ES2514491T3 - Torre de enfriamiento con secciones de enfriamiento directo e indirecto - Google Patents

Torre de enfriamiento con secciones de enfriamiento directo e indirecto Download PDF

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ES2514491T3 ES07250528.2T ES07250528T ES2514491T3 ES 2514491 T3 ES2514491 T3 ES 2514491T3 ES 07250528 T ES07250528 T ES 07250528T ES 2514491 T3 ES2514491 T3 ES 2514491T3
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Timothy P. Facius
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Abstract

Una torre de enfriamiento (10, 118) de tiro mecánico que comprende: una entrada de aire y una salida de aire (12, 112); un conjunto de pulverización de líquido (32, 132) adaptado para pulverizar líquido hacia abajo entre la entrada de aire y la salida de aire (12, 112); un conjunto de hojas de relleno (36, 136) montado debajo del conjunto de pulverización de líquido (32, 132); un conjunto de intercambio de calor indirecto (42, 142) montado debajo del conjunto de hojas de relleno (36, 136), en donde el conjunto de intercambio de calor indirecto (42, 142) está adaptado para recibir un fluido para ser enfriado y para descargar el fluido después del enfriamiento, en donde la entrada de aire comprende: una entrada de aire (139) de la sección de relleno en un lado de la torre de enfriamiento; y una entrada de aire (149) de la sección indirecta en un lado de la torre de enfriamiento, en donde una mayoría de la entrada de aire (149) de la sección indirecta está situada debajo de una superficie superior del conjunto de intercambio de calor indirecto (42, 142), en donde la torre de enfriamiento comprende además: un segundo conjunto de cierre por medio del cual la entrada de aire (149) de la sección indirecta puede ser cerrada a la entrada de aire, caracterizada por que: dicha torre de enfriamiento (10, 118) comprende además un primer conjunto de cierre por medio del cual la entrada de aire (139) de la sección de relleno puede ser cerrada a la entrada de aire; y el conjunto de hojas de relleno (36, 136) es desmontable para el funcionamiento de la torre de enfriamiento sin funcionamiento del conjunto de pulverización de líquido (32, 132).

Description

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DESCRIPCIÓN
Torre de enfriamiento con secciones de enfriamiento directo e indirecto
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere generalmente a las torres de enfriamiento, y más específicamente, a un intercambiador de calor de evaporación y de masa con un módulo de serpentín para el enfriamiento en circuito cerrado por evaporación o condensación por evaporación.
En un flujo cruzado de tiro inducido o torre de enfriamiento de contraflujo se ha montado un ventilador en la salida del tejado de la torre. Este ventilador arrastra o induce el flujo de aire hacia dentro al interior de la torre de enfriamiento a través de una pared lateral o unas paredes laterales opuestas de la torre. El agua u otro líquido de evaporación para ser enfriado es bombeado hacia la parte superior de la estructura de la torre de enfriamiento y es distribuido a través de una serie de toberas de pulverización. Estas toberas de pulverización emiten un pulverizado de agua difuso a través de la parte superior de un medio de relleno. Tal medio de relleno comprende típicamente un paquete de hojas de plástico paralelas separadas a través de cada una de las cuales el pulverizado de agua es dispersado y pasado hacia abajo por gravedad. La gran área de la superficie a través de la cual el agua es dispersada sobre tales hojas la lleva a enfriarse por el flujo de aire inducido dirigido entre las hojas. El agua fría es recogida en un sumidero y después pasada a través del sistema de enfriamiento deseado, en donde será calentada y después bombeada de vuelta a la torre de enfriamiento.
Una unidad de intercambio de calor indirecto está dispuesta debajo del paquete de hojas de relleno. Tal unidad está típicamente compuesta por unos conductos de intercambio de calor ondulados o serpentines. El fluido caliente para ser enfriado entra en los conductos del intercambiador de calor a través de un tubo colector de entrada en el borde inferior o del fondo de los conductos con el fluido frío que sale de los conductos a través de un tubo colector que une los extremos superiores de los conductos. Alternativamente, un vapor para ser condensado entra en la parte superior de los conductos y a medida que se desplaza hacia abajo a través de los conductos se va condensando y licuando y sale por el tubo colector del fondo.
Tal aparato de torre de enfriamiento que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1 se muestra en la Patente de EEUU 4.683.101. El enfriamiento es proporcionado por el enfriamiento sensible procedente del pulverizado de agua sobre el lado exterior de los conductos. El aire de enfriamiento puede o no puede fluir a través de la unidad de intercambio de calor indirecto.
De vez en cuando, tal como durante los meses que hace frío, se desea hacer funcionar tales torres de enfriamiento en un modo seco sin el uso de agua o de otros fluidos que sean pulverizados hacia abajo a través de la sección de relleno de intercambio de calor directo. En tal disposición sería deseable abrir los lados de una torre de enfriamiento contiguos a la sección de enfriamiento indirecto para la entrada del flujo de aire. Tal disposición optimizaría el funcionamiento del intercambiador de calor de aire enfriado no por evaporación.
También se conocen las torres de enfriamiento con un tinglado del serpentín, que constan de una torre de enfriamiento con el intercambiador de calor directo por evaporación con una sección de llenado situada directamente encima de una sección de enfriamiento indirecto no ventilado o del serpentín. Poco del aire para no ser enfriado es arrastrado a través de la sección indirecta. Tales tinglados del serpentín tienen poca o ninguna capacidad de enfriamiento cuando son hechos funcionar sin que el pulverizado de agua que fluye hacia abajo sobre la sección de enfriamiento directo o de relleno. Tal limitación en el funcionamiento de la torre limita la aplicación y utilidad de tales torres ya que típicamente no pueden ser hechas funcionar en seco como durante los meses de invierno en climas fríos. Además, la calidad de funcionamiento en modo húmedo máximo del serpentín o sección indirecta está limitada ya que no entra aire en esta sección de la torre de enfriamiento. El diseño de la torre de enfriamiento del tinglado del serpentín es tal que esta sección está cerrada a la entrada de aire. En tal disposición sería deseable abrir los lados de una torre de enfriamiento contigua a la sección de enfriamiento indirecto a la entrada de aire. Tal disposición optimizaría la calidad de funcionamiento del intercambiador de calor del aire enfriado no por evaporación. Con referencia ahora a la Figura 3, la cual muestra una sección de la torre de enfriamiento de la Figura 1, están dispuestos una cubierta deslizante 125 o un panel desmontable, los cuales pueden ser desplazados para cubrir la entrada de aire 149 o la sección de entrada de relleno 139. La cubierta 125 puede ser desplazada manualmente o por control motriz.
En el documento US-3.923.935 se describe una torre de enfriamiento de la técnica anterior.
Compendio de la invención
De acuerdo con la presente invención se ha dispuesto una torre de enfriamiento de tiro mecánico reivindicada en la reivindicación 1. La torre comprende una entrada de aire y una salida de aire. Está dispuesto un conjunto de pulverización de líquido adaptado para pulverizar un líquido hacia abajo entre la entrada de aire y la salida de aire. Un conjunto de hojas de relleno está montado debajo del conjunto de pulverización de líquido para proporcionar el enfriamiento directo del pulverizado líquido que fluye hacia abajo sobre el conjunto de las hojas de relleno.
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Un conjunto de intercambio de calor indirecto está montado debajo del conjunto de las hojas de relleno. El conjunto de intercambiador de calor indirecto usualmente comprende una serie de serpentines, una colección de placas u otro conjunto de transferencia de calor indirecto de tipo cerrado. El conjunto de intercambio de calor indirecto está adaptado para recibir un fluido para ser enfriado y para descargar el fluido después de ser enfriado. Alternativamente, el conjunto de intercambio de calor indirecto puede recibir un vapor para ser condensado.
En un lado de la torre de enfriamiento está dispuesta una primera entrada de aire. En una realización la primera entrada de aire está situada debajo del conjunto de hojas de relleno. Un primer conjunto de cierre está provisto de la primera entrada de aire, por lo que la primera entrada de aire puede ser cerrada a la entrada de aire. Tal conjunto de cierre comprende usualmente una rejilla de ventilación o una cubierta desmontable. Una segunda entrada de aire de la torre de enfriamiento está dispuesta debajo de una superficie superior del conjunto de intercambio de calor indirecto. Un segundo conjunto de cierre está provisto de la segunda entrada de aire, por medio del cual la segunda entrada de aire puede ser cerrada a la entrada de aire. La segunda entrada de aire típicamente comprende un conjunto de rejilla de ventilación o un panel desmontable.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista lateral en la sección recta parcial de una torre de enfriamiento de acuerdo con una primera realización de la presente invención.
La Figura 2 es una vista lateral en la sección recta parcial de una torre de enfriamiento de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.
La Figura 3 es una vista lateral en la sección recta parcial de una torre de enfriamiento de acuerdo con una tercera realización de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Con referencia ahora a la Figura 1 de los dibujos, se muestra una torre de enfriamiento de forma general en 118 y comprende un recinto 112 del ventilador de salida que aloja un ventilador en él. La torre de enfriamiento 118 tiene una forma generalmente rectangular o cuadrada que comprende una superficie superior 116 y unas paredes extremas 120 y 122. El ventilador 114 induce un tiro hacia arriba y afuera del recinto 112 del ventilador de salida con el aire que es arrastrado hacia dentro desde la abertura 139 de la sección de relleno de la rejilla de ventilación de la torre de enfriamiento y desde la sección de entrada indirecta 149.
El agua de enfriamiento es recogida en un sumidero recogedor 124 y es bombeada hacia arriba por medio de la bomba 126 y la tubería 128. Tal agua de enfriamiento entra a continuación en el tubo de distribución 130, que se pulveriza hacia abajo fuera de las toberas de pulverización 132 sobre la sección de relleno o la sección 136 de enfriamiento directo. La sección de relleno 136 comprende una pluralidad de hojas de plástico que están apiladas o suspendidas dentro de la sección de enfriamiento directo de la torre de enfriamiento 118. Típicamente tales hojas están compuestas por un material plástico tal como cloruro de polivinilo o polipropileno, que tiene un patrón ondulado o estriado en ambos lados para ayudar en la pulverización hacia abajo y enfriamiento del agua que sale de las toberas de pulverización 132.
Una disposición de deflectores 159 se extiende hacia dentro desde las paredes extremas 120 y 122, así como también las paredes laterales de la torre de enfriamiento para asegurar que el agua que sale de la sección de relleno 136 se distribuya uniforme y completamente a lo largo del área expuesta del serpentín 142 de la sección de enfriamiento indirecto. Tal serpentín 142 comprende usualmente la pluralidad de las secciones del serpentín, cada una de las cuales se extiende, cuando la unidad está funcionando como un enfriador de fluido, desde un tubo colector 152 de entrada del serpentín, y que sale en un tubo colector 150 de salida del serpentín. Cuando la unidad está funcionando como un condensador el fluido entraría en el tubo colector 150 como un vapor que necesita condensarse. El líquido condensado saldría a través del tubo colector 152. En uno u otro caso el enfriamiento es realizado por el flujo de agua hacia abajo desde la sección de relleno 156 a lo largo de la sección 142 del serpentín.
La entrada 139 de la sección de relleno puede comprender una disposición de rejilla de ventilación, tal como la mostrada en la Figura 1, o unas cubiertas o caperuzas desmontables que pueden cerrar la entrada del aire que entra en la sección de la torre de enfriamiento debajo de la sección de relleno 136. Ésta es una opción dada por el operador de la torre de enfriamiento de elegir si se permite o no entrar a través de la sección de relleno de las rejillas de ventilación o abertura 139.
Además, la entrada de aire 149 incluye una rejilla de ventilación o un panel o cubierta similar, que puede cerrar la abertura 149 de entrada de aire a la entrada de aire. Esto da al operador de la torre de enfriamiento una opción de si se desea o no tal entrada de aire. En tal disposición sería deseable abrir los lados de una torre de enfriamiento contigua a la sección de enfriamiento indirecto para el flujo de entrada de aire. Tal disposición optimizaría la calidad de funcionamiento del intercambiador de calor no por evaporación del aire enfriado. Con referencia ahora a la Figura 3, la cual muestra una sección de la torre de enfriamiento de la Figura 1, está dispuesta una cubierta deslizante 125,
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la cual puede ser desplazada para cubrir una entrada de aire 149 o la sección 139 de la entrada de relleno. La cubierta 125 puede ser desplazada manualmente o por control motriz.
Se puede ver que en la realización mostrada en la Figura 1, virtualmente toda la entrada de aire 139 está situada debajo de la sección de relleno 136. Ésta puede ser una disposición opcional con la porción de la entrada de aire 139 en otras realizaciones que tienen permitido extenderse hacia arriba hacia y en el espacio lateral incluso con la parte de la sección de relleno 136.
De forma similar, se ve que la entrada de aire 149 está lateralmente alineada de modo que una mayoría de la entrada de aire 149 está situada debajo de la parte superior de la sección 142 de enfriamiento indirecto del serpentín.
Con referencia ahora a la Figura 2 de los dibujos, se muestra una torre de enfriamiento generalmente en 10, que comprende un recinto 12 del ventilador de salida, el cual aloja un ventilador 14 en él. Se ve que la superficie superior 16 comprende un tejado estructural de la torre de enfriamiento 10, con las paredes laterales 110 y la pared extrema 20 y 22 que comprenden una torre de enfriamiento 10 con una forma generalmente rectangular. Se ve que la sección 18 de la base es un soporte estructural de la torre de enfriamiento, con el sumidero 24 que recoge el agua procedente de la torre de enfriamiento y la bomba 26 que es utilizada para bombear hacia arriba el agua que ha de ser enfriada a través de la tubería 28 al tubo de distribución 30. Se ve que el tubo de distribución se extiende en el interior de los contenedores de distribución 34, con las toberas de pulverización 32 que se extienden desde el fondo del contenedor de distribución 34.
En la disposición de la torre de enfriamiento de flujo cruzado mostrada en la Figura 2 se muestran dos contenedores de distribución 34, con uno que está en la pared extrema o entrada de aire 20 y el otro que está en la pared extrema
o salida de aire 22. Como cada sección de la torre de enfriamiento es idéntica, solamente se describirá una. Se ve que el paquete de relleno 36 comprende una pluralidad de hojas de plástico suspendidas de las vigas 111 soportadas en los extremos con unas abrazaderas unidas a las paredes extremas 110. Cada una de las hojas del paquete de relleno 36 está compuesta por un material plástico tal como cloruro de polivinilo o polipropileno, que tienen un patrón generalmente ondulado y estriado a ambos lados para ayudar en la pulverización hacia abajo y enfriamiento del agua que sale de las toberas de pulverización 132. El eliminador de desviación 38 asegura que el agua de enfriamiento en la sección de relleno 36 no entre en la cámara 40 de entrada de aire, la cual está situada centralmente en la torre de enfriamiento 10. Generalmente, el eliminador de desviación 38 comprende una serie de rejillas de ventilación de plástico muy poco separadas.
Un conjunto 42 intercambiador de calor del serpentín está situado debajo de cada paquete de relleno 36. El fluido que ha de ser enfriado entra en la torre de enfriamiento 10 a través del conducto 58 y fluye hacia arriba a través del colector 54 y a través de las entradas 52 del colector en el interior de cada módulo 60 del conjunto del serpentín del intercambiador de calor 64 del serpentín. El líquido frío que ha pasado a través de los intercambiadores 42 de calor del serpentín, sale de cada módulo 60 del conjunto del serpentín a través de la salida 50 al interior del colector de salida 48 y sale de la torre de enfriamiento 10 a través del conducto de salida 44. En una realización alternativa se utilizaría un único módulo 60 del conjunto del serpentín. Alternativamente, cuando la unidad está funcionando como un condensador el fluido entra en el conducto 44 como un vapor que necesita condensarse. El líquido condensado saldría a través del conducto 58.
Se ve que el lado 37 de entrada de aire de la pared extrema 20 incluye las rejillas de ventilación 49. Tales rejillas de ventilación pueden ser sustituidas por un panel u otra pieza desmontable. No obstante, la función de las rejillas de ventilación 49 o del panel desmontable es la misma ya que la entrada de aire a través de la entrada de aire 37 puede estar permitida o cerrada, dependiendo de la operación prevista de la torre de enfriamiento 10. Se ha visto que la mayoría de las entradas de aire 37 y de rejillas de ventilación 49 están separadas lateralmente debajo de la parte superior del conjunto 42 del serpentín.
De forma similar, las rejillas de ventilación 39 de entrada de aire están situadas en la pared extrema 20 contigua a la sección de relleno 36. Tales rejillas de ventilación pueden ser sustituidas por un panel u otra pieza desmontable, pero la función es la misma, dependiendo de la operación prevista de la torre de enfriamiento 10. Tales rejillas de ventilación pueden estar cerradas o la pieza del panel insertada para cerrar la entrada de aire a través de la sección de entrada contigua a la sección 36 de relleno.
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    REIVINDICACIONES
    1. Una torre de enfriamiento (10, 118) de tiro mecánico que comprende:
    una entrada de aire y una salida de aire (12, 112);
    un conjunto de pulverización de líquido (32, 132) adaptado para pulverizar líquido hacia abajo entre la entrada de aire y la salida de aire (12, 112);
    un conjunto de hojas de relleno (36, 136) montado debajo del conjunto de pulverización de líquido (32, 132);
    un conjunto de intercambio de calor indirecto (42, 142) montado debajo del conjunto de hojas de relleno (36, 136), en donde el conjunto de intercambio de calor indirecto (42, 142) está adaptado para recibir un fluido para ser enfriado y para descargar el fluido después del enfriamiento, en donde la entrada de aire comprende:
    una entrada de aire (139) de la sección de relleno en un lado de la torre de enfriamiento; y
    una entrada de aire (149) de la sección indirecta en un lado de la torre de enfriamiento, en donde una mayoría de la entrada de aire (149) de la sección indirecta está situada debajo de una superficie superior del conjunto de intercambio de calor indirecto (42, 142), en donde la torre de enfriamiento comprende además:
    un segundo conjunto de cierre por medio del cual la entrada de aire (149) de la sección indirecta puede ser cerrada a la entrada de aire,
    caracterizada por que:
    dicha torre de enfriamiento (10, 118) comprende además un primer conjunto de cierre por medio del cual la entrada de aire (139) de la sección de relleno puede ser cerrada a la entrada de aire; y
    el conjunto de hojas de relleno (36, 136) es desmontable para el funcionamiento de la torre de enfriamiento sin funcionamiento del conjunto de pulverización de líquido (32, 132).
  2. 2.
    La torre de enfriamiento (10, 118) de la reivindicación 1, en donde el primer conjunto de cierre comprende un panel que puede estar instalado o desmontado del lado de la torre de enfriamiento.
  3. 3.
    La torre de enfriamiento (10, 118) de la reivindicación 1 ó 2, en donde el segundo conjunto de cierre comprende unas rejillas de ventilación (49) que pueden ser abiertas o cerradas.
  4. 4.
    La torre de enfriamiento (10, 118) de la reivindicación 1 ó 2, en donde el segundo conjunto de cierre comprende un panel (125) que puede ser instalado o desmontado del lado de la torre de enfriamiento.
  5. 5.
    La torre de enfriamiento (10) de cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de hojas de relleno (36) comprende dos secciones de relleno separadas, una sección de relleno es contigua a un lado de la torre de enfriamiento y la otra sección de relleno es contigua a un lado opuesto de la torre de enfriamiento.
  6. 6.
    La torre de enfriamiento (10) de cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de intercambio de calor
    (42) comprende dos secciones de intercambio de calor separadas, una sección de intercambio de calor es contigua a un lado de la torre de enfriamiento y la otra sección de intercambio de calor es contigua a un lado opuesto de la torre de enfriamiento.
  7. 7.
    La torre de enfriamiento (10) de cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de hojas de relleno (36) comprende dos secciones de relleno separadas, una sección de relleno es contigua a un lado de la torre de enfriamiento y la otra sección de relleno es contigua a un lado opuesto de la torre de enfriamiento, el conjunto de intercambio de calor indirecto (42) comprende dos secciones de intercambio de calor separadas, un sección de intercambio de calor es contigua a un lado de la torre de enfriamiento y la otra sección de relleno es contigua a un lado opuesto de la torre de enfriamiento, y la salida de aire (12) está situada encima y entre las dos secciones de relleno (36) separadas.
  8. 8.
    La torre de enfriamiento (10) de la reivindicación 7, en donde el flujo de aire es arrastrado a través de la sección de relleno (36) y hacia arriba afuera de la salida de aire (12).
  9. 9.
    La torre de enfriamiento (10) de la reivindicación 7 u 8, en donde el flujo de aire es arrastrado a través de las secciones de intercambio indirectas (42) y hacia arriba afuera de la salida de aire (12).
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