專利名稱：復(fù)合冷卻式?jīng)鏊闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種循環(huán)熱水空氣冷卻器和新型收水器的復(fù)合冷卻式 涼水塔。
背景技術(shù)：
在很多的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，大量的水是用作冷卻介質(zhì)去冷卻生產(chǎn)設(shè)備和 產(chǎn)品的。冷卻水一般用量非常大，但使用后除了溫度升高，其他物理性狀 變化不大。因此過去曾經(jīng)采用直流供應(yīng)冷卻水的方式，但隨著工業(yè)化程度 的不斷強(qiáng)化，水資源越來越貧乏，為了節(jié)約用水，采用冷卻水循環(huán)利用的 技術(shù)，已經(jīng)得到普遍的使用。
對于循環(huán)水的使用，需要解決兩個問題 一是，要使已經(jīng)升高了的水 溫降低，以保持良好的冷卻效果；二是，雖然循環(huán)水每次使用后物理性狀
變化不大，但長時間使用后，由于水的蒸發(fā)損失，造成水中溶解物質(zhì)的濃 縮、空氣中粉塵的累積、微生物的滋生等問題，造成設(shè)備內(nèi)垢物沉積或?qū)?金屬設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。因此，為防止和減緩循環(huán)水造成設(shè)備內(nèi)垢物沉積或?qū)?金屬設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，必須對循環(huán)水的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持良好的水質(zhì)。 可見，降低循環(huán)水溫度、保持良好的循環(huán)水水質(zhì)，是一對相生相克的矛盾 共同體。從目前循環(huán)水的冷卻系統(tǒng)看，多數(shù)都是采用增加空氣與水的接觸 時間、接觸面積的方法，通過蒸發(fā)散熱和熱傳導(dǎo)方式把循環(huán)水溫度降低的， 這就難免造成水的蒸發(fā)損失，循環(huán)水中的溶解性物質(zhì)就不可避免地被濃縮， 以致造成循環(huán)水在設(shè)備中出現(xiàn)垢物沉積和腐蝕的現(xiàn)象。
目前，抑制循環(huán)水在設(shè)備中出現(xiàn)垢物沉積和腐蝕的現(xiàn)象，普遍采用投 加水質(zhì)穩(wěn)定劑的方法，在解決這些問題方面確實(shí)也使企業(yè)獲得了一定的成效。但實(shí)質(zhì)的問題似乎尚未緩解，成本高、污染重的問題正越來越凸顯出 來。因此，如何從根本上解決這些問題，也就越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。
涼水塔是循環(huán)水冷卻的關(guān)鍵設(shè)備，有自然通風(fēng)冷卻塔和機(jī)械通風(fēng)冷卻 塔。涼水塔的冷卻效率主要受空氣濕度和溫度的影響，是靠水的蒸發(fā)和熱 傳導(dǎo)來散熱，因此其對空氣和水的消耗量非常大。無論是采用什么樣的循 環(huán)水冷卻方式，通過增加空氣與水的接觸時間和面積是循環(huán)水冷卻的關(guān)鍵， 國內(nèi)比較成功的提高循環(huán)水系統(tǒng)冷卻效率的技術(shù)，都是圍繞涼水塔內(nèi)部的 填料、布水器的革新進(jìn)行的，并且取得了非常好的節(jié)能效果。但是，涼水 塔冷卻效率的提高，并沒有緩解循環(huán)水因蒸發(fā)損失，仍造成循環(huán)水內(nèi)溶解 性物質(zhì)濃縮而帶來的循環(huán)水的防腐、阻垢加劇的問題。
進(jìn)入涼水塔的空氣，在填料層與循環(huán)熱水充分接觸并進(jìn)行熱交換后， 空氣的溫度和濕度都大大增加，這時的空氣溫度幾乎與循環(huán)熱水的溫度一 致，空氣的濕度幾乎也達(dá)到了循環(huán)水溫度下的飽和濕度，實(shí)質(zhì)上循環(huán)水的 冷卻就是靠空氣與水充分接觸后，空氣的焓值升高，再排放到大氣中來帶 走循環(huán)水的熱量的。涼水塔是進(jìn)行循環(huán)水冷卻的重要場所，循環(huán)水的蒸發(fā) 損失，絕大部分是在這里發(fā)生的。涼水塔一般都設(shè)有收水器。收水器原本 是為了截留向涼水塔排風(fēng)口排出的濕熱空氣中凝結(jié)的水珠，起到節(jié)水效果 的部件，但收水器一般都設(shè)置在涼水塔的布水裝置和排風(fēng)口之間，與涼水 塔外界環(huán)境沒有任何接觸，處在一個既是等溫、等濕、又是相對絕熱的過 程中，那么從對空氣焓濕關(guān)系的分析，在涼水塔這個區(qū)間的濕熱空氣，是 不可能有水蒸汽產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象的，那么，收水器就不會聚結(jié)水蒸汽結(jié)露形 成的水珠，涼水塔排封口排出的濕熱空氣，不會因?yàn)槭账鞯拇嬖诙档?濕含量，或者說收水器并不能從根本上起到減少循環(huán)水蒸發(fā)損失的作用， 只是由于收水器的存在，使布水裝置淋水過程產(chǎn)生的和在涼水塔內(nèi)氣流紊 動作用產(chǎn)生的小水滴，在流經(jīng)收水器時能夠被截留下來，收水器在涼水塔中，充其量不過是減少r部分循環(huán)水的風(fēng)吹損失。涼水塔中的收水器，之 所以只能截留部分因風(fēng)吹形成的水滴，而不能聚結(jié)濕空氣中的水蒸氣，真 正起到更好的收水效果，關(guān)鍵在于收水器封閉于涼水塔之中，和外界沒有 進(jìn)行能量交換的途徑，只要打開收水器與外界進(jìn)行能量交換的通路，使其 擺脫相對等溫、等濕和絕熱的狀態(tài)，就一定能夠使收水器發(fā)揮出聚結(jié)水蒸 氣，使水蒸汽轉(zhuǎn)化成水珠，從而達(dá)到真正收到水的作用?；谶@種理論， 研發(fā)復(fù)合冷卻式?jīng)鏊募夹g(shù)方案是當(dāng)務(wù)之急。 發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)有循 環(huán)熱水空氣冷卻器和新型收水器的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊岳谡嬲鸬绞?水的效果，提高循環(huán)水的利用率，有效地利用了水資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種復(fù)合冷卻式 涼水塔，該涼水塔包括有涼水塔的循環(huán)熱水進(jìn)入口、涼水塔的布水裝置和 排風(fēng)口，其中該涼水塔的布水裝置和排風(fēng)口之間設(shè)有能夠與外界進(jìn)行能 量交換的收水器，在涼水塔的循環(huán)熱水進(jìn)入口設(shè)有循環(huán)熱水的空氣冷卻器。
本實(shí)用新型的效果是該涼水塔實(shí)施過程簡單，成本低廉，既可以通過 對舊涼水塔改造、也可以在新建的涼水塔中采用新型的收水器和空氣冷卻 器來實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的，實(shí)施的方式靈活，節(jié)水效果明顯。該復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?塔實(shí)施的預(yù)期效果良好，充分利用了循環(huán)熱水在各個冷卻階段與空氣進(jìn)行 熱交換的不同特點(diǎn)，不僅減少了原有涼水塔的設(shè)備能耗，更重要的是有效 地回收了空氣和循環(huán)熱水進(jìn)行熱交換后的水蒸氣，使涼水塔的蒸發(fā)損失可 減低50%左右，隨著水資源緊張形勢的不斷加劇，必將呈現(xiàn)出良好的市場前


圖1新型的收水器結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為空氣冷卻器結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3為圖2的側(cè)視圖。 圖中
1、支撐管 2、收水翼片 3、冷卻介質(zhì)傳送通道
4、導(dǎo)風(fēng)裝置 5、散熱翼 6、循環(huán)熱水管
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例具體說明本實(shí)用新型的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊Y(jié)構(gòu)。 如圖1所示，本實(shí)用新型的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊闹黧w結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有涼水 塔的結(jié)構(gòu)沒有大的改變，只是在循環(huán)熱水進(jìn)入涼水塔前增設(shè)了對循環(huán)熱水
進(jìn)行空氣冷卻的空氣冷卻器；在涼水塔的布水裝置及排風(fēng)口之間用新型收 水器取代了舊有的收水器，所述循環(huán)熱水的空氣冷卻器連接在涼水塔的循 環(huán)熱水進(jìn)入口，能夠與外界進(jìn)行能量交換的收水器設(shè)置在涼水塔的布水裝 置和排風(fēng)口之間。包括有涼水塔的循環(huán)熱水空氣冷卻器以及設(shè)置在涼水塔 的布水裝置和排風(fēng)口之間的新型收水器。所述收水器包括有收水器的支撐 管l、散熱翼片2，所述支撐管1為形成傳送通道3的空心管，所述支撐管 1及散熱翼片2均采用耐腐蝕、熱傳導(dǎo)性能良好的金屬材料制作的。
所述散熱翼片2等間隔地固定在支撐管1的外周面上。所述空氣冷卻 器包括有循環(huán)熱水管6，在所述循環(huán)熱水管6外周面等間隔地固定連接有多 片散熱翼片5，散熱翼片5根據(jù)現(xiàn)場情況可設(shè)置為與循環(huán)熱水管6的中心軸 線的軸向分布，也可以設(shè)置為垂直于循環(huán)熱水管6的中心軸線的軸向分布。
在所述多片散熱翼片5的外緣設(shè)有熱風(fēng)疏導(dǎo)導(dǎo)風(fēng)裝置4。所述熱風(fēng)疏導(dǎo) 導(dǎo)風(fēng)裝置4為護(hù)套式的熱風(fēng)疏導(dǎo)護(hù)套。在不考慮熱風(fēng)問題時，也可以不加 熱風(fēng)疏導(dǎo)裝置4。
本實(shí)用新型提供的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊δ苁沁@樣實(shí)現(xiàn)的此涼水塔仍
保留現(xiàn)有涼水塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。首先在循環(huán)熱水進(jìn)入涼水塔前增設(shè)空氣冷卻 器，循環(huán)熱水進(jìn)入涼水塔前增設(shè)空氣冷卻器后，可使循環(huán)熱水在進(jìn)入涼水塔前通過空氣冷卻器先進(jìn)行第一步空氣冷卻， 一方面減低涼水塔的冷卻負(fù)荷， 另一方面降低涼水塔內(nèi)動設(shè)備的能耗。循環(huán)熱水進(jìn)入涼水塔前經(jīng)過的空氣 冷卻器，采用冬季供暖系統(tǒng)的散熱翼片5的組件方式，向循環(huán)水系統(tǒng)外界
散熱，所不同的是為了避免循環(huán)熱水所散發(fā)的熱量隨空氣流進(jìn)入涼水塔， 在空氣冷卻器的外部，附加一層護(hù)套式的導(dǎo)風(fēng)裝置4，把熱空氣疏導(dǎo)到?jīng)鏊?塔上部，避免了熱空氣進(jìn)入涼水塔而帶來的冷卻效率下降的可能。
其次，充分利用循環(huán)熱水經(jīng)涼水塔填料層與空氣的熱交換，使空氣的 焓值和濕度增加的特點(diǎn)，只是通過采用新型收水器降低濕空氣的溫度，促 使?jié)駸峥諝庵械乃羝Y(jié)成水，在新型收水器的作用下聚集后返回到循 環(huán)水系統(tǒng)當(dāng)中，從而達(dá)到節(jié)約循環(huán)水之目的。從涼水塔內(nèi)收水器的結(jié)構(gòu)和 布置位置看，降低收水器周圍濕熱空氣的濕度和溫度并不復(fù)雜，關(guān)鍵在于 打開收水器與外界進(jìn)行能量交換通道3，使其擺脫相對等溫、等濕和絕熱的 狀態(tài)，就一定能夠使收水器發(fā)揮出聚結(jié)水蒸氣，使水蒸汽轉(zhuǎn)化成水珠，從 而真正起到收水器的作用，這就是復(fù)合冷卻式?jīng)鏊谘h(huán)水冷卻系統(tǒng)新 呈現(xiàn)出來的又一個冷卻過程。
本涼水塔實(shí)施的關(guān)鍵，就是增設(shè)循環(huán)熱水的空氣冷卻器和設(shè)法降低收 水器周圍濕空氣的溫度。從目前多數(shù)收水器的構(gòu)造看，都是由等間距的收 水翼片與剛性棒材為支撐骨架組合而成，收水翼片和作為支撐骨架的棒材
一般都是非金屬材質(zhì)。因此將收水翼片2和支撐管1都改用導(dǎo)熱性能、耐
腐蝕性能良好的金屬材料或者其他材料，金屬的支撐管l由棒材改變?yōu)榭?心的管材，其截面形狀可以采用多種形狀，就可以為降低收水器周圍濕空 氣的溫度提供很好的條件。
在實(shí)施過程中，可以通過向作為收水器支撐管1的金屬或者導(dǎo)熱性能、 耐腐蝕性能良好的其他材料管材輸入冷卻介質(zhì)，再通過依附在這些管材上
的吸熱、收水翼片2來吸收濕熱空氣中的熱量，就可以使收水器周圍的空氣溫度得以降低，并且，因?yàn)槭账髦車臐駸峥諝鈨河谔幱陲柡蜖顟B(tài)， 溫度稍有降低，即可使?jié)駸峥諝庵械乃羝纬山Y(jié)露現(xiàn)象，起到很好的凝 結(jié)水蒸汽的作用，達(dá)到節(jié)水目的。作為新型收水器支撐管1的金屬管材， 形狀和大小可根據(jù)實(shí)際情況確定，其中輸入的冷卻介質(zhì)可以是冷空氣、冷 水也可以是其他制冷劑。新型的收水器和空氣冷卻器除了制造材料需要選 用耐腐蝕、熱傳導(dǎo)性能良好的金屬材料以外，制造的工藝簡單， 一般的金 屬結(jié)構(gòu)加工條件即可制造，新型收水器和空氣冷卻器的結(jié)構(gòu)在附圖中表示 的只是本實(shí)用新型的收水器和空氣冷卻器的結(jié)構(gòu)原理示意圖，具體實(shí)物可 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)成多種組合形式。
本涼水塔的特點(diǎn)在于濕熱空氣在流經(jīng)填料層上方與排風(fēng)口之間時，在 新型收水器的冷卻作用下，溫度下降，水蒸氣因結(jié)露凝聚，返回循環(huán)水系 統(tǒng)，在這個過程中，由于新型收水器的作用，濕空氣的溫度降低，空氣的 體積會減小，因此不會因?yàn)槭账鞯拇嬖谠斐赏L(fēng)設(shè)備能耗增加的問題。 同時，在夏季時，收水器所收集的水蒸汽凝結(jié)水的溫度與循環(huán)熱水溫度相 近，返回循環(huán)水系統(tǒng)后可能造成涼水塔處理負(fù)荷增加，但由于在循環(huán)熱水 進(jìn)入涼水塔之前，己經(jīng)增設(shè)了循環(huán)熱水的空氣冷卻器，從而使引起這個問 題的矛盾得以化解。這種新型涼水塔除了能夠有效降低循環(huán)水的冷卻過程 的蒸發(fā)損失，而且無論是新建涼水塔還是對舊涼水塔進(jìn)行改造，采用了這 樣的收水器和空氣冷卻器，都可以很明顯地達(dá)到節(jié)約循環(huán)水的目的。也正 因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)的實(shí)施，使舊有的涼水塔在增加很少投入的情況下，獲得了所 有涼水塔系統(tǒng)主要的填料層中空氣與水進(jìn)行熱交換的冷卻方式外，還增加 了濕熱空氣冷卻和循環(huán)熱水的空氣冷卻這兩種新的冷卻方式，所以稱為復(fù) 合冷卻式冷水塔。
權(quán)利要求1、一種復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?，該涼水塔包括有涼水塔的循環(huán)熱水進(jìn)入口、涼水塔的布水裝置和排風(fēng)口，其特征是該涼水塔的布水裝置和排風(fēng)口之間設(shè)有能夠與外界進(jìn)行能量交換的收水器，在涼水塔的循環(huán)熱水進(jìn)入口設(shè)有循環(huán)熱水的空氣冷卻器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?，其特征是所述收水?包括有收水器的支撐管a)、收水翼片(2)，所述支撐管(1)為形成冷 卻介質(zhì)傳送通道(3)的空心管，所述收水翼片(2)等間隔地固定在支撐 管(1)的外周面上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?，其特征是所述空氣冷卻器包括有循環(huán)熱水管(6)，在所述循環(huán)熱水管(6)外周等間隔地固 定連接有多片散熱翼片(5)，散熱翼片(5)設(shè)置為與循環(huán)熱水管(6)的 中心軸線的軸向分布，或設(shè)置為垂直于循環(huán)熱水管(6)的中心軸線的軸向 分布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?，其特征是在所述多?散熱翼片(5)的外緣設(shè)有熱風(fēng)疏導(dǎo)導(dǎo)風(fēng)裝置(4)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?，其特征是所述熱風(fēng)疏 導(dǎo)導(dǎo)風(fēng)裝置(4)為護(hù)套式的熱風(fēng)疏導(dǎo)護(hù)套。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合冷卻式?jīng)鏊涮卣魇撬鲋喂?(1)是采用耐腐蝕、熱傳導(dǎo)性能良好的金屬材料制作的。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?，所述涼水塔在循環(huán)熱水進(jìn)入口設(shè)有循環(huán)熱水的空氣冷卻器、在涼水塔的布水裝置和排風(fēng)口之間設(shè)有能夠與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換的新型收水器。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是實(shí)施過程簡單，成本低廉，既可以通過對舊涼水塔改造、也可以在新建的涼水塔中采用新型的收水器和空氣冷卻器來實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的，實(shí)施的方式靈活，節(jié)水效果明顯。該復(fù)合冷卻式?jīng)鏊?shí)施的預(yù)期效果良好，不僅減少了原有涼水塔的設(shè)備能耗，特別是能夠有效地回收了空氣和循環(huán)熱水進(jìn)行熱交換后的水蒸氣，可使涼水塔的蒸發(fā)損失降低50％左右，隨著水資源緊張形勢的不斷加劇，必將呈現(xiàn)出良好的市場前景。
文檔編號F28C1/00GK201293563SQ200820142110
公開日2009年8月19日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者崔建昕, 楠 邵 申請人:天津市碧林環(huán)科技術(shù)開發(fā)有限公司