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一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法

申请号 CN202410094133.3 申请日 2024-01-23 公开(公告)号 CN117870405A 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 芜湖凯博环保科技股份有限公司; 发明人 张育仁; 帕提曼热扎克; 张光磊; 杨艳萍; 刘林;
摘要 本 发明 公开了一种可根据环境 温度 的 冷却塔 及调节方法,属于冷却塔节 水 技术领域。本发明中冷却塔内部设有双层布水单元,分别为平行分布的第二层布水单元和第一层布水单元;第二层布水单元和第一层布水单元之间设有冷凝区域,冷凝区域内设有沿冷却塔横截面布置的冷凝本体;冷凝本体上设有相互独立的湿热通道和干冷通道,湿热通道与冷却塔内部相连通,干冷通道与冷却塔上的冷空气进口相连,冷凝本体用于实现两股空气的交叉换 热处理 。本发明通过双层布水器以及冷凝设备的设置,能够在不同 环境温度 下,通过人工或者自动切换不同的工作模式,既能满足低温环境下冷凝节水的使用需求,又能在高温环境下提高 蒸发 换热效率,从而有效提高了冷却塔的运行效率和节能效果。
权利要求

1.一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
冷却塔(400)内部设有双层布单元,分别为沿轴向平行分布的第二层布水单元(480)和第一层布水单元(440);
第二层布水单元(480)和第一层布水单元(440)之间设有冷凝区域(430),冷凝区域(430)内设有沿冷却塔(400)横截面布置的冷凝本体(500);
冷凝本体(500)上设有相互独立的湿热通道和干冷通道(405),湿热通道与冷却塔(400)内部相连通,干冷通道(405)与冷却塔(400)下部的冷空气进口(460)相连,冷凝本体(500)用于实现两股空气的交叉换热处理
2.根据权利要求1的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
第二层布水单元(480)和第一层布水单元(440)分别通过不同的热水支管(402)与热水总管(401)相连;
和/或,第二层布水单元(480)和第一层布水单元(440)的热水支管(402)上分别设有第二布水(403)和第一布水阀(404)。
3.根据权利要求2的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
热水支管(402)上还设有温度表和压表;
和/或,第二布水阀(403)、第一布水阀(404)、温度表和压力表分别与控制模相连。
4.根据权利要求1的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
第二层布水单元(480)和第一层布水单元(440)的结构相同;
和/或,第一层布水单元(440)包括沿冷却塔(400)横截面分布的布水管,布水管上间隔设置有多个喷嘴,喷嘴用于向冷却塔(400)下部的填料单元(470)内喷洒热水;
和/或,喷嘴为可旋转雾化喷嘴
5.根据权利要求4的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
布水管不限于单层结构,当布水管为单层结构时,布水管为多个,多个布水管沿冷却塔(400)的径向间隔分布;
或者,当布水管为双层以上结构布置时,每层的多个布水管沿冷却塔(400)的径向间隔布置;
和/或,多层布水管呈交错布置。
6.根据权利要求5的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
多个位于同一横截面内的布水管通过主布水管与热水支管(402)相连通;
和/或,主布水管为环形管道结构,或者主布水管为框架结构,该框架结构内部具有相互连通的通道。
7.根据权利要求1的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
干冷通道(405)为两个,对称布置于冷凝本体(500)的横向两侧;
每个干冷通道(405)分别与对应侧的冷空气进口(460)相连。
8.根据权利要求1‑7任一项的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,冷凝本体(500)内部具有一换热腔室(501),换热腔室(501)上设有相连通的干冷通道(405);
冷凝本体(500)背离机(410)的一侧设有与冷却塔(400)内部相连通的湿热通道,且冷凝本体(500)靠近风机(410)的另一侧设有与冷却塔(400)内部相连通的出气通道。
9.根据权利要求8的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
所述换热腔室(501)背离风机(410)的一侧设有进气冷凝板(510),所述进气冷凝板(510)上设有与冷却塔(400)内部相连通的湿热通道;
和/或,所述进气冷凝板(510)采用多孔材料制作而成,此时湿热通道为多孔材料内部的孔隙通道。
10.根据权利要求8或9的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,所述换热腔室(501)靠近风机(410)的另一侧设有出气冷凝板(504),所述出气冷凝板(504)上设有与冷却塔(400)内部相连通的出气通道;
和/或,所述出气冷凝板(504)采用多孔材料制作而成,此时出气通道为多孔材料内部的孔隙通道。
11.根据权利要求8的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,其特征在于,
换热腔室(501)内部间隔设置有多个换热管(503),且每个换热管(503)均与干冷通道(405)相连通;
和/或,换热管(503)上设有与管外空间相连通的换热通道。
12.根据权利要求1‑11任一项的可根据环境温度调节工作模式的冷却塔的调节方法,其特征在于,
冷却塔(400)具有两种独立的工作模式,根据冷却塔(400)的出水温度不同,可以人为或自动切换至合适的工作模式,其具体包括:
(1)当冷却塔(400)的出水温度低于设定值时,符合冷凝条件,开启冷凝本体(500),并打开干冷通道(405)以及干冷通道(405)上的阀,干冷空气经干冷通道(405)进入冷凝本体(500)内,与经湿热通道进入冷凝本体(500)内的湿热空气进行交叉换热,湿热空气中的水蒸气经冷凝换热后凝聚成水滴回落至冷却塔(400)下部;
(2)当冷却塔(400)的出水温度高于设定值时,不再符合冷凝条件,关闭冷凝本体(500)以及干冷通道(405),同时开启第二层布水单元(480)和第一层布水单元(440)以及其相对应的阀门,通过双层布水实现冷却塔(400)内部的两次蒸发换热。

说明书全文

一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法

技术领域

[0001] 本发明属于冷却塔节技术领域,更具体地说,涉及一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法。

背景技术

[0002] 冷却塔是用水作为循环冷却剂,从系统中吸收热量排放至大气中,进行冷热交换产生蒸汽,蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热对流传热辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置,以保证系统的正常运行。而冷却塔布水器则是冷却塔中的关键部件,其主要作用是将水均匀地分布到冷却塔内填料上,增大水气接触界面,使一部分水汽化,带走热量,起到降低水温的作用。
[0003] 一般而言,冷却水通过进水管进入布水器流入布水管,然后通过布水管上的喷孔形成水流,洒在冷却塔的填料上。水附着填料表面成水膜状流动,增大了水气接触界面,空气在塔内与水流逆向流动进行热交换,使一部分水汽化,带走热量,起到降低水温的作用。
[0004] 冷却塔筒出口产生的羽雾是冷热空气接触后的正常物理变化,其主要产生在冬季以及梅雨季节。虽然对冷却塔的性能没有太大影响,但是随着环保要求的提高,对冷却塔的相关要求也相应的提高。冷却塔出风口羽雾对厂区作业及工作环境、道路交通安全等会带来不利影响,也会导致厂区装置区的设备腐蚀,并造成循环水的大量损失。
[0005] 为达到消雾目的,现有技术中已有探寻相关的一些解决方案,其中不乏在在冷却塔内布置冷凝模(或称消雾模块),通过对上行的湿热空气进行冷凝处理,从而达到消雾节水的效果。上述解决方案在以下中国专利文献中可以找到,如中国专利文献,申请号为2023110496074,公开了一种新型冷凝式消雾冷却塔,通过优化塔内的冷凝模块构造,减少液膜厚度,增大有效换热面积,提高综合传热系数来增加消雾节水的效果,有效解决了冷却塔中的冷凝模块消雾节水效果有限的问题。
[0006] 但是上述方案主要探索的是对于冷凝模块结构的改进,增大换热面积,从而优化冷凝效果,其干冷通道的冷却风从上百叶窗导入,一方面会破坏冷却塔内部原有的气体流场,影响冷却塔自身的蒸发换热效果;另一方面,若需要保障冷却塔底部百叶窗冷却风的正常进入,通常需要加大风机的动才能实现,此举无疑是增大了冷却塔能耗,不利于环保和推广使用。
[0007] 此外在夏季时,冷却塔出风口的羽雾现象由于外界温度较高的原因,已经大大弱化,此时需要通过上述冷凝模块实现消雾节水的手段已经无需进行。在环境温度较高的时候,需要考量的是冷却塔内部的蒸发换热效率问题。因此,设计一款可根据环境温度调节工作模式的冷却塔,具有非常重要的意义。

发明内容

[0008] 鉴于上述问题,本发明的目的之一在于提供一种可根据环境温度调节工作模式的冷却塔及调节方法,通过双层布水器以及冷凝设备的设置,能够在不同环境温度下,通过人工或者自动切换不同的工作模式,既能满足低温环境下冷凝节水的使用需求,又能在高温环境下提高蒸发换热效率,从而有效提高了冷却塔的运行效率和节能效果。
[0009] 为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
[0010] 第一方面,本申请提供了一种可根据环境温度的冷却塔,冷却塔内部设有双层布水单元,分别为沿轴向平行分布的第二层布水单元和第一层布水单元;第二层布水单元和第一层布水单元之间设有冷凝区域,冷凝区域内设有沿冷却塔
横截面布置的冷凝本体;
冷凝本体上设有相互独立的湿热通道和干冷通道,湿热通道与冷却塔内部相连
通,干冷通道与冷却塔上的冷空气进口相连,冷凝本体用于实现两股空气的交叉换热处理
[0011] 在上述第一方面的一种可能的实现中,第二层布水单元和第一层布水单元分别通过不同的热水支管与热水总管相连;和/或,第二层布水单元和第一层布水单元的热水支管上分别设有第二布水
第一布水阀;
在上述第一方面的一种可能的实现中,热水支管上还设有温度表和压力表;
和/或,第二布水阀、第一布水阀、温度表和压力表分别与控制模块相连。
[0012] 在上述第一方面的一种可能的实现中,第二层布水单元和第一层布水单元的结构相同;和/或,第一层布水单元包括沿冷却塔横截面分布的布水管,布水管上间隔设置有
多个喷嘴,喷嘴用于向冷却塔下部的填料单元内喷洒热水;
和/或,喷嘴为可旋转雾化喷嘴
[0013] 在上述第一方面的一种可能的实现中,布水管不限于单层结构,当布水管为单层结构时,布水管为多个,多个布水管沿冷却塔的径向间隔分布;或者,当布水管为双层以上结构布置时,每层的多个布水管沿冷却塔的径向间隔
布置;
和/或,多层布水管呈交错布置。
[0014] 在上述第一方面的一种可能的实现中,多个位于同一横截面内的布水管通过主布水管与热水支管相连通;和/或,主布水管为环形管道结构,或者主布水管为框架结构,该框架结构内部具
有相互连通的通道。
[0015] 在上述第一方面的一种可能的实现中,干冷通道为两个,对称布置于冷凝本体的横向两侧;每个干冷通道分别与对应侧的冷空气进口相连。
[0016] 在上述第一方面的一种可能的实现中,冷凝本体内部具有一换热腔室,换热腔室上设有相连通的干冷通道;冷凝本体背离风机的一侧设有与冷却塔内部相连通的湿热通道,且冷凝本体靠近
风机的另一侧设有与冷却塔内部相连通的出气通道。
[0017] 在上述第一方面的一种可能的实现中,换热腔室背离风机的一侧设有进气冷凝板,进气冷凝板上设有与冷却塔内部相连通的湿热通道;和/或,进气冷凝板采用多孔材料制作而成,此时湿热通道为多孔材料内部的孔隙
通道。
[0018] 在上述第一方面的一种可能的实现中,换热腔室靠近风机的另一侧设有出气冷凝板,出气冷凝板上设有与冷却塔内部相连通的出气通道;和/或,出气冷凝板采用多孔材料制作而成,此时出气通道为多孔材料内部的孔隙
通道。
[0019] 在上述第一方面的一种可能的实现中,换热腔室内部间隔设置有多个换热管,且每个换热管均与干冷通道相连通;和/或,换热管上设有与管外空间相连通的换热通道;
和/或,换热通道为换气孔,换气孔至少布置于换热管的部分外表面;
和/或,换热通道为格栅式镂空结构或者回形槽状结构。
[0020] 第二方面,本申请提供了一种可根据环境温度的冷却塔调节方法,冷却塔具有两种独立的工作模式,根据不同环境温度,可以人为或自动切换至合适的工作模式,其具体包括:当冷却塔的出水温度低于设定值时,符合冷凝条件,开启冷凝本体,并打开干冷通
道以及干冷通道上的阀,干冷空气经干冷通道进入冷凝本体内,与经湿热通道进入冷凝本体内的湿热空气进行交叉换热,湿热空气中的水蒸气经冷凝换热后凝聚成水滴回落至冷却塔下部;
当冷却塔的出水温度高于设定值时,不再符合冷凝条件,关闭冷凝本体以及干冷
通道,同时开启第二层布水单元和第一层布水单元以及其相对应的阀门,通过双层布水实现冷却塔内部的两次换热蒸发。
[0021] 这里非常宽泛地列出了本发明的一些具体实施例,目的是为了更好的理解其详细描述,更好的认识到本发明的技术贡献。当然,这里还有一些将在下文描述的本发明的附加实施例,这些实施例将成为附加的权利要求的主题。
[0022] 在这方面,在详细说明本发明的至少一个实施例之前,应该明确,本发明并不限定所申请的具体结构以及说明书附图中所表述或图示的构件的布置。本发明可以有实施例之外的其它实施例,并且可以通过多种方式进行实践和实现。同样,这里使用的措词和术语以及摘要仅是为了描述需要,不能看作是对发明的限定。
[0023] 因此,本领域技术人员应该明白,本公开基于的这个概念可以很容易地作为实现本发明的多个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此,应该认为权利要求包括了所有不脱离本发明的精神和范围的等同物。
[0024] 相比于现有技术,本发明的有益效果为:(1)本发明通过双层布水器以及冷凝设备的设置,使得冷却塔具有两种工作模式,
即在不同的环境温度下,通过人为或自动控制,切换至合适的工作模式,以达到最优、最节能的节水效果或者蒸发换热效果,最大限度地提高收水率以及冷却塔的预期效率,以达到低能耗、高效率的目的。
[0025] (2)本发明中能既能够实现对上升的湿热空气的冷凝处理,达到消雾节能的目的,又能够保证冷却塔气体流动的正常进行,不影响冷却塔的蒸发换热效率,同时还能节省冷却设备的能耗,具有很好的经济性和实用性。
[0026] (3)由于塔外的冷空气相较于塔内冷凝本体处的湿热空气温度较低,本发明中利用温度差实现干冷空气的自吸式导入,全程无需额外消耗能源,能够实现在节水消雾的同时,实现节能的目的。
[0027] (4)本发明冷却塔设计的换热系统,可根据季节、环境温度对节水模式做出合理的调整,以达到低能耗、高效率的目的。

附图说明

[0028] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:图1为本发明一些实施例提供的一种节水型冷却塔的主视结构示意图,该冷却塔
内设有冷凝区域,且设有双层布水器;
图2为本发明一些实施例中提供的冷凝本体的立体结构示意图,其冷凝本体内部
形成一封闭式空腔,该封闭腔室内设有换热管,且换热管夹持设于两个多孔材料制作的冷凝板之间;
图3为图2中去除一侧挡板的结构示意图;
图4为本发明一些实施例中提供的冷凝本体的立体结构示意图,其冷凝本体内部
形成一封闭式空腔,冷凝本体的底板设有透气孔;
图5为本发明另一些实施例中提供的冷凝本体的立体结构示意图,其冷凝本体内
部空腔内间隔设有隔板,且底板上设有透气孔;
图6为图5的正视结构示意图;
图7为图6中B‑B截面剖视结构示意图;
图8为本发明另一些实施例中提供的冷凝本体的立体结构示意图,其冷凝本体内
部空腔内间隔设有换气管道,且底部为敞口结构;
图9为本发明实施例中冷凝本体底板进气通道的不同结构,其中(a)中进气通道为
网格状结构,(b)中进气通道为格栅式结构,(c)中进气通道为多边形镂空结构,(d)中进气通道为透气孔结构。
[0029] 图中的标号为:400、冷却塔;401、热水总管;402、热水支管;403、上层补水控制阀;404、下层补水控制阀;405、干冷通道;406、干冷空气控制阀;410、风机;430、冷凝区域;440、第一层布水单元;450、填料单元;460、冷空气进口;470、集水池;480、第二层布水单元;
500、冷凝本体;501、换热腔室;502、隔板;503、换热管;504、出气冷凝板;505、安装框架;510、进气冷凝板;511、换气孔;520、干冷空气进口;530、进口管;540、连接管。

具体实施方式

[0030] 为进一步了解本发明的内容,结合附图对本发明作详细描述。
[0031] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。实施例
[0033] 第一方面,本申请实施例提供了一种可根据环境温度的冷却塔,冷却塔400包括一个或多个室内空间,用于排放产生的湿热蒸汽。冷却塔400内部设有双层布水单元,分别为沿轴向平行分布的第二层布水单元480和第一层布水单元440,双层布水器的结构设计,有利于提升冷却塔400的蒸发换热效率。
[0034] 在第二层布水单元480和第一层布水单元440之间设有冷凝区域430,冷凝区域430内设有沿冷却塔400横截面布置的冷凝本体500,用于拦截上升的湿热蒸汽,并对其进行冷凝处理。冷凝本体500上设有相互独立的湿热通道和干冷通道405,湿热通道与冷却塔400内部相连通,用于向冷凝本体500内输送湿热空气;干冷通道405与冷却塔400上的冷空气进口460相连,用于将塔外的冷空气输送至冷凝本体500内。冷凝本体500用于实现两股空气的交叉换热处理。冷凝本体500用于对湿热蒸汽进行冷凝换热,使得从室内空间排出的湿热蒸汽得到冷却并发生冷凝反应,产生的冷凝液体回落至冷却塔400下部,而原本湿热蒸汽转换为室内空间的干饱和气流,并经风机410处排出至塔外。
[0035] 需要说明的是,由于塔外的冷空气相较于塔内冷凝本体500处的湿热空气温度较低,利用温度差实现干冷空气的自吸式导入,全程无需额外消耗能源,能够实现在节水消雾的同时,实现节能的目的。现有技术中的冷凝设备中的冷却介质通常是利用体或者增大风机410的功率来实现对冷却介质的输送,额外增加了系统的能耗。现有技术中在冷却塔400内部设冷凝设备的惯常思路是,在冷却塔400的上部增设百叶窗,再通过上部的百叶窗将冷空气引入,此举不仅容易对冷却塔400内部的气体流场造成干扰,影响冷却塔400的蒸发换热效率,同时还需要额外增加能源消耗,不利于节能环保。
[0036] 在一些可实现的实施例中,第二层布水单元480和第一层布水单元440分别通过不同的热水支管402与热水总管401相连,供给热水总管401的水,在此称为进水,在一些代表性的工业应用中温度范围可能是80°F 至120°F。虽然下面的实施例描述的是水,但不同的实施例可以使用其它流体,包括经过处理的水或其它液体,它们中的任何一种或全部在这里都称为水。
[0037] 在一些示例中,第二层布水单元480和第一层布水单元440的热水支管402上分别设有第二布水阀403和第一布水阀404,分别用于控制第二层布水单元480和第一层布水单元440的开启或关闭,以及布水管道内的流速。阀门则是控制水流量的关键部件,一般采用电磁阀电动阀等控制方式,可以根据需要调整流量大小。更进一步的,本实施例中热水支管402上还设有温度表和压力表,其中第二布水阀403、第一布水阀404、温度表和压力表分别与控制模块相连。通过控制模块可实现对双层布水单元的开闭控制以及流速调节等。
[0038] 可以理解的是,本实施例中第二层布水单元480和第一层布水单元440的结构可以相同,其中第一层布水单元440包括沿冷却塔400横截面分布的布水管,布水管上间隔设置有多个喷嘴,喷嘴用于向冷却塔400下部的填料单元470内喷洒热水。喷嘴是布水器的关键部件,通常采用孔径较小的喷嘴,可以形成细小的水滴,从而增加水的表面积,促进蒸发。喷嘴的材料一般是耐腐蚀和不锈等材质,提高其使用寿命。优选的是,本实施例中喷嘴为可旋转雾化喷嘴,进一步扩大喷洒面积,促进蒸发。
[0039] 需要说明的是,在一些示例中布水管不限于单层结构,当布水管为单层结构时,布水管为多个,多个布水管沿冷却塔400的径向间隔分布;或者,当布水管为双层以上结构布置时,每层的多个布水管沿冷却塔400的径向间隔布置,多层布水管呈交错布置,能够有效增大喷洒面积,提升蒸发效率。
[0040] 在一些可实现的实施例中,多个位于同一横截面内的布水管通过主布水管与热水支管402相连通,通过主布水管向各个布水管内进水,实现多方位的全面布水。其中主布水管为环形管道结构,或者主布水管为框架结构,该框架结构内部具有相互连通的通道,有利于提升布水的均匀性。
[0041] 需要说明的是,本实施例中双层布水器的安装形式有多种,常见的安装方式包括以下几种:1. 悬挂式安装:布水器通过吊挂系统安装于冷却塔400的顶部,由风道引向冷却
塔400内部,这种安装方式适用于小型和中型冷却塔。
[0042] 2. 立柜式安装:布水器直接安装在冷却塔400内部的墙壁上,由风道引向冷却塔400外部,这种安装方式适用于大型冷却塔。
[0043] 3. 嵌入式安装:布水器通过与冷却塔400内部底部或侧面相接的方式安装,由风道引向冷却塔400外部,这种安装方式适用于大型冷却塔,可以有效利用冷却塔400内部的空气流动。
[0044] 本实施例中布水器和冷凝本体500的安装应该考虑到冷却塔400的大小、使用环境、工作压力等多种因素,合理设计安装方式,确保布水器和冷凝本体500的正常运行,提高冷却蒸发效率以及收水效果。
[0045] 作为另一种示例,干冷通道405为两个,对称布置于冷凝本体500的横向两侧,其中每个干冷通道405分别与同侧的冷空气进口460相连,能够有效提升冷凝换热效率。这里的冷空气进口460为冷却塔400下部自带的百叶窗,冷空气就是从该处进入冷却塔400内部,从而实现对上方喷淋热水的冷却处理。一方面借助冷却塔400内部自带的百叶窗作为冷空气进口460,减少了额外的加工安装工序;另一方面还能够有效避免对冷却塔400内部空气流场造成影响。
[0046] 具体的,本实施例中冷凝本体500的横向两侧对称设有干冷空气进口520,干冷通道405输出端与干冷空气进口520相连。本实施例的冷凝设备既能够实现对上升的湿热空气的冷凝处理,达到消雾节能的目的,又能够保证冷却塔400内部气体流动的正常进行,不影响冷却塔400的蒸发换热效率,不会额外增加风机410的能耗,具有很好的经济性和实用性。
[0047] 在一些可实现的实施例中,冷凝本体500内部具有一换热腔室501,换热腔室501上设有与换热腔室501内部相连通的干冷通道405,其用于给换热腔室501内输送干冷空气。如图1中所示方位,本实施例中冷凝本体500背离风机410的一侧设有与换热腔室501内部相连通的湿热通道,其用于给换热腔室501内输送湿热空气,且冷凝本体500靠近风机410的另一侧设有与冷却塔400内部相连通的出气通道。两股空气在换热腔室501内交叉流动、进行接触式换热,换热后湿热空气温度降低,水蒸气凝结形成的冷凝水向下流动回收。经过冷凝本体500后的两股空气均匀混合、并进行换热冷凝后,降低了原本湿热空气中的湿度,再由风机410处排出至塔外,可实现消雾节水。
[0048] 在一些可实现的实施例中,换热腔室501背离风机410的一侧设有进气冷凝板510,进气冷凝板510上设有与冷却塔400内部相连通的湿热通道;该进气冷凝板510用于从底部封闭换热腔室501,且对冷却塔400内部上升的湿热空气进行拦截冷凝处理。换热腔室501靠近风机410的另一侧设有出气冷凝板504,出气冷凝板504上设有与冷却塔400内部相连通的出气通道;该出气冷凝板504用于从顶部封闭换热腔室501,且经换热腔室501冷凝换热后的湿热空气从出气通道排出。
[0049] 结合图2和图3所示,本实施例中进气冷凝板510和出气冷凝板504均采用多孔材料制作而成,此时湿热通道和出气通道为多孔材料内部的孔隙通道,湿热空气进入多孔材料的孔隙通道内进行多次碰撞后发生冷凝,能够起到更好的拦截和冷凝效果。同时,在换热腔室501内设换热管503,换热管503夹持设于两侧的冷凝板之间,两侧的冷凝板内嵌入安装框架505内。本实施例中换热管503的外表面均匀环绕设有多个换气孔511,用于向换热腔室501内部输入冷空气,并对两侧的冷凝板进行降温处理,增加冷凝效果。
[0050] 实践中多孔材料可采用泡沫金属或非金属泡沫,其中,泡沫金属为泡沫镍、泡沫、泡沫或泡沫铝合金中的任一种;非金属泡沫为过滤海绵、生化海绵、活性炭海绵或纤维海绵中的任一种。由于泡沫金属或非金属泡沫本身含有特殊的泡沫气孔结构,通过其独特的结构特点,使得制备的冷凝板具有密度小重量轻、比表面积大以及过滤透气的优点,有利于透出干空气,处理效率高,同时湿热空气在泡沫气孔中更易凝聚成大颗粒水珠。
[0051] 需要说明的是,在一些示例中,进气冷凝板510和出气冷凝板504还可以为网格结构或者格栅式结构;或者进气冷凝板510和出气冷凝板504的表面设有换气孔511。只要满足湿热空气能够穿透换热腔室501,并被冷空气冷凝处理即可。
[0052] 在一些示例中,如图6和图7所示,本实施例中换热腔室501内部间隔设置有多个隔板502,用于将换热腔室501分隔成多个独立空间;每个独立空间内部均与干冷通道405相连通,且干冷通道405用于给每个独立空间内输送干冷空气。具体的,本实施例中每个独立空间均设有与其内部相连通的进口管530,且同侧的进口管530通过连接管540与干冷通道405相连通。
[0053] 可以理解,本实施例中冷凝本体500背离风机410的一侧为敞口结构,冷凝本体500靠近风机410的另一侧为敞口结构,冷凝本体500沿冷却塔400的轴向两端,可以一端为敞口结构,另一端为设有与冷凝本体500外部(即冷却塔400内部)相连通的通道;也可以是冷凝本体500的两端都是敞口结构。
[0054] 在一些示例中,如图7所示,本实施例中换热腔室501内部间隔设置有多个换热管503,且每个换热管503均与干冷通道405相连通,湿热空气通过湿热通道进入换热腔室501内与换热管503内的干冷空气进行换热冷凝处理,若换热管503上未设有与管外相连通的换热通道,则湿热空气与管内的干冷空气进行不接触式换热冷凝。若换热管503上设有与管外空间相连通的换热通道,则干冷空气通过换热通道进入换热腔室501内与湿热空气进行接触式换热冷凝。
[0055] 在一些示例中,换热通道为换气孔511,换气孔511至少布置于换热管503的部分外表面,换热孔511的结构不限于圆形通孔结构,也可为椭圆形孔洞结构或者其它规则或者不规则的孔洞结构。优选的是,换热孔511均匀分布于换热管503的外表面,能够实现冷空气的均匀输出,输出气流较为平稳。可以理解的是,换热通道可以更换为格栅式镂空结构或者回形槽状结构。
[0056] 在一些示例中,如图9所示,本实施例中冷凝本体500的背离风机410的一侧设有底板510,底板510为网格结构或者格栅式结构或者底板510的表面设有换气孔511。需要说明的是,在另一些示例中,冷凝本体500的靠近风机410的一侧设有顶板,其中顶板与底板结构一样,也可以是网格结构或者格栅式结构或者顶板的表面设有换气孔511。
[0057] 为实现对干冷空气流速的控制,在一些示例中干冷通道405上设有控制阀,干冷通道405上设有压力表和温度表,以调节进入冷凝设备空气的速度和流量,进一步提高冷凝效率。还可以考虑在换热腔室501以及干冷通道405内设置高效的换热材料,以提高热交换效率,并定期对501以及干冷通道405进行清洗和维护,保证高效运行。冷凝设备可采用模块化设计,可以根据实际需求选择不同的组件,不仅可以降低成本,还方便设备的升级和改进。
[0058] 可以理解的是,本实施例中冷凝区域430内设有不少于一层的冷凝设备;当冷凝设备为单层结构布置时,单个冷凝设备的两端延伸至冷却塔400的横截面两端;或者,多个冷凝本体500呈单层排布,且沿冷却塔400的长度或宽度方向间隔布置。参考图2,当冷凝设备为双层以上结构布置时,每层的多个冷凝本体500沿冷却塔400的横截面间隔布置,多层冷凝本体500呈交错布置,能够有效提升冷凝换热效果,提高收水效率。
[0059] 在冷却塔400运行过程中,可以通过控制系统来调整冷却介质的流量、喷淋速度等参数,以达到最佳的冷却换热冷凝效果。通过这种方式,可以进一步降低能耗,提高冷凝换热效率。综上,本申请的冷凝设备和冷却塔设计科学合理,能够在工业生产和其他领域中发挥重要的作用,可以帮助用户降低运行成本,提高系统的整体效率。
[0060] 第二方面,本实施例提供了一种可根据环境温度的冷却塔调节方法,其中冷却塔400具有两种独立的工作模式,根据冷却塔400的出水温度不同,可以人为或自动切换至合适的工作模式,其具体包括:
当冷却塔400的出水温度低于设定值时,符合冷凝条件,开启冷凝设备,并打开干
冷通道405以及干冷通道405上的阀门,干冷空气经干冷通道405进入冷凝本体500内,与经湿热通道进入冷凝本体500内的湿热空气进行交叉换热,湿热空气中的水蒸气经冷凝换热后凝聚成水滴回落至冷却塔400下部。当启动冷凝消雾工作模式时,第一层布水单元440保持开启状态,第二层布水单元480保持关闭状态。通常当外界环境温度较低时,羽流现象较为明显,此时,需要开启冷凝模式,对湿热羽流进行冷凝收集,实现消雾节水的目的。
[0061] 当冷却塔400的出水温度高于设定值时,不再符合冷凝条件,关闭冷凝设备以及干冷通道405,同时开启第二层布水单元480和第一层布水单元440以及其相对应的阀门,通过双层布水实现冷却塔400内部的两次换热蒸发。此时,由于外界环境温度较高,冷却塔400产生的羽流较少,但是其内部的蒸发换热效率较低,开启双层布水后,能够大大增加冷却塔400的蒸发换热效率,在不同环境温度下,实现冷却塔400不同工作模式的切换,以满足冷却塔400的使用需求。本发明冷却塔400设计的换热系统,可根据季节、环境温度对节水模式做出合理的调整,以达到低能耗、高效率的目的。
[0062] 通过双层布水器以及冷凝本体500的设置,使得本实施例的冷却塔400具有两种工作模式,即在不同冷却塔400出水温度下,通过人为或自动控制,切换至合适的工作模式,以达到最优、最节能的节水效果或者蒸发换热效果,最大限度地提高收水率以及冷却塔400的预期效率,以达到低能耗、高效率的目的。
[0063] 此外,还可以在换热系统中设置控制模块、温度传感器、水温传感器、压差传感器、阀门等,结合环境干、湿温度以及集水池470温度的变化,当符合相应环境条件时,能够实现换热系统两种工作模式的自动切换,具有智能自动化、节约能耗、便于检修维护等优点。
[0064] 可以肯定,上述内容参照附图对系统的组成部件和运行进行了详细地、充分地描述。然而,下述讨论则更进一步地描述系统的一些实施例的运行模式。
[0065] 可以理解,在本申请实施例的相关附图中,可能以特定布置和/或顺序示出了一些结构特征。然而,应当理解的是,这样的特定布置和/或排序不是必需的。而是,在一些实施例中,这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来进行说明。另外,特定附图中所包含的结构特征并不意味着所有实施例都需要包含这样的特征,在一些实施例中,可以不包含这些特征,或者可以将这些特征与其他特征进行组合。
[0066] 在说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合实施例所描述的具体特征、结构或特性被包括在根据本申请实施例公开的至少一个范例实施方案或技术中。说明书中的各个地方的短语“在一个实施例中”的出现不一定全部指代同一个实施例。
[0067] 另外,在本说明书所使用的语言已经主要被选择用于可读性和指导性的目的并且可能未被选择为描绘或限制所公开的主题。因此,本申请实施例的公开旨在说明而非限制本文所讨论的概念的范围。
[0068] 本发明的许多特征和优点在详细说明中是显然的,因此,利用附加的权利要求来覆盖本发明的所有特征和优点都落入本发明的实质精神和范围内。进一步,因为很容易在技术上进行多种修改变形,所以不期望将本发明限定为的具体结构和运行方式,因此,所有可以采取的修改和等同物都落入本发明的范围。
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