CN210220737U - 冷却塔 - Google Patents

Abstract

本公开的各方面涉及一种冷却塔。冷却塔包括：冷却塔外壳，位于所述冷却塔外壳下部的至少一个进风口；位于所述冷却塔外壳上部的出风口，所述出风口呈柱状以向冷却塔上方排出气体；至少一个包括待冷却材料的散热板，所述散热板连接到位于所示冷却塔外壳的流体入口和位于流体入口下方的流体出口；喷雾管，所述喷雾管上分布有多个孔，以用于通过所述多个孔喷出水雾以降低散热板的温度。本实用新型的冷却塔由于相变的汽化过程带走潜热，其能够迅速地散热。

Description

冷却塔

技术领域

本公开涉及冷却技术。更具体地，本公开涉及用于例如空调等设备中的冷却塔。

背景技术

对于空调或一些需要回收热的设备，其降温的能力决定了散热效果的好坏，直接影响到设备的能效比。目前，常见的冷凝器散热形式主要有风冷式和水冷式两种类型。蒸发冷凝式是利用水的汽化以带走气态制冷剂冷凝过程放出的凝结潜热。

影响冷却塔运行性能的因素包括温度、空气流量、水量、冷却塔的布置等。为了降低冷却塔湿热空气返混，冷却塔通常放置通风良好的室外，如楼顶或地面，并要求排风口、进风口通畅。

然而，随着单体建筑物建筑面积的增大，所需冷却塔的数量越来越多，容易产生冷却塔群运行相互干扰的问题。此外，可能会有耗电比高，运行效率低、能源浪费严重的弊端，与当前国家提出的节能减排要求相比，差异显著。

实用新型内容

为实现迅速节能的方式散热并且实现小型化的应用，继续一种新型的冷却塔。

本实用新型提出一种冷却塔，所述冷却塔包括：

冷却塔外壳，

位于所述冷却塔外壳下部的至少一个进风口；

位于所述冷却塔外壳上部的出风口，所述出风口呈柱状以向冷却塔上方排出气体；

至少一个包括待冷却材料的散热板，所述散热板连接到位于所示冷却塔外壳的流体入口和位于流体入口下方的流体出口；

喷雾管，所述喷雾管上分布有多个孔，以用于通过所述多个孔喷出水雾以降低散热板的温度。

在一方面，所述散热板包括至少两条纵向管和与所述纵向管连接的多条位于所示两条纵向管之间的横向管，所述横向管的一端低于横向管的另一端并且所述多个横向管并排设置。

在一方面，散热板的横向管与水平面呈30-60°的夹角。

在一方面，多个散热板采用上下分布或并排分布地形式排布，并且多个散热板之间通过横向或纵向的连接管路连接，以使得待冷却材料在散热板之间流动。

在一方面，多个散热板采用上下分布形式时，所述多个散热板之间通过纵向的连接管路连接，以使得上部一组散热板离开的待冷却流体通过流体出口离开，而后进入接着的下一组散热板的流体入口。

在一方面，喷雾管是以从上至下的喷雾的方向设置，从而将水雾从各个方向喷向待冷却材料，对待冷却材料的管路进行冷却。

在一方面，喷雾管与集水槽连通以补充水，喷雾管对散热板均匀喷雾，所述集水槽收集来自散热板和喷雾管的冷凝水，并且为所述喷雾管供水，以实现水的循环利用。

在一方面，所述喷雾管的多个孔以等距间隔地设置。

在一方面，所述出风口的上方比下方更窄，以实现内部自然热对流。

在一方面，所述集水槽还通过附加管路与供水系统连接，以在集水槽中的水低于预定水位时，从供水系统通过控制阀门和附加管路为集水槽供水。

本实用新型的冷却塔可以迅速地降温，并且利用相变的汽化过程带走潜热，其能够迅速地散热。该冷却塔不仅可以用于30-40度的低温热回收，也可以用于无法实现大型化应用的小型化应用场景。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的冷却塔的示意性结构图。

图2是根据本实用新型另一实施方式的散热板的示意图。

图3是利用根据本实用新型一实施方式的冷却塔的工作方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本文公开了一种通过蒸发方式进行冷却的冷却塔。

如图1所示，本实用新型的一实施方式的冷却塔1包括冷却塔外壳10，位于冷却塔外壳下部的至少一个进风口106，位于冷却塔外壳上部的出风口107。在冷却塔外壳10的内部还包括散热板的管路101，管路101是其中包括待冷却材料的散热管的管路，该待冷却的材料可以是导热材料，例如相变导热液。散热板的管路内流动的是导热液，导热液可为相变液体或非相变液体，相变液体依靠液态蒸发为气态所形成的压力自我循环，非相变导热液体的循环则依赖水泵实现。由于散热板内的流体一般是液体和气体形式的相变材料，该散热板也被称为蒸发器。

在一实施例中，由管路构成的散热板可以呈组分布，每组中包括5-8片散热板，也可以为更少，例如1-4片，或者更多，例如6-9片，每相邻两片散热板之间的间距为5-50cm。在一实施例中，每片散热板可以具有正反两面，两面上均布置有如下所述的纵向管和横向管，从而实现两个蒸发面。每片散热板如图2所示。每组散热板的两侧分别为流体进入管路和流体离开管路，该组散热板中的进液管路和出液管路均与每片散热板相连。在一实施方式中，散热板的流体入口102位于最上部一组散热板的上端。

冷却塔外壳包括至散热板的流体入口102和位于流体入口下方的流体出口103，管路101连接有上方的流体入口102和下方的流体出口103，以使得其中的待冷却材料进入和离开冷却塔。每个散热板中的管路可以仅包括一组管路。为了清楚地表示，在图1中仅示出以一个实施方式表示的包括一组管路的一个散热板。优选地，散热板可以如图2所示的包括多条横向的管路和位于所示横向的管路两侧的多条侧向管路。一般来说，为达到使用能力最大化的效果，每个冷却塔内至少有两组散热板，如图1和图2的散热板都可以，其中可内置例如2组、4组、6组散热板，每2或3组散热板之间为上下分布，上部一组散热板离开的待冷却流体通过流体出口离开，而后进入接着的下一组散热板的流体入口。位于上部的散热板和位于下部的散热板之间可以通过管路，例如窄的横向连接管路连接。散热板本身的管路也可以包括多组管路，上部管路和下部管路之间可以通过窄的横向连接管路或其他连接管路连接。在本实施方式中，散热板的管路包括两组管路。管路101包括位于两侧的至少两个纵向管112和以及多个横向管114，在本实施方式中，纵向管为3个。每组散热板的多个横向管分别于在两端处纵向管连接，纵向管的数量为至少两个，分别位于两侧，纵向管通过多个连接在纵向管之间的横向管连通，从而使得待冷却材料在纵向管和横向管之间流动。在本实施方式中，如图1所示，上部的一组散热板与下部的一组散热板的左侧的纵向管不连通，仅通过右侧的附加纵向管连通，从而上部散热板中的待冷却材料通过右侧的附加纵向管，流入下部的散热板，从而利用下部的散热板对上部的散热板中的材料进行二次降温。

也可以采用如图2所示的散热板。横向管路与侧向管路可以是任意合适的形状，例如是扁形流体管路或者是其他合适的流体管路。横向管路和侧向管路可以是彼此并联或者是串联连接的，并且从第一总管路进入的流体进入侧向管路、横向管路，并且最终汇集到第二总管路。散热板在第一总管路具有入口，并且在第二总管路具有出口，从入口进入的流体流经多个横向管路和侧向管路组成的多个组中的至少一组，从而将流体管路中的流体流过散热板散热后，经由出口离开集热板。

此外，在多个冷却塔的情况下，冷却塔可沿水平方向进行两组成对式分布。最下部一组散热板的出液管路连接冷却塔冷却后的流体的流出管路。

对于纵向管/侧向管和横向管组成的散热板，散热板可以是倾斜地放置，也就是，横向管的一端低于横向管的另一端，例如使得散热板与水平面呈一定的夹角，例如30-60°的夹角，或者40-50°的夹角，或者是43-47°的夹角，优选地，在本实施方式中采用45°夹角，以利热空气向上流动，构建冷却塔内快速排出热量的气体流动方向。此外，通过多个横向管的并排的设置，利于待冷却材料的流动路径的增大以及由此带来的散热板的散热面积的增大，利于散热。

在散热板两侧安装有多个喷雾管105，喷雾管105上分别包括多个孔，所述多个孔用于对散热板喷水雾以降低散热板的温度。喷雾管可以与集水槽连通。多个孔可以是等距间隔地设置，也可以以任何合适的方式设置。水雾落于散热板的表面上，以蒸发的方式使得散热板中的相变材料的热量能够散发出去，从而通过蒸发带走散热板热量。待冷却材料从纵向管的顶部的流体入口导入，依靠重力的作用，待冷却材料自然会向下流动，并且从多个方向通过落到管路上的水雾散热。喷雾管105可以是从上至下的喷雾的方向设置，从而将水雾从各个方向喷向待冷却材料，对待冷却材料的管路进行冷却。

冷却塔的热量来自于被冷却端，被冷却端的取热器件可为上述散热板，也可以是其它封闭式的奇热器件。

在多层的散热板分两组时，如图1所示，将待冷却材料从纵向管的顶部的流体入口导入，依靠重力的作用，待冷却材料自然会向下流动，并且通过落到管路上的水雾散热。待冷却带来循环流动，到第二组散热板时根据情况可以形成液化相变，降温后循环待冷却材料从位于下方的流体出口回到需要给冷却材料的位置。

冷却塔进风口105位于底部，更合适的，位于集水槽上液面的上方，和最下部蒸发器组的下端。而冷却塔的出风口107位于冷却塔的顶部。并且出风口设置为具有柱形的形状，尤其是出风口的上方比下方更窄。在一实施例中，位于进风口的冷却塔相对一侧的顶部，成烟筒状向上拔高。由于进入冷却塔内部的待冷却材料的温度较高，利用烟囱原理的进风口和出风口能够实现通过内部自然热对流的方式在顶部出风，并且采用利用烟筒的气流上拔的原理加速腔内空气流动速度，由此可以替代风扇实现空气的迅速流动，进一步地使得水雾通过空气流动而蒸发，并且还可以帮助带走待冷却材料的热量，以使其散热。冷却塔构成自我加速气流循环的自循环空间，即，当喷雾管的水雾喷射到呈45°斜置的散热板表面形成含有热的蒸发气，热气上升通过位于冷却塔顶部的烟窗向上拔高，实现气体流动加速，气体流动加速形成负压，从进风口吸入相对较冷的空气。

本实用新型的待冷却材料可以是相变导热液，该相变导热液如水合物、聚乙二醇等，其可以在温度高于相变温度时通过相变吸热，并且在温度低于相变温度后通过反向相变放热。例如，在吸热情况下，将导致相变材料的至少一部分气化成为气体，并且进入冷却塔。而后，相变材料通过水雾的蒸发散热以及空气流动而相变，也就是液化，成为液体，返回到需要待冷却材料的设备。

本实用新型的冷却塔连接冷却装置，使得待冷却材料经蒸发散热后循环回流，而后经过例如热交换装置对空间、液体、或物体进行降温。

本实用新型的冷却塔的下方设置有集水槽(未示出)。在冷却过程中，水雾经过散热板之后，一部分会随热量蒸发为水蒸气而离开冷却塔，另一部分则会落入集水槽中。集水槽中的水可以通过例如泵的泵送机构被泵送至喷雾管，用作水雾的来源。此外，集水槽还通过管路104与供水系统连接，用于在集水槽中的水低于预定水位时，将从供水系统为集水槽供水。通过阀门控制集水槽的水与喷雾管的水的流动，并且通过水位阀在集水槽中的水低于预定水位时打开与供水系统的连接，向集水槽中供水。

本实用新型的冷却塔的工作原理如图3所示。在初始阶段，进行步骤301，在集水槽中注入水。而后进行步骤302，通过泵抽取集水槽中的水，并将抽取的水通过喷雾管散发，进行步骤303，离开喷雾管后的水落入散热板以通过蒸发的形式将热量通过出风口带走，而后，进行步骤304，一部分的冷凝后的水落入集水槽中。在该过程中，进行步骤305，根据预定时间或者以预定时间间隔判断集水槽中的水是否足以供应喷雾管，如果是的话，则继续过泵抽取集水槽中的水以供喷雾管使用，如果否，则进行步骤306，通过外接管路从供水系统向集水槽供水。

本实用新型的冷却塔具有至少以下优点。温升快：低比热容快速升温用于导出；超高速导热：由于相变的汽化过程带走潜热，其能够迅速地导热，例如是液态传导热量速度的上万倍；该冷却塔不仅可以用于30-40度的低温热回收，也可以用于无法实现大型化应用的小型化应用场景。

本实用新型的冷却塔至少可以用于以下应用。本实用新型的冷却塔可以用于新风制冷，从而在改善室内空气的同时为室内降温。还可以用于从机房热通道和高精密自制冷设备等直接导出热量、降低环境制冷的制冷量压力，实现环境制冷的节能。本实用新型的冷却塔可以实现与大型空调冷却水的降温辅助。还可以设置于风冷空调的进气道之前，实现用于风冷空调(例如楼顶大型风冷空调)的改善置换环境和新能源光伏板取热在非用热阶段的冷却。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。如各种示例性实施例中所示的系统和方法的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了几个实施例，但是可以进行许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、方向等的变化)。例如，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且可以更改或改变分立的元件的性质或数量或位置。因此，所有这些修改旨在包括在本公开的范围内。根据替代实施例，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的顺序或次序。在不脱离本公开的范围的情况下，可以在示例性实施例的设计、操作条件和布置方面进行其他替换、修改、改变和省略。

Claims (10)

1.一种冷却塔，其特征在于，所述冷却塔包括：

冷却塔外壳，

位于所述冷却塔外壳下部的至少一个进风口；

位于所述冷却塔外壳上部的出风口，所述出风口呈柱状以向冷却塔上方排出气体；

至少一个包括待冷却材料的散热板，所述散热板连接到位于所示冷却塔外壳的流体入口和位于流体入口下方的流体出口；

喷雾管，所述喷雾管上分布有多个孔，以用于通过所述多个孔喷出水雾以降低散热板的温度。

2.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述散热板包括至少两条纵向管和与所述纵向管连接的多条位于所示两条纵向管之间的横向管，所述横向管的一端低于横向管的另一端并且所述多个横向管并排设置。

3.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，散热板的横向管与水平面呈30-60°的夹角。

4.根据权利要求1或2所述的冷却塔，其特征在于，多个散热板采用上下分布或并排分布地形式排布，并且多个散热板之间通过横向或纵向的连接管路连接，以使得待冷却材料在散热板之间流动。

5.根据权利要求4所述的冷却塔，其特征在于，多个散热板采用上下分布形式时，所述多个散热板之间通过纵向的连接管路连接，以使得上部一组散热板离开的待冷却流体通过流体出口离开，而后进入接着的下一组散热板的流体入口。

6.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，喷雾管是以从上至下的喷雾的方向设置，从而将水雾从各个方向喷向待冷却材料，对待冷却材料的管路进行冷却。

7.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，喷雾管与集水槽连通以补充水，喷雾管对散热板均匀喷雾，所述集水槽收集来自散热板和喷雾管的冷凝水，并且为所述喷雾管供水，以实现水的循环利用。

8.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述喷雾管的多个孔以等距间隔地设置。

9.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述出风口的上方比下方更窄，以实现内部自然热对流。

10.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于，所述集水槽还通过附加管路与供水系统连接，以在集水槽中的水低于预定水位时，从供水系统通过控制阀门和附加管路为集水槽供水。

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