述槽、所述喷洒装置和每个所述热交换装置封装在一个单一的结构中，所述结构具有在所述喷洒装置上方的基本敞开的顶部、用于装纳所述槽的基本实心的底部、前壁、后壁和一对与所述顶部、底部及前、后壁相连的侧壁；以及

设置在所述间接部分之下的一条通道，所述通道便于从所述设备排放所述空气流。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括布置所述注入板组的所述注入板，使流入所述空气入口区的所述空气流平行于每个所述每个注入板的表面的步骤。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括设置至少一个与所述通道连通的垂向气室的步骤，所述垂向气室在所述结构中从所述通道向上延伸至所述顶部。

4．如权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括布置所述间接热交换部分的所述各回路的步骤，使所述流体流按照与流入所述空气入口区的所述环境空气流相同的方向流入每个所述回路。

5．如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括将所述移送空气的装置设置在所述结构外侧使该装置的排放与所述单一空气入口相连通的步骤，该装置使所述入口区中的所述空气流具有大于所述环境空气压力的压力。

6．如权利要求4所述的方法，其特征在于：还包括将所述移送空气的装置设置在所述设备的顶部中的步骤使所述空气入口基本敞开以便从所述结构之外接纳环境空气，并与所述入口区相连通，该装置的排放基本与所述顶部的所述开口连通，所述移送空气的装置使所述入口区中的所述空气流具有大于所述环境空气压力的压力。

7．如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括布置所述间接热交换部分的所述各回路，使所述回路中流动的流体流按照基本平行于所述侧壁的方向流动的步骤。

8．如权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括将所述风扇装置设置在所述设备之外使该装置的排放与所述单一空气入口相连通的步骤，该装置使所述空气入口区中的所述空气流具有大于所述环境空气压力的压力。

9．如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括将所述空气入口设置在所述侧壁之一上的步骤，其中，流入所述空气入口的所述环境空气流直于所述回路中的所述流体流。

10．如权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括设置至少一个与所述通道相连通的垂向气室的步骤，所述垂向气室在所述结构中从所述通道向上延伸至所述顶部。

11．一种用于热交换的设备，包括：

一个结构外壳所述外壳具有基本敞开的顶部、底部、前壁、后壁和与所述前后壁及所述顶部、底部相连的第一和第二侧壁，所述结构包括一个具有水平范围的单一空气入口；

一个在整体的间接蒸发热交换部分上方的直接蒸发热交换部分，每个所述热交换部分由一个与所述单一空气入口连通的共用空气入口区分开，每个所述热交换部分具有一顶侧、一底侧、一内侧、一外侧、一空气入口和一空气出口，每个所述热交换部分的所述内、外侧限定了直接和间接热交换部分的宽度，每个所述热交换部分的宽度基本相等且等于所述空气入口的所述水平范围，所述整体的间接蒸发热交换部分包括多个独立的回路，其用于在回路中传送流体流，所述直接蒸发热交换部分包括由多个独立的注入板构成的注入板组，每个所述注入板具有一短侧缘、一长侧缘和一个其间的表面；

至少一个将环境空气流送入所述单一空气入口和所述结构中以便以环境温度空气加压所述入口区的装置，其中，所述空气流分成第一空气流和第二空气流，所述第一空气流向上进入所述直接部分，所述第二空气流向下进入所述间接部分，每个所述空气流与在各自所述热交换部分中流动的蒸发液体进行蒸发式热交换，所述间接热交换部分的空气入口与所述间接部分的顶侧相关且与所述空气入口区连通，所述间接热交换部分的空气出口与该部分底侧相关，所述间接热交换部分的空气流与其中的蒸发液体顺流式流动，所述直接部分的空气入口与所述直接部分的底侧相关并与所述空气入口区连通，所述直接热交换部分的空气出口与所述部分的顶侧和所述顶部相关，所述直接热交换部分的空气流与其中的所述蒸发液体逆流式流动；

在所述蒸发液体靠重力落入所述间接热交换部分之前，在所述直接部分的所述多个注入板上方向下喷洒所述蒸发液体的装置；

在所述蒸发液体向下分配后，收集基本所有的所述蒸发液体的槽；

在所述间接部分之下，所述槽上方的，用于接纳从所述间接部分流出的所述第二空气流的通道，所述通道便于将所述第二空气流从所述设备排出；

用于向上泵送基本所有收集到的蒸发液体以便向所述直接热交换部分再分配的泵。

12．如权利要求11所述的热交换设备，其特征在于：所述直接和间接热交换部分、所述喷洒装置、所述槽和所述通道都装入所述结构外壳中，所述注入板的布置使流入所述入口区的所述空气流平行于每个所述注入板表面。

13．如权利要求12所述的热交换设备，其特征在于：所述间接热交换部分还包括一个上集流管和一个下集流管，上、下集流管在工作上分别与所述间接热交换部分的顶部和底部相关，每个所述集流管具有一条安装在所述集流管的相应侧面上，相互垂向距离基本一致的管，所述上、下集流管的管使所述流体流通入和通出所述上、下集流管。

14．如权利要求13所述的热交换设备，其特征在于：所述多个回路由布置的一系列独立回路构成，所述系列中的每个回路包括一个入口端和一个出口端，所述入口端和出口端之一连接于所述上、下集流管之一，所述入口端和出口端中的另一个连接于所述上、下集流管中的另一个，每个所述回路在所述集流管之间连通所述流体流。

15．如权利要求14所述的热交换设备，其特征在于：所述流体流进入所述上、下集流管的管之一并流出所述上、下集流管的管中的另一条，所述进入和流出的流体流基本平行且方向相反地流动，所述流体流在所述集流管之间，在每个独立回路中以回路之间基本均匀一致的流动速率。

16．如权利要求15所述的热交换设备，其特征在于：在所述间接热交换部分中的每个所述独立回路是由连续蛇形管构成的，所述蛇形限定了一个垂向对准且基本呈U形的排的阵列，所述各排长度基本相等，垂向上相互等间距隔开，每个所述排由基本呈U形的管连接起来。

17．如权利要求16所述的热交换设备，其特征在于：在所述回路系列中，每隔一个的独立回路在垂向上偏置大约所述U形排之间的所述垂向间距的一半。

18．如权利要求17所述的热交换设备，其特征在于：还包括至少一个与所述通道连通的垂向气室，所述垂向气室在所述外壳中向上延伸至所述顶部。

19．如权利要求18所述的热交换设备，其特征在于：所述各独立回路的布置使所述流体流在每一回路中按照与进入所述入口区的所述环境空气相同的方向流动。

20．如权利要求19所述的热交换设备，其特征在于：所述移送空气的装置位于所述结构外壳之个，使该装置的排放与所述单一空气入口连通，该装置使所述入口区中的所述空气流具有大于所述环境空气压力的压力。

21．如权利要求19所述的热交换设备，其特征在于：所述移送空气的装置位于所述设备顶部中，所述空气入口基本敞通以便从所述设备之外接纳所述环境空气并与所述空气入口区相连通，该装置的排放基本与所述顶部的所述开口连通，该装置使所述入口区中的所述空气流具有大于所述环境空气压力的压力。

22．如权利要求17所述的热交换设备，其特征在于：所述回路中流动的所述流体流基本按照平行于所述侧壁的方向流动。

23．如权利要求22所述的热交换设备，其特征在于：所述移送空气的装置位于所述结构外壳之外，使该装置的排放与所述单一空气入口相连通，该装置使所述入口区中的所述空气流具有大于所述环境空气压力的压力。

24．如权利要求23所述的热交换设备，其特征在于：所述空气入口位于所述侧壁之一中，其中，环境空气垂直于所述回路中的所述流体流地流入所述空气入口。

25．如权利要求24所述的热交换设备，其特征在于：还包括至少一个与所述通道相连通的垂向气室，所述垂向气室在所述结构外壳中从所述通道向上延伸至所述顶部。

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