本發(fā)明涉及雙向填料在冷卻塔中的使用，以及制造填料的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種包括被布置成用于利用空氣通過(guò)間接熱交換冷卻工藝用水的冷卻塔填料的冷卻塔，其中填料構(gòu)造有第一組通道和第二組通道，所述第一和第二組通道彼此交錯(cuò)，使得橫跨將所述通道彼此分離的材料發(fā)生熱交換。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，第一組噴頭被構(gòu)造成將所述工藝用水僅引導(dǎo)至所述第一組通道，并且第二組噴頭被構(gòu)造成將所述工藝用水僅引導(dǎo)至所述第二組通道或者引導(dǎo)至兩組通道。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，冷卻塔被構(gòu)造成當(dāng)所述第一組噴頭開(kāi)啟以允許工藝用水流經(jīng)所述第一組通道且所述第二組噴頭關(guān)閉時(shí)，允許所述第一組通道中的工藝用水和所述第二組通道中的空氣之間的間接熱交換。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述第一組通道從所述填料的頂部豎直延伸至所述填料的底部，并且其中所述第二組通道在所述填料的頂部偏移一柱寬度，豎直穿過(guò)所述填料的中部，并且可選地在所述填料的底部偏移回一柱寬度。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述第一組通道在所述填料的頂部在第一方向中偏移半柱寬度，豎直穿過(guò)所述填料的中部，并且可選地在所述填料的底部偏移回半柱寬度，并且所述第二組通道在所述填料的所述頂部在第二方向中偏移半柱寬度，豎直穿過(guò)所述填料的中部，并且可選地在所述填料的所述底部偏移回半柱寬度。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述通道由一個(gè)或者更多填料包產(chǎn)生，每個(gè)填料包都由堆疊波紋片層組成，每個(gè)波紋片都具有相對(duì)于相鄰的波紋片的縱向軸線偏移30°至90°的縱向軸線，每個(gè)波紋片都被中間片與相鄰波紋片隔開(kāi)。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述波紋片被沿所述波紋片的波紋脊結(jié)合至相鄰的中間片。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述第一組通道相對(duì)于豎直方向以45°角定向，并且所述第二組通道也相對(duì)于豎直方向以45°角定向，但是垂直于所述第一組通道。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述填料包具有近似相等的長(zhǎng)度和寬度。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述填料包具有長(zhǎng)度和寬度，并且其中所述填料包的長(zhǎng)度為寬度的1.5至3倍。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述填料包跨所述冷卻塔布置成多個(gè)層。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，在所述填料包之間存在開(kāi)放區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，全向填料被布置在所述填料包之間的空間內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述填料包中的所述堆疊的波紋中間片中的每個(gè)都跨所述冷卻塔的多個(gè)間接熱交換區(qū)延伸。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，內(nèi)部中間片具有斜角，以允許流體或者空氣連通到所述填料包的隔離區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，多個(gè)填料包可在所述冷卻塔中彼此堆疊，并且每個(gè)所述填料包都可被相對(duì)于直接上方和/或下方的填料包水平地以180°定向。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述第一和第二組通道具有相同尺寸。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述第一組通道的橫截面比所述第二組通道大。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，提供一種具有相同塑料片疊層的冷卻塔填料包，每個(gè)片都具有第一面和第二面，所述第一面具有限定第一組通道的第一組脊，所述第二面具有限定第二組通道的第二組脊，并且其中在所述填料包中，所述塑料片堆疊成使得：第一片的第一面匹配上下顛倒的第二片的第一面，并且所述第二片的第二面匹配第三片的第二面，所述第三片相對(duì)于所述第二片上下顛倒。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述塑料片包括齒狀部分，其中在頂部和底部部分處，所述限定通道脊終止。

附圖說(shuō)明

圖1是可根據(jù)本發(fā)明使用的雙向填料包的透視圖。

圖2a是包括根據(jù)本發(fā)明的雙向填料包的冷卻塔填料部分的立面圖，示出了被布置成菱形構(gòu)造的三層填料包。

圖2b是菱形構(gòu)造的圖2a的單個(gè)填料包的部分分解圖。

圖3a是圖2的冷卻塔填料部分的示意圖，示出了當(dāng)僅a組噴頭正在提供水時(shí)的水的流動(dòng)。

圖3b是圖2的冷卻塔填料部分的示意圖，示出當(dāng)僅a組噴頭正在提供水并且風(fēng)扇正在以逆流構(gòu)造將空氣向上抽取穿過(guò)填料部分時(shí)的空氣的流動(dòng)。

圖3c示出本發(fā)明的實(shí)施例能夠如何被應(yīng)用于橫流式冷卻塔。

圖4是包括根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例的雙向填料包的冷卻塔填料部分的立面圖，其中填料包的一個(gè)尺寸拉長(zhǎng)，示出被布置成菱形構(gòu)造的兩層填料包。

圖5是包括圖2的雙向填料包的冷卻塔填料部分的立面圖，但是其中圖2的開(kāi)放區(qū)域包含全向填料。

圖6是雙層雙向填料包的冷卻塔填料部分的立面圖，其中填料包被定向?yàn)榱庑螛?gòu)造，并且其中填料包由被相對(duì)于彼此以60°/30°角布置的交錯(cuò)波紋片制成。

圖7a是冷卻塔填料部分中的單層填料的立面圖，其中該層填料包括橫跨多個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)度的單填料包。

圖7b是圖7a中所示的填料包的部分分解圖。

圖8a是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的冷卻塔填料部分中的單層填料的立面圖，其中中間片的中間層在角部處被截頂，從而打開(kāi)處于填料包的頂部和底部角部處的隔離區(qū)。

圖8b是圖8a中所示的填料包的部分分解圖。

圖9a是其中填料由填料包的三個(gè)連接層組成的冷卻塔的填料部分的立面圖，每一層都具有與相鄰層相同的構(gòu)造，但是其中每一連續(xù)層都相對(duì)于上一層水平地旋轉(zhuǎn)180°。

圖9b是圖9a的填料部分的第一層的部分分解圖。

圖9c是圖9a的填料部分的第二層的部分分解圖。

圖9d是圖9a的填料部分的第三層的部分分解圖。

圖10是具有重疊的間接熱交換通道的冷卻塔填料部分的立面圖。

圖11是可被用于裝配多個(gè)片的三個(gè)部分的示意圖，這些片繼而可以被用于不使用完整中間片地構(gòu)成圖10中所示的填料包。

圖12是可被用于構(gòu)成圖10中所示的填料包的第一裝配片的示意圖。

圖13是可被用于構(gòu)成圖10中所示的填料包的第二裝配片的示意圖，所述第二裝配片被布置成與圖12中所示的第一裝配片呈交替/交錯(cuò)序列。

圖14a是沿圖11的線a-a的橫截面圖。

圖14b是沿圖10的線a-a的橫截面圖。

圖15是與圖10中所示的填料包類似的填料包的橫截面示意圖，但是其中所述片的輪廓修改為對(duì)于水流動(dòng)路徑和空氣流動(dòng)路徑形成不同大小的橫截面面積。

圖16是本發(fā)明的豎直柱間接熱交換填料包方面的單片實(shí)施例的示意圖，其中單線指示突出片的平面的結(jié)構(gòu)，例如脊，雙線指示進(jìn)入片的平面的結(jié)構(gòu)；并且三線指示緊接進(jìn)入片的平面的結(jié)構(gòu)的、突出片的平面的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中不使用中間片。

圖17是圖16的片的另一示意圖，其中粗線表示突出片的平面的結(jié)構(gòu)，例如脊。當(dāng)片的該面與相同構(gòu)造的第二片配對(duì)但是繞對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，則形成通道，如a(空氣)和w(水)標(biāo)志所示的。

圖18是圖17中所示的片的相反側(cè)的示意圖，其中粗線表示突出片的平面的結(jié)構(gòu)，例如脊。當(dāng)片的該面與相同構(gòu)造的第二片配對(duì)但是繞對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，則形成通道，如a(空氣)和w(水)標(biāo)志所示的。

圖19是具有直柱和齒狀頂部和底部部分以允許堆疊的填料包片的示意圖。

圖20是具有轉(zhuǎn)位柱和齒狀頂部和底部部分以允許堆疊的填料包片的示意圖。

圖21是具有齒狀轉(zhuǎn)位通道以及四通道重復(fù)設(shè)計(jì)以促進(jìn)制造更長(zhǎng)填料包的填料包片的示意圖。

圖22是具有齒狀直通道以及四通道重復(fù)設(shè)計(jì)以促進(jìn)制造更長(zhǎng)填料包的填料包片的示意圖。

圖23是用于構(gòu)造具有重疊間接熱交換通道的冷卻塔填料包的第一片的示意圖，其中所述柱向左轉(zhuǎn)位半柱寬度。

圖24是用于構(gòu)造具有重疊間接熱交換通道的冷卻塔填料包的第二片的示意圖，其中所述柱向右轉(zhuǎn)位半柱寬度。圖中的陰影部分代表其中不存在間接熱交換的區(qū)域。

圖25示出圖24的片可如何在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上熱成型，以制作高填料包并且消除對(duì)堆疊的需求。

圖26示出圖23的片可如何在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上熱成型，以制作高填料包并且消除對(duì)堆疊的需求。

圖27是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的水分配的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在于一種降低開(kāi)放式冷卻塔中的水用量的設(shè)備和方法。冷卻塔主要通過(guò)蒸發(fā)而冷卻水。本發(fā)明提供一種通過(guò)以雙向填料代替標(biāo)準(zhǔn)填料而在冷卻至相同溫度的情況下，在年度上使用較少水的冷卻塔。雙向填料提供穿過(guò)填料的兩個(gè)交錯(cuò)和獨(dú)立的空氣-水路徑。本發(fā)明也提供下列實(shí)施例，其中填料包括多個(gè)豎直交錯(cuò)的水流動(dòng)路徑和空氣流動(dòng)路徑，以允許在冷卻塔的填料部分中的并行或逆流間接熱交換。

在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的個(gè)別雙向填料包。填料包由被布置成特殊模式的多片pvc組成。pvc波紋片以波紋彼此垂直的方式交替；并且在波紋片之間布置薄中間片。在這種布置中，一半波紋片具有僅允許在一個(gè)方向、例如南北方向中流動(dòng)的波紋，而交錯(cuò)的波紋片具有允許僅在垂直方向、例如東西方向中流動(dòng)的波紋。

根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，雙向填料包可被如圖2a中所示地以菱形構(gòu)造定向在冷卻塔填料部分中，即第一組波紋在第一對(duì)角方向中、例如西北至東南地延伸，并且第二、交錯(cuò)組波紋在第二、垂直方向中，例如東北至西南地延伸。根據(jù)這種布置，冷卻塔能夠被構(gòu)造成作為直接熱交換器或者作為間接熱交換器運(yùn)行。圖2b示出圖2a的填料包的部分分解圖。在圖2a的實(shí)施例中示出了三層填料包，每一層有5個(gè)填料包，但是可使用更少或者更多層，或者每一層可使用更多或者更少填料包。根據(jù)圖2a中所示的視圖，每個(gè)填料包都延伸到頁(yè)面內(nèi)。如圖1中所示，填料包可包括5個(gè)交錯(cuò)并且垂直布置的波紋片，或者它們可包括更少或者多得多的交錯(cuò)和垂直布置的波紋片。開(kāi)放區(qū)(不包括填料)存在于填料包之間的空間內(nèi)。噴頭可被布置在填料包之上，以可選地將水引導(dǎo)至由波紋產(chǎn)生的通道a和b內(nèi)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，噴頭在相應(yīng)于通道a和b的兩個(gè)噴灑支路a和b之間分開(kāi)。根據(jù)圖2a中所示的實(shí)施例，兩組噴頭a和b可向填料部分提供水，或者僅一個(gè)或者另一組噴頭可向填料部分提供水。

參考圖3a，在僅a噴頭提供水的情況下，水將僅在填料包的a通道內(nèi)，沿圖3a中的箭頭所示的路徑流動(dòng)。隨著水如圖3a中所示地填充a通道并且噴頭b關(guān)閉，被風(fēng)扇抽入填料部分的空氣將沿最小阻力的路徑，即穿過(guò)b通道流動(dòng)。因而，參考圖3b，從中央底部向上流動(dòng)的空氣將主要流經(jīng)b通道到達(dá)被標(biāo)以‘b’的開(kāi)放區(qū)層1中的開(kāi)放區(qū)，然后流動(dòng)至也被標(biāo)以‘b’的開(kāi)放區(qū)層2中的四個(gè)開(kāi)放區(qū)?？諝鈱⒆罱K在被標(biāo)以‘b’的噴灑支路中的一個(gè)下流出。一旦空氣流在‘b’通道中開(kāi)始，則空氣流將保持在該‘b’通道內(nèi)，直到其離開(kāi)填料包，而絕不流經(jīng)‘a(chǎn)’路徑。由于交錯(cuò)垂直定向的波紋片在填料包內(nèi)的布置，‘a(chǎn)’和‘b’路徑是穿過(guò)填料包的完全分離路徑。

根據(jù)圖2a中所示的布置，然后，冷卻塔能夠以3種不同構(gòu)造運(yùn)行。

根據(jù)第一構(gòu)造，如果允許水等量地流經(jīng)兩個(gè)噴灑支路，則冷卻塔將起標(biāo)準(zhǔn)逆流直接冷卻的冷卻塔作用。水將穿過(guò)a和b通道兩者向下流動(dòng)，并且空氣將被風(fēng)扇抽取向上流經(jīng)a和b通道兩者。各通道中的空氣流量和水流量將相等。

根據(jù)第二構(gòu)造，當(dāng)環(huán)境干球較冷時(shí)，冷卻塔可以間接冷卻模式運(yùn)行。在間接冷卻模式下，可使得所有的水都流經(jīng)通道‘a(chǎn)’通道，并且將沒(méi)有水流經(jīng)通道‘b’通道。在這種模式下，流經(jīng)‘a(chǎn)’通道的設(shè)計(jì)水流量加倍，這提高了試圖向上流經(jīng)通道‘a(chǎn)’通道的空氣的阻力。由于沒(méi)有水流經(jīng)‘b’通道，所以試圖向上流經(jīng)‘b’通道的空氣阻力將降低。這種水流布置的結(jié)果在于現(xiàn)在將有更多空氣在干通道內(nèi)流動(dòng)，而在有水通道中流動(dòng)的較少。

由于a和b通道交錯(cuò)，所以開(kāi)放式冷卻塔現(xiàn)在將主要為間接熱交換器，因?yàn)橄蛳铝鹘?jīng)‘a(chǎn)’通道的溫水將被向上流經(jīng)‘b’通道的冷空氣冷卻。雖然仍將在‘a(chǎn)’通道中發(fā)生一些蒸發(fā)，但是因?yàn)椴皇撬械目諝舛紝⒈灰龑?dǎo)至‘b’通道，所以與標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔相比，將存在明顯較少蒸發(fā)。

根據(jù)第三構(gòu)造，當(dāng)環(huán)境干球太高從而允許以完全間接模式運(yùn)行時(shí)，可使用部分間接模式。在這種第三構(gòu)造中，一些水將通過(guò)b噴頭引入‘b’通道。通過(guò)經(jīng)由‘b’通道輸送一些水，并且減少對(duì)‘a(chǎn)’通道的過(guò)供給的水，將存在一些蒸發(fā)冷卻；然而，在同樣條件下，這種布置可允許與標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)塔相比對(duì)循環(huán)水的更潛藏冷卻。

對(duì)于多單體單元，在其中以干模式運(yùn)行提供的冷卻不足的環(huán)境條件下，一些單體能夠干式運(yùn)行，而另一些則濕式運(yùn)行。濕部分將把水冷卻到設(shè)置點(diǎn)以下，以補(bǔ)償干部分不能達(dá)到所需的冷水溫度。濕部分和干部分的平均溫度將滿足所需的冷水溫度，并且仍將執(zhí)行一些干冷卻。同樣地，單個(gè)單體也能夠通過(guò)經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)噴灑系統(tǒng)在單體的一個(gè)區(qū)域內(nèi)輸送一些熱水，同時(shí)在冷卻塔的其它區(qū)域中對(duì)平衡干冷卻，而以半干模式運(yùn)行。

本發(fā)明不限于逆流冷卻塔。圖3c示出本發(fā)明的實(shí)施例能夠如何被應(yīng)用于橫流式冷卻塔。在該示例中，‘b’通道能夠?yàn)樗ǖ?。在干模式下，水將僅流入‘b’通道。交叉線區(qū)域?yàn)殚g接熱交換器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠易于將上文對(duì)逆流式冷卻塔示出的本發(fā)明的變體應(yīng)用于橫流式冷卻塔。

通道的構(gòu)造不必相同。由于通道‘a(chǎn)’將始終含有水，所以更曲折的通道路徑/構(gòu)造可產(chǎn)生更好的熱傳遞。雙向填料也不需要被制成正方形。圖4示出長(zhǎng)寬比為2：1的雙向填料，其中一組波紋的長(zhǎng)度為垂直方向的波紋的長(zhǎng)度的兩倍。根據(jù)圖4中所示的實(shí)施例，波紋在nw至se方向中對(duì)齊的波紋片為波紋在ne至sw方向中對(duì)齊的波紋片長(zhǎng)度的兩倍(當(dāng)在平行于波紋的方向中測(cè)量波紋片的長(zhǎng)度時(shí))，并且a通道的長(zhǎng)度為b通道的兩倍。另外，通道入口和出口區(qū)將相應(yīng)地增大或者減小。如能從圖4中看到的，通道a的入口區(qū)、出口區(qū)和中間區(qū)明顯地小于通道b入口區(qū)、出口區(qū)和中間區(qū)。根據(jù)該實(shí)施例的優(yōu)選方面，路徑‘a(chǎn)’將為水路徑。在干模式下，非常少的空氣將穿過(guò)‘a(chǎn)’。雖然這種布置可具有空氣流和其它益處，但是與具有相等區(qū)域?qū)挾鹊牟贾孟啾龋@種布置的單位高度將具有較少橫截面干冷卻。例如，在填料包具有相等長(zhǎng)度的垂直布置波紋片(長(zhǎng)寬比為1：1)時(shí)，間接熱傳遞的面積為50％，參見(jiàn)圖2a和5。甚至在交錯(cuò)波紋片的波紋定向從例如圖2a和5中的垂直(90°)偏移為更窄/更高的菱形時(shí)，其中交錯(cuò)波紋片之間的角度為60°/30°，間接傳遞面積仍為50％，假定交錯(cuò)波紋片的長(zhǎng)度相等，例如圖6。通過(guò)比較，圖4的填料包覆蓋填料區(qū)域的小于50％的橫截面面積。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，圖2-4中所示的開(kāi)放區(qū)不需要開(kāi)放，但是能夠被填充以全向填料；參見(jiàn)圖5。在冷卻塔以全蒸發(fā)模式運(yùn)行，即其中噴頭a和b兩者都向填料區(qū)提供水，并且水流經(jīng)兩個(gè)通道a和b時(shí)，這種標(biāo)準(zhǔn)填料將起額外的直接熱交換器表面區(qū)域的作用。在干模式下，因?yàn)樗蚩諝舛皇莾烧叨紝⒋┻^(guò)該區(qū)域的填料，在全向填料中將不存在冷卻。隨著開(kāi)放區(qū)被填充以全向填料，冷卻塔將具有與具有相同填料體積和馬力風(fēng)扇的類似蒸發(fā)塔相類似的蒸發(fā)冷卻能力。

根據(jù)本發(fā)明的填料包也可以被拉長(zhǎng)，即其中圖6示出在豎直方向中拉長(zhǎng)的填料包示例，即其中交錯(cuò)波紋片的波紋定向從垂直(90°)偏移至60°/30°。這種構(gòu)造能夠改善水分配，并且降低在填料中向上流動(dòng)的空氣的壓降。在所有其它方面，圖6的實(shí)施例都與圖2和3的實(shí)施例相同地運(yùn)行。

根據(jù)圖7a中所示的本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，圖2-6中所示的單填料包層中的多個(gè)填料包可以被單個(gè)填料包代替，該單個(gè)填料包以如下方式組成：以一定角度成波紋狀的第一組長(zhǎng)填料片與具有波紋的第二組長(zhǎng)填料片交替，所述第二組長(zhǎng)填料片的波紋相對(duì)于第一填料片的波紋垂直或成一些其它角度，其中兩組交替的波紋片被中間片分離。在圖7b中示出了圖7a的填料包的部分分解圖。

根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，通道在波紋片和相鄰的中間片之間形成，使得進(jìn)入通道的水保留在該通道內(nèi)，直到其流出填料塊。圖7a示出波紋的且因此通道的一個(gè)方向。未示出橫跨第一組波紋(由圖7a中也未示出的中間片分離)的第二組波紋/通道的方向。黑線指示區(qū)域a1-a6和b1-b6每一個(gè)的界限。具有奇數(shù)下標(biāo)的區(qū)域(即，a1、a3、a5、b1、b3、b5)隨著通道沿填料包移動(dòng)而從右至左排列，并且具有偶數(shù)下標(biāo)的區(qū)域(即，a2、a4、a6、b2、b4、b6)隨著通道沿著填料包移動(dòng)而從左至右排列。菱形區(qū)域是區(qū)域重疊的區(qū)域。在兩組噴嘴都開(kāi)啟時(shí)，該系統(tǒng)將起典型的直接熱交換器的作用。然而，如果空氣穿過(guò)一個(gè)區(qū)域，并且水穿過(guò)其它區(qū)域，則菱形區(qū)域?qū)⑵痖g接熱交換器的作用，水被冷卻而不蒸發(fā)。更特別地，如果一半噴頭，例如b噴頭關(guān)閉，并且所有的水都流經(jīng)a噴頭進(jìn)入a通道，則重疊的菱形區(qū)域?qū)⑵痖g接熱交換器的作用。

然而，應(yīng)明白，根據(jù)圖7a的實(shí)施例，不存在用于進(jìn)入?yún)^(qū)域a1或者b6的水的出口，即在填料包的端部存在其中通道在側(cè)壁中終止的“死區(qū)”。能夠通過(guò)如圖8a所示地修改內(nèi)部中間片而大部分地避免這種影響。當(dāng)內(nèi)部中間片的角部如圖8a中所示地被移除/成斜面時(shí)，則圖7a的死區(qū)從相同區(qū)域在交叉方向中連接至開(kāi)放路徑，而允許發(fā)生一些水或者空氣流動(dòng)。在圖8b中示出圖8a的填料包的部分分解圖。

如果多個(gè)區(qū)域?yàn)橄嗟葘挾?，并且如果將避免處于填料柱底部出口的重疊區(qū)域，則填料的豎直高度(h)除以區(qū)域?qū)挾?w)必須等于波紋角(θ)的斜率。在圖7a中示出了這種關(guān)系。如果填料高度和區(qū)域?qū)挾炔粷M足這種關(guān)系，則出口區(qū)域?qū)南噜弲^(qū)域接收流量。填料的底層能夠被截頂，只要在其之下不存在另外的雙向填料。

可替選地，能夠通過(guò)下列方式如圖9a中所示地避免高度與區(qū)域?qū)挾鹊谋壤拗疲磳D7a中所示類型的填料包彼此堆疊，但是顛倒每個(gè)通道的波紋角度，例如通過(guò)相對(duì)于第一層填料包中的填料包水平地旋轉(zhuǎn)第二層填料包180°，并且可選地添加另外的填料包層，使每個(gè)填料包層的定向都相對(duì)于其之上的一層顛倒，從而使通道曲折地向下穿過(guò)填料柱。在圖9b、9c和9d中示出圖9a的三層填料包的部分分解圖。通過(guò)使用任何數(shù)目的曲折或者“狗腿彎”，能夠使填充高度為tan(θ)×w的倍數(shù)。

通過(guò)使所有水都穿過(guò)填料中的一組路徑，并且沒(méi)有水穿過(guò)其它路徑，則在存在水的路徑中對(duì)空氣流動(dòng)的阻力將更大。在每平方英尺6gpm的典型水流速下，這種更大的空氣阻力將導(dǎo)致空氣流分裂，使得接近55％的空氣將流經(jīng)干路徑，并且45％的空氣將流經(jīng)濕路徑，甚至在路徑具有相同橫截面面積時(shí)也是如此。雖然這將使得冷卻塔的水用量明顯降低，但是在許多周圍條件下，如果穿過(guò)干部分的空氣超過(guò)55％，則甚至能夠節(jié)約更多水。

本發(fā)明的另一實(shí)施例具有的路徑中的一條路徑被指定為“濕路徑”，以及其它路徑被指定為“干路徑”。濕路徑的橫截面面積將變窄，而干路徑將擴(kuò)展。這將提高濕路徑中對(duì)空氣流動(dòng)的阻力，并且降低干路徑中的阻力。通過(guò)這種改變，超過(guò)55％的更高百分比的空氣將穿過(guò)干路徑。能夠通過(guò)調(diào)節(jié)兩條路徑的橫截面面積調(diào)節(jié)干路徑中的空氣百分比。與相等橫截面面積路徑實(shí)現(xiàn)的45％/55％分裂相比，這種更高百分比將允許在許多周圍條件下節(jié)約更多的水。

圖10示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，間接熱交換器覆蓋超過(guò)50％的填料包面積。與上述實(shí)施例相同，圖10中表示的實(shí)施例可以由交替片(從圖10的視角看，堆疊到頁(yè)面內(nèi))構(gòu)成，但是在該實(shí)施例中，所有通道都將在填料柱的中央豎直地延伸。由于填料柱是豎直的，所以圖2-9的中間片是不必要的(雖然仍可使用這些中間片)。作為代替，圖2-9的中間片可形成有肋，以將每一片都與相鄰的片分離，由此產(chǎn)生通道。根據(jù)該實(shí)施例，每個(gè)內(nèi)部片都在第一側(cè)上具有一組通道，并且在相反側(cè)上具有第二組通道。一半通道從頂至底地豎直延伸。另一半通道在填料柱的頂部向右側(cè)偏移，以便形成重疊的空氣/水區(qū)域，然后可選地再偏移回左側(cè)，以便流出區(qū)不重疊。以奇數(shù)下標(biāo)，即a1、a3、a5、b1、b3和b5表示、且由實(shí)線表示的區(qū)域在頂部向右側(cè)偏移，然后豎直地下降，然后在填料柱的底部偏移回左側(cè)。以偶數(shù)下標(biāo)，即a2、a4、a6、b2、b4和b6表示、且由虛線表示，并且穿過(guò)頁(yè)面看位于奇數(shù)區(qū)域前方和后方的區(qū)域從頂至底地筆直向下穿過(guò)填料柱。

觀察典型區(qū)域b3/b4，在實(shí)線所示的一側(cè)上，b3向右拐，筆直向下地流動(dòng)至填料包底部，然后向左拐至出口。在虛線所示的一側(cè)上，b4直接向下流動(dòng)，并且在出口處與b3流再次結(jié)合(應(yīng)明白，這種再次結(jié)合僅是為了將空氣從水出口分離，從而最小化水被吸入干通道，并且可以是不必要的)。b4區(qū)之后的陰影區(qū)為a5，并且b3區(qū)之后為a4。由于水流經(jīng)a，并且空氣僅在b中流動(dòng)，所以將為間接熱交換器。在填料包的左邊緣上，區(qū)a1和b2寬度加倍，從而消除否則存在的死區(qū)相對(duì)區(qū)a2，這是因?yàn)椴淮嬖谠谄渲罅鲃?dòng)的b0。

所示標(biāo)準(zhǔn)填料產(chǎn)生從填料頂部至底部延伸的個(gè)別通道。

圖11-13示出可根據(jù)其制作圖10的實(shí)施例的一種方式。圖11示出可被裝配以產(chǎn)生兩組交替片的部分。圖12示出部分的裝配以制作組件a、即第一組片，并且圖13示出部分的裝配以制作組件b，即第二組片。實(shí)線表示其中多個(gè)片彼此結(jié)合以產(chǎn)生通道的帶脊/帶肋結(jié)合表面；虛線指示該部分的末端，該末端被結(jié)合至相同片的一部分以產(chǎn)生裝配片。部分a、b和c的前側(cè)上的每個(gè)肋/脊都在相反側(cè)上具有相應(yīng)的肋/脊。在圖13a中示出部分b的橫截面圖。如圖12和13中所示，裝配了這三個(gè)不同部分。

在組件a中，示出部分‘a(chǎn)’附接在部分‘b’頂部。從頂部至底部，部分‘a(chǎn)’通常將向右側(cè)轉(zhuǎn)位一個(gè)填料柱。在組件的底部，部分‘a(chǎn)’水平翻轉(zhuǎn)180°，并且將向左側(cè)轉(zhuǎn)位一個(gè)填料柱，從而有效地使填料柱的輸出恢復(fù)至低于其原始輸入。最左側(cè)填料柱因填料包的邊緣效應(yīng)而變?yōu)殡p柱。片的中央確定填料柱是否攜帶水或者空氣。如圖所示，組件a中的填料柱在水和空氣之間交替，而最左側(cè)的填料柱為水柱。

在組件b中，如圖13所示，部分‘c’附接在部分‘b’頂部。大體上，部分‘c’將引導(dǎo)每個(gè)填料柱筆直向下。在組件的底部，部分‘c’在豎直方向上翻轉(zhuǎn)180°。片的中央確定填料柱是否為水或者空氣柱。如圖所示，組件b中的填料柱在水和空氣之間交替，而最左側(cè)的填料柱為空氣柱。

通過(guò)使組件a和組件b交替而構(gòu)成填料包。在橫截面圖中，組件a上的每個(gè)水柱都被夾在組件b上的兩個(gè)空氣柱之間；一個(gè)在前一個(gè)在后。同樣地，組件b的每個(gè)水柱都被夾在組件a上的兩個(gè)空氣柱之間。由此構(gòu)成間接熱交換器，其中一個(gè)填料柱內(nèi)的溫水被穿過(guò)其前方和后方的填料柱的冷空氣冷卻。

圖11至13中所示的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于代替全中間片，僅需要中間片的頂部和底部。對(duì)于具有8”寬填料柱的4英尺高的填料包，部分‘a(chǎn)’和部分‘c’的組合高度將為16”，節(jié)約三分之二的中間片材料。由于每隔一個(gè)片為中間片，所以對(duì)于4英尺填料包，該實(shí)施例將節(jié)約33％的材料，并且對(duì)于更高填料包節(jié)約更多。

圖14a示出圖11的部分b的橫截面。

圖14b示出沿圖10中所示的填料包的中部截取的橫截面圖。這些片的肋/脊已經(jīng)被放大以示出密封點(diǎn)。以粗線示出填料包中部的個(gè)別片。每個(gè)片都是在各側(cè)上的相鄰片的鏡像圖像。每一組相鄰的片都限定一組通道。所有的熱傳遞都橫跨這些片發(fā)生。由交叉線指示水路徑。水路徑和空氣路徑的橫截面面積相等，并且在典型水負(fù)荷下應(yīng)導(dǎo)致55％/45％的空氣流分裂。其中示出了跳棋棋盤圖案的空氣通道和水通道。

圖15示出其中多個(gè)片的輪廓被變型的實(shí)施例，使得指定水通道(具有交叉線)小于指定空氣路徑。這將導(dǎo)致空氣流分裂，使得穿過(guò)空氣路徑的空氣量>55％。能夠通過(guò)改變水路徑面積與空氣路徑面積的比例來(lái)改變空氣流分裂。再次以粗線示出填料包中部的個(gè)別片。在每個(gè)片都是相鄰片的鏡像圖像的情況下，每一組相鄰片限定一組通道。

圖16示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。該實(shí)施例完全取消了圖11-13的多元件片組件。根據(jù)該實(shí)施例，完整雙區(qū)填料可使用單重復(fù)片構(gòu)成。在圖16中，單線指示突出該片平面的結(jié)合脊，并且雙線指示進(jìn)入該片的平面的結(jié)合脊。三線指示緊接進(jìn)入該片的結(jié)合脊的、突出該片的結(jié)合脊。該片在中部繞水平軸線對(duì)稱。使第一片具有圖16中所示的定向，并且通過(guò)使繞該軸線翻轉(zhuǎn)180°的第二片附接在第一片的頂部上，以單線指示的結(jié)合表面將匹配且形成在圖17中以粗線指示的通道。

通過(guò)在第一片之后附接繞該軸線翻轉(zhuǎn)180°的第三片，以雙線指示的結(jié)合表面將匹配且形成以圖18中以粗線指示的通道。因而，通過(guò)多份的該單片，能夠裝配填料包而不依靠圖11-13中所示的三部分構(gòu)造，或者具有中間波紋填料片。與上述設(shè)計(jì)相同，能夠通過(guò)改變結(jié)合表面的高度，調(diào)節(jié)水路徑和空氣路徑的橫截面面積。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于其完全取消了波紋片，使得裝配更簡(jiǎn)單，并且僅需要用于熱成型的單個(gè)模具。

將有利的是能夠提高填料包的高度，而不必做出單獨(dú)的熱成型模具或者將填料片膠粘在一起以制成更高的片。同樣地，在冷卻塔中裝配非常高的填料包變得困難。簡(jiǎn)單地將雙區(qū)填料包堆疊在彼此頂部之上的困難在于如果通道未精確對(duì)齊，則水能夠進(jìn)入空氣通道，這降低填料包的干冷卻能力。圖19至22示出允許可堆疊填料包的本發(fā)明實(shí)施例。圖19示出直通道，并且圖20示出轉(zhuǎn)位通道。黑線示出密封點(diǎn)。填料的頂部和底部成齒狀，以允許堆疊的填料包嵌套在一起。頂部的齒均勻間隔-水通道始終向下開(kāi)槽，并且空氣通道向上突出。底部的齒不均勻間隔。水通道更窄并且空氣通道更寬。水通道漸縮為漏斗形狀。底部空氣通道輪廓比水通道輪廓稍微更深并且更寬。當(dāng)堆疊填料包時(shí)，一個(gè)填料包的水通道的底部由此將接觸下一填料包的水通道的頂部，而間隙將保留在兩個(gè)填料包的空氣通道之間。這種布置將防止來(lái)自水通道的水滲漏到空氣通道內(nèi)。

用于制作具有填料的典型熱成型機(jī)具有近似4’×4’的最大成型面積。如果存在重復(fù)圖案，則填料能夠在一個(gè)方向中成形為比該尺寸更大。圖21和22示出允許裝配更寬填料塊的實(shí)施例。粗線指示密封點(diǎn)。陰影區(qū)域示出潛在切割線。圖21和22兩者都指示每2個(gè)重復(fù)圖案之后的切割線。例如，如果每個(gè)圖案都在4’寬片上為3’長(zhǎng)，則能夠裝配6’或者9’寬乘以4’高的填料包。通過(guò)堆疊兩層齒狀填料包，冷卻塔能夠配備有8’高的填料。

圖23示出圖10的變型，使得這些柱向左側(cè)僅轉(zhuǎn)位1/2柱寬。圖24示出該設(shè)計(jì)中的第二片，其中所有填料柱都向右側(cè)轉(zhuǎn)位1/2柱寬。圖23示出本發(fā)明的實(shí)施例，其中與圖10相同，間接熱交換器(陰影)覆蓋超過(guò)50％的填料包面積。在每個(gè)填料柱的頂部和底部，無(wú)陰影三角形是其中空氣柱與水柱無(wú)直接接觸，并且因此不存在間接熱傳遞的區(qū)域。在良好實(shí)踐中，使這些三角形的斜邊關(guān)于水平邊成至少45°。如果填料柱為1英尺寬，則對(duì)于每個(gè)填料柱的無(wú)間接熱交換器的1ft²總面積，每個(gè)三角形的面積將為0.5ft²。該面積是相同的且與填料柱的高度無(wú)關(guān)。對(duì)于4’高填料柱，填料柱的25％面積不是間接熱交換器的一部分；對(duì)于2英尺高填料柱，該面積將增大至50％。

與其中僅左側(cè)為雙寬度柱的圖10的實(shí)施例相比，現(xiàn)在兩個(gè)外側(cè)柱都為雙寬度填料柱。但是與圖10的實(shí)施例相同，雙寬度填料柱為間接熱交換器，因?yàn)樗p通道將被夾在兩個(gè)空氣雙通道之間。在圖24中，水柱和空氣柱之間無(wú)間接接觸的區(qū)域?yàn)殛幱?。如果填料柱?英尺寬，并且角度也為45°，則陰影三角形在一側(cè)上為每個(gè)陰影三角形的面積都為(0.707)²×1/2＝1/4ft²。在圖4中，對(duì)于總共2ft²存在8個(gè)陰影三角形。如果該片為6’寬×4’高，則存在24ft²的片面積。不是間接熱交換器的一部分的面積為2/24＝8.3％。甚至如果該片僅為2’高，則不是間接熱交換器的一部分的面積百分比僅為2/12＝16.7％。

圖25和26示出該實(shí)施例如何能夠在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上熱成型，以制作高填料包并且消除對(duì)堆疊的需求。圖25和26中的設(shè)計(jì)由4英尺寬片上的2英尺長(zhǎng)重復(fù)圖案組成。以點(diǎn)線示出重復(fù)圖案。這種重復(fù)圖案允許4英尺寬的填料包以2’、4’、6’、8’等等高度構(gòu)成。在圖25和26中，示出將產(chǎn)生6’高填料包的切割線。在圖26中，其中將不存在間接熱交換器的區(qū)域被示出為4個(gè)菱形區(qū)域和4個(gè)三角形區(qū)域。每個(gè)三角形區(qū)域都為1/4ft²，而每個(gè)菱形區(qū)域都為1/2ft²。則不具有間接熱交換器的總面積為3ft²。由于每一片都為24ft²，所以將存在作為間接熱交換器的21/24＝87.5％的填料面積。

本發(fā)明將需要與標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔不同的水分配方法。每個(gè)水柱都將需要單獨(dú)的噴灑支路。通過(guò)將填料包對(duì)齊，單個(gè)噴灑支路能夠延伸單體的整個(gè)長(zhǎng)度或者寬度。對(duì)于1’寬的柱，每1英尺將需要一個(gè)噴灑支路。能夠通過(guò)具有2個(gè)單獨(dú)的噴灑系統(tǒng)來(lái)降低噴灑支路的數(shù)目。一個(gè)噴灑系統(tǒng)將為標(biāo)準(zhǔn)噴灑系統(tǒng)，并且將在冷卻塔以全濕模式運(yùn)行時(shí)使用。第二噴灑系統(tǒng)將每隔一個(gè)填料柱布置，并且將在系統(tǒng)以“干”模式運(yùn)行時(shí)使用。在典型的36’×36’單體中，這將引起當(dāng)以干模式運(yùn)行時(shí)將使用18個(gè)另外的噴灑支路。能夠通過(guò)如圖27中所示地對(duì)齊填料包而減少噴灑支路的數(shù)目。圖27中使用的填料包為4’長(zhǎng)，1’寬，6’高，但高度并不重要。每個(gè)填料包都具有近似以0.75”間隔隔開(kāi)的17個(gè)片。所示的填料包具有如圖25和26中所示的4個(gè)通道，但能夠易于使用本發(fā)明的任何實(shí)施例。通過(guò)在一些位置裝配填料時(shí)交替填料塊的定向，兩個(gè)水柱將彼此緊接，從而允許單個(gè)噴灑支路供給兩個(gè)水柱。在圖27中所示的36’寬單體中，僅需要14個(gè)次級(jí)噴灑支路。

這種另外噴灑支路的最小量是優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著改進(jìn)。美國(guó)專利3,997,635描述了在平行片之間使用單獨(dú)的噴嘴。在美國(guó)專利4,337,216和5,775,409中使用了類似設(shè)計(jì)。在這種現(xiàn)有技術(shù)中，為了形成間接熱交換器，噴灑支路必須每隔一個(gè)片布置。對(duì)于圖27中的單體，對(duì)于每英尺單體寬度，現(xiàn)有技術(shù)將每36’長(zhǎng)需要8個(gè)噴灑支路。由于單體為36’寬，所以這將產(chǎn)生8×36＝288個(gè)噴灑支路。以這種方式配備一個(gè)單體將不切實(shí)際。如上述段落中所述，通過(guò)本發(fā)明，能夠以少達(dá)14個(gè)另外的噴灑支路處理該單體。

本發(fā)明的說(shuō)明不具有規(guī)定的構(gòu)造材料。典型填料由具有不良導(dǎo)熱性的pvc制成。在間接熱傳遞模式下，這種不良導(dǎo)熱性將影響性能。如果保持pvc片和波紋薄，則問(wèn)題弱化。具有較高導(dǎo)熱性的不同塑料或金屬片將改進(jìn)熱傳遞。特別地，不銹鋼合金，諸如304或者430將提高間接冷卻特性。