JPH0634281A - 水の冷却方法及び冷水装置 - Google Patents
水の冷却方法及び冷水装置Info
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- JPH0634281A JPH0634281A JP21215392A JP21215392A JPH0634281A JP H0634281 A JPH0634281 A JP H0634281A JP 21215392 A JP21215392 A JP 21215392A JP 21215392 A JP21215392 A JP 21215392A JP H0634281 A JPH0634281 A JP H0634281A
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- JP
- Japan
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- water
- cooling
- cooled
- air
- hollow fiber
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水を効率よく冷却することを可能にして、冷
水装置を小型化する。 【構成】 中空糸2内に被冷却水を通過させるととも
に、該中空糸2を空気と接触させ、中空糸膜を通過して
その表面に滲み出た水を蒸発させることにより、中空糸
2内を通過する被冷却水を冷却する。また、本願発明に
かかる冷水装置は、内部に中空糸2を配設した冷却塔1
と、被冷却水3を冷却塔1に供給して中空糸2内を通過
させる被冷却水供給手段9と、空気を冷却塔1に供給し
て中空糸2と接触させる空気供給手段18とを備えてい
る。
水装置を小型化する。 【構成】 中空糸2内に被冷却水を通過させるととも
に、該中空糸2を空気と接触させ、中空糸膜を通過して
その表面に滲み出た水を蒸発させることにより、中空糸
2内を通過する被冷却水を冷却する。また、本願発明に
かかる冷水装置は、内部に中空糸2を配設した冷却塔1
と、被冷却水3を冷却塔1に供給して中空糸2内を通過
させる被冷却水供給手段9と、空気を冷却塔1に供給し
て中空糸2と接触させる空気供給手段18とを備えてい
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、水を効率よく冷却す
るための水の冷却方法及び該水の冷却方法を実施するた
めの冷水装置に関する。
るための水の冷却方法及び該水の冷却方法を実施するた
めの冷水装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
冷房装置などから排出される温水を冷却したりするため
の冷水装置としては、例えば、図3に示すような冷水装
置がある。この冷水装置においては、冷却塔51内に充
填材52が充填されており、充填材52の上方には、冷
却すべき水(被冷却水)を充填材52上に均一に分散さ
せるための散水手段(散水管)53が配設されている。
そして、散水手段53の上方には、飛沫(水滴)を分離
するためのエリミネータ55が配設されており、さら
に、エリミネータ55の上方には、空気を冷却塔51の
下部開口(空気入口)から吸い込んで冷却塔51に供給
する(導く)ための軸流ブロワーなどの送風手段56が
配設されている。
冷房装置などから排出される温水を冷却したりするため
の冷水装置としては、例えば、図3に示すような冷水装
置がある。この冷水装置においては、冷却塔51内に充
填材52が充填されており、充填材52の上方には、冷
却すべき水(被冷却水)を充填材52上に均一に分散さ
せるための散水手段(散水管)53が配設されている。
そして、散水手段53の上方には、飛沫(水滴)を分離
するためのエリミネータ55が配設されており、さら
に、エリミネータ55の上方には、空気を冷却塔51の
下部開口(空気入口)から吸い込んで冷却塔51に供給
する(導く)ための軸流ブロワーなどの送風手段56が
配設されている。
【0003】上記のように構成された従来の冷水装置に
おいては、空気が、送風手段56により、冷却塔51の
下部の空気入口54から吸い込まれて冷却塔51内を下
方から上方に通過する。一方、被冷却水は、散水手段5
3から充填材52上に分散供給されて冷却塔51内を上
方から下方に流下する。そして、上昇する空気と流下す
る被冷却水とが冷却塔51内で向流接触し、被冷却水の
一部が蒸発して被冷却水から蒸発潜熱が奪われることに
より、被冷却水の温度が低下する。
おいては、空気が、送風手段56により、冷却塔51の
下部の空気入口54から吸い込まれて冷却塔51内を下
方から上方に通過する。一方、被冷却水は、散水手段5
3から充填材52上に分散供給されて冷却塔51内を上
方から下方に流下する。そして、上昇する空気と流下す
る被冷却水とが冷却塔51内で向流接触し、被冷却水の
一部が蒸発して被冷却水から蒸発潜熱が奪われることに
より、被冷却水の温度が低下する。
【0004】従来の冷水装置は、上記のようにして充填
材52の表面を流れる被冷却水と空気とを接触させるこ
とにより被冷却水を冷却するものであり、冷却塔への被
冷却水や空気の供給量を調整することにより冷却能力が
制御される。
材52の表面を流れる被冷却水と空気とを接触させるこ
とにより被冷却水を冷却するものであり、冷却塔への被
冷却水や空気の供給量を調整することにより冷却能力が
制御される。
【0005】ところが、上記のような充填材を用いた従
来の冷水装置においては、被冷却水と空気との接触の効
率は、充填材の比表面積の大きさに支配されるため、装
置を小型化するには充填材の比表面積を大きくする必要
がある。しかし、圧力損失などとの関係で、充填材の比
表面積を大きくするにも限界があり、装置を小型化する
(すなわち、冷却塔の平面面積を小さくする)にも限界
がある。
来の冷水装置においては、被冷却水と空気との接触の効
率は、充填材の比表面積の大きさに支配されるため、装
置を小型化するには充填材の比表面積を大きくする必要
がある。しかし、圧力損失などとの関係で、充填材の比
表面積を大きくするにも限界があり、装置を小型化する
(すなわち、冷却塔の平面面積を小さくする)にも限界
がある。
【0006】それゆえ、装置をさらに小型化することが
可能な水の冷却方法及びそれを実施することが可能な冷
水装置への要求が増大するに至っている。
可能な水の冷却方法及びそれを実施することが可能な冷
水装置への要求が増大するに至っている。
【0007】本願発明は、上記の要求に応えるものであ
り、水を効率よく冷却することが可能な水の冷却方法
と、該水の冷却方法を実施するための冷水装置を提供す
ることを目的とする。
り、水を効率よく冷却することが可能な水の冷却方法
と、該水の冷却方法を実施するための冷水装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の水の冷却方法は、中空糸内に被冷却水を
通過させるとともに、該中空糸を空気と接触させ、中空
糸膜を通過してその表面に滲み出た水を蒸発させること
により、中空糸内を通過する被冷却水を冷却するように
したことを特徴とする。
に、本願発明の水の冷却方法は、中空糸内に被冷却水を
通過させるとともに、該中空糸を空気と接触させ、中空
糸膜を通過してその表面に滲み出た水を蒸発させること
により、中空糸内を通過する被冷却水を冷却するように
したことを特徴とする。
【0009】また、本願発明の冷水装置は、内部に中空
糸を配設した冷却塔と、被冷却水を冷却塔に供給して中
空糸内を通過させる被冷却水供給手段と、空気を冷却塔
に供給して中空糸と接触させる空気供給手段とを具備す
ることを特徴とする。
糸を配設した冷却塔と、被冷却水を冷却塔に供給して中
空糸内を通過させる被冷却水供給手段と、空気を冷却塔
に供給して中空糸と接触させる空気供給手段とを具備す
ることを特徴とする。
【0010】
【作用】中空糸の内部を被冷却水が通過すると、中空糸
膜から被冷却水が滲み出し、中空糸の外側の空気と接触
してその一部が蒸発することにより、被冷却水が冷却さ
れる。そして、このとき、中空糸(膜)の表面積が、例
えば、6000m2/m3と大きく、中空糸(膜)の表面
に滲み出した水が効率よく速やかに蒸発するため、被冷
却水を速やかに冷却することが可能になる。
膜から被冷却水が滲み出し、中空糸の外側の空気と接触
してその一部が蒸発することにより、被冷却水が冷却さ
れる。そして、このとき、中空糸(膜)の表面積が、例
えば、6000m2/m3と大きく、中空糸(膜)の表面
に滲み出した水が効率よく速やかに蒸発するため、被冷
却水を速やかに冷却することが可能になる。
【0011】
【実施例】以下、本願発明の実施例を図に基づいて説明
する。図1は、本願発明の一実施例にかかる冷水装置
(実験装置)を示す図である。この実施例の冷水装置に
おいては、冷却塔1内に中空糸(中空糸モジュール)2
が配設されている。なお、この実施例では、中空糸2と
して、東洋紡績(株)製の酢酸セルロース製中空糸(外
径230μm,内径200μm,ポア径約7nm相当)を
13200本使用した有効中空糸長252mm,膜面積
2.1m2の中空糸モジュール)を用いており、その表
面積については、6000m2/m3という測定値が得ら
れている。
する。図1は、本願発明の一実施例にかかる冷水装置
(実験装置)を示す図である。この実施例の冷水装置に
おいては、冷却塔1内に中空糸(中空糸モジュール)2
が配設されている。なお、この実施例では、中空糸2と
して、東洋紡績(株)製の酢酸セルロース製中空糸(外
径230μm,内径200μm,ポア径約7nm相当)を
13200本使用した有効中空糸長252mm,膜面積
2.1m2の中空糸モジュール)を用いており、その表
面積については、6000m2/m3という測定値が得ら
れている。
【0012】また、冷却塔1の上部には、被冷却水3
を、恒温水槽4から中空糸(中空糸モジュール)2に供
給するための給水管5が接続されている。さらに、給水
管5には、温度計6、流量計7、流量調節バルブ8、被
冷却水供給ポンプ(被冷却水供給手段)9が配設されて
いる。そして、冷却塔1の下部には、冷却塔1で冷却さ
れた水を通過させるための冷却水管10が接続され、冷
却水管10には、温度計11が取り付けられている。
を、恒温水槽4から中空糸(中空糸モジュール)2に供
給するための給水管5が接続されている。さらに、給水
管5には、温度計6、流量計7、流量調節バルブ8、被
冷却水供給ポンプ(被冷却水供給手段)9が配設されて
いる。そして、冷却塔1の下部には、冷却塔1で冷却さ
れた水を通過させるための冷却水管10が接続され、冷
却水管10には、温度計11が取り付けられている。
【0013】また、冷却塔1の下部には、空気を供給す
るための空気供給管12が接続されている。さらに、空
気供給管12には、乾球温度計13、湿球温度計14、
流量計15、流量調節バルブ16、空気供給管12をそ
の中に浸漬させて供給する空気の温度を所定の温度に調
節するための恒温水槽17、及びエアポンプ(空気供給
手段)18が配設されている。なお、空気供給管12
の、上記恒温水槽17に浸漬される部分には、熱伝導率
の高い銅管12aが使用されている。
るための空気供給管12が接続されている。さらに、空
気供給管12には、乾球温度計13、湿球温度計14、
流量計15、流量調節バルブ16、空気供給管12をそ
の中に浸漬させて供給する空気の温度を所定の温度に調
節するための恒温水槽17、及びエアポンプ(空気供給
手段)18が配設されている。なお、空気供給管12
の、上記恒温水槽17に浸漬される部分には、熱伝導率
の高い銅管12aが使用されている。
【0014】上記のように構成された冷水装置を用い
て、冷却塔1(塔高0.25m)への空気流量を35
(l/min),40(l/min),50(l/min)と
し、これらの各空気流量において、被冷却水流量を0.
050(l/min),0.075(l/min),0.10
0(l/min)と変えて実験を行った。
て、冷却塔1(塔高0.25m)への空気流量を35
(l/min),40(l/min),50(l/min)と
し、これらの各空気流量において、被冷却水流量を0.
050(l/min),0.075(l/min),0.10
0(l/min)と変えて実験を行った。
【0015】なお、実験は、被冷却水入口温度が37℃
前後、湿球温度が27℃前後で定常になってから行い、
そのときの被冷却水の出口温度及び空気の乾球温度を測
定し、総括移動容量係数K0Gaを求めた。
前後、湿球温度が27℃前後で定常になってから行い、
そのときの被冷却水の出口温度及び空気の乾球温度を測
定し、総括移動容量係数K0Gaを求めた。
【0016】このようにして行った実験の条件及び結果
を表1,表2,表3に示す。
を表1,表2,表3に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】なお、表1,表2,表3において、G,G
m,L,Lm,t1,t0,Td,TW,K0Gaは、それぞ
れ、 G : 空気の体積流量(l/min) Gm : 空気の質量速度(kg/m2・hr) L : 被冷却水の体積流量(l/min) Lm : 被冷却水の質量速度(kg/m2・hr) t1 : 被冷却水の入口温度(℃) t0 : 被冷却水の出口温度(℃) Td : 空気の乾球温度(℃) TW : 空気の湿球温度(℃) K0Ga : 総括移動容量係数(kcal/m3・hr・Δ
i) を示している。
m,L,Lm,t1,t0,Td,TW,K0Gaは、それぞ
れ、 G : 空気の体積流量(l/min) Gm : 空気の質量速度(kg/m2・hr) L : 被冷却水の体積流量(l/min) Lm : 被冷却水の質量速度(kg/m2・hr) t1 : 被冷却水の入口温度(℃) t0 : 被冷却水の出口温度(℃) Td : 空気の乾球温度(℃) TW : 空気の湿球温度(℃) K0Ga : 総括移動容量係数(kcal/m3・hr・Δ
i) を示している。
【0021】また、図2は、上記実施例における空気の
質量速度に対する総括移動容量係数K0Gaの関係を示す
線図である。なお、比較のため、図2に、従来の充填材
を用いた大型の冷水装置についてのデータをあわせて示
す。
質量速度に対する総括移動容量係数K0Gaの関係を示す
線図である。なお、比較のため、図2に、従来の充填材
を用いた大型の冷水装置についてのデータをあわせて示
す。
【0022】表1及び図2に示すように、上記実施例の
冷水装置を用いて実験(運転)を行った場合、空気の質
量速度の増加に比例して、総括移動容量係数K0Gaも増
加していることがわかる。
冷水装置を用いて実験(運転)を行った場合、空気の質
量速度の増加に比例して、総括移動容量係数K0Gaも増
加していることがわかる。
【0023】なお、上記実施例の条件における、総括移
動容量係数K0Gaの値は約10000〜35000kcal
/m3・hr・Δiであり、表3の実験番号9の条件
(すなわち、被冷却水の体積流量=0.090(l/mi
n),空気の体積流量=50(l/min))で、総括移動
容量係数K0Gaの値が最大(K0Ga=34830kcal/
m3・hr・Δi)がえられた。
動容量係数K0Gaの値は約10000〜35000kcal
/m3・hr・Δiであり、表3の実験番号9の条件
(すなわち、被冷却水の体積流量=0.090(l/mi
n),空気の体積流量=50(l/min))で、総括移動
容量係数K0Gaの値が最大(K0Ga=34830kcal/
m3・hr・Δi)がえられた。
【0024】一方、従来の充填材を用いた大型の冷水装
置においては、図2に示すように、総括移動容量係数K
0Gaは数千(kcal/m3・hr・Δi)程度であり、上
記実施例の冷水装置の数分の一と小さく、また、空気の
質量速度の増加に対する総括移動容量係数K0Gaの増加
の割合も小さいことがわかる。
置においては、図2に示すように、総括移動容量係数K
0Gaは数千(kcal/m3・hr・Δi)程度であり、上
記実施例の冷水装置の数分の一と小さく、また、空気の
質量速度の増加に対する総括移動容量係数K0Gaの増加
の割合も小さいことがわかる。
【0025】なお、上記実施例の冷水装置においては、
空気の供給量が50(l/min)(3710kg/m2・
hr)を越えると、空気が中空糸膜内に入り、被冷却水
に気泡が生じてフラッディングを生じるおそれがあるた
め、空気の供給量は、50(l/min)(3710kg
/m2・hr)以下であることが好ましい。また、被冷
却水の供給量が0.050(l/min)(3310kg
/m2・hr)未満になると、偏流が生じて中空糸
(膜)の表面を均一に濡らすことができなくなり、空気
との接触が不十分になるため、被冷却水の供給量は、
0.050(l/min)(3310kg/m2・hr)以
上であることが好ましい。
空気の供給量が50(l/min)(3710kg/m2・
hr)を越えると、空気が中空糸膜内に入り、被冷却水
に気泡が生じてフラッディングを生じるおそれがあるた
め、空気の供給量は、50(l/min)(3710kg
/m2・hr)以下であることが好ましい。また、被冷
却水の供給量が0.050(l/min)(3310kg
/m2・hr)未満になると、偏流が生じて中空糸
(膜)の表面を均一に濡らすことができなくなり、空気
との接触が不十分になるため、被冷却水の供給量は、
0.050(l/min)(3310kg/m2・hr)以
上であることが好ましい。
【0026】また、湿球温度TW及び、被冷却水の出口
温度t0を仮定することにより、(L/G)maxの値が与
えられるので、水を一定の温度範囲に冷却することが可
能な理論上の最大被冷却水量及び最小空気量の概算値が
求まる。その結果、被冷却水の供給量を約0.100
(l/min)以下にしなければ、空気の供給量が50
(l/min)(最大空気量)を越えてしまい、上述の条
件に適合しなくなる。また、空気の供給量を35(l/
min)未満にすると被冷却水の供給量が0.050(l
/min)(最小被冷却水量)を下回るので、上述の条件
に適合しなくなる。
温度t0を仮定することにより、(L/G)maxの値が与
えられるので、水を一定の温度範囲に冷却することが可
能な理論上の最大被冷却水量及び最小空気量の概算値が
求まる。その結果、被冷却水の供給量を約0.100
(l/min)以下にしなければ、空気の供給量が50
(l/min)(最大空気量)を越えてしまい、上述の条
件に適合しなくなる。また、空気の供給量を35(l/
min)未満にすると被冷却水の供給量が0.050(l
/min)(最小被冷却水量)を下回るので、上述の条件
に適合しなくなる。
【0027】このような理由から、上記実施例では、被
冷却水の供給量を0.050〜0.100(l/mi
n)、空気の供給量を35〜50(l/min)の範囲で変
化させた。
冷却水の供給量を0.050〜0.100(l/mi
n)、空気の供給量を35〜50(l/min)の範囲で変
化させた。
【0028】また、湿球温度TWの値のとり方により、
冷水塔の大きさが定まり、湿球温度TWを高くとれば、
冷却効率が悪くなり、設備が大きくなる。また、湿球温
度TWを低くとれば、例えば、夏期の運転条件下では能
力が不足し、過負荷の状態となる。そこで、上記実施例
ではこれらの点を考慮して、湿球温度TWを27℃前後
にとった。そして、湿球温度TWを27℃前後としたこ
とにともない、レンジ=5℃、アプローチ=4〜5℃の
条件から、被冷却水の入口温度t1を約37℃とした。
冷水塔の大きさが定まり、湿球温度TWを高くとれば、
冷却効率が悪くなり、設備が大きくなる。また、湿球温
度TWを低くとれば、例えば、夏期の運転条件下では能
力が不足し、過負荷の状態となる。そこで、上記実施例
ではこれらの点を考慮して、湿球温度TWを27℃前後
にとった。そして、湿球温度TWを27℃前後としたこ
とにともない、レンジ=5℃、アプローチ=4〜5℃の
条件から、被冷却水の入口温度t1を約37℃とした。
【0029】なお、本願発明の水の冷却方法及び冷水装
置は、上記実施例に限定されるものではなく、本願発明
の要旨の範囲内において、種々の応用や変形を加えるこ
とが可能である。
置は、上記実施例に限定されるものではなく、本願発明
の要旨の範囲内において、種々の応用や変形を加えるこ
とが可能である。
【0030】
【発明の効果】上述のように、本願発明の水の冷却方法
は、中空糸内に被冷却水を通過させるとともに、該中空
糸を空気と接触させ、中空糸膜を通過してその表面に滲
み出た水を蒸発させるようにしているので、表面積の大
きい中空糸膜の表面に滲み出した水(被冷却水)を空気
と接触させて速やかに蒸発させ、被冷却水を効率よく冷
却することができる。
は、中空糸内に被冷却水を通過させるとともに、該中空
糸を空気と接触させ、中空糸膜を通過してその表面に滲
み出た水を蒸発させるようにしているので、表面積の大
きい中空糸膜の表面に滲み出した水(被冷却水)を空気
と接触させて速やかに蒸発させ、被冷却水を効率よく冷
却することができる。
【0031】また、本願発明の冷水装置は、内部に中空
糸を配設した冷却塔と、被冷却水を冷却塔に供給して中
空糸内を通過させる被冷却水供給手段と、空気を冷却塔
に供給して中空糸と接触させる空気供給手段とを備えて
いるため、上記本願発明の水の冷却方法を確実に実施し
て、被冷却水を効率よく冷却することが可能になり、装
置の大幅な小型化を実現することが可能になる。したが
って、本願発明の冷水装置は、従来の冷水装置では設置
することができないような限られた狭いスペースに設置
すべき冷水装置として特に有意義である。
糸を配設した冷却塔と、被冷却水を冷却塔に供給して中
空糸内を通過させる被冷却水供給手段と、空気を冷却塔
に供給して中空糸と接触させる空気供給手段とを備えて
いるため、上記本願発明の水の冷却方法を確実に実施し
て、被冷却水を効率よく冷却することが可能になり、装
置の大幅な小型化を実現することが可能になる。したが
って、本願発明の冷水装置は、従来の冷水装置では設置
することができないような限られた狭いスペースに設置
すべき冷水装置として特に有意義である。
【図1】本願発明の一実施例にかかる冷水装置を示す断
面図である。
面図である。
【図2】本願発明の一実施例にかかる冷水装置における
空気の質量速度と総括移動容量係数K0Gaの関係を示す
線図である。
空気の質量速度と総括移動容量係数K0Gaの関係を示す
線図である。
【図3】従来の冷水装置を示す断面図である。
1 冷却塔 2 中空糸 3 被冷却水 5 給水管 9 被冷却水供給ポンプ(被冷却水供給手
段) 12 空気供給管 18 エアポンプ(空気供給手段)
段) 12 空気供給管 18 エアポンプ(空気供給手段)
Claims (2)
- 【請求項1】 中空糸内に被冷却水を通過させるととも
に、該中空糸を空気と接触させ、中空糸膜を通過してそ
の表面に滲み出た水を蒸発させることにより、中空糸内
を通過する被冷却水を冷却するようにしたことを特徴と
する水の冷却方法。 - 【請求項2】 内部に中空糸を配設した冷却塔と、被冷
却水を冷却塔に供給して中空糸内を通過させる被冷却水
供給手段と、空気を冷却塔に供給して中空糸と接触させ
る空気供給手段とを具備することを特徴とする冷水装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21215392A JPH0634281A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 水の冷却方法及び冷水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21215392A JPH0634281A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 水の冷却方法及び冷水装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0634281A true JPH0634281A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16617777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21215392A Withdrawn JPH0634281A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 水の冷却方法及び冷水装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0634281A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012002482A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | 地下変電所変電設備冷却システム取替方法 |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP21215392A patent/JPH0634281A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012002482A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | 地下変電所変電設備冷却システム取替方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |