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具有間接熱交換器的冷卻塔.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380070708.8

申請日:

2013.12.16

公開號:

CN105026866A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):F28C 1/14申請日:20131216|||公開
IPC分類號: F28C1/14 主分類號: F28C1/14
申請人: 巴爾的摩汽圈公司
發明人: T·卡特; 劉贊; D·A·艾倫; P·霍蘭德
地址: 美國馬里蘭
優先權: 13/716,772 2012.12.17 US
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038 代理人: 朱海濤
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380070708.8

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2015.12.02|||2015.11.04

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

一種熱交換設備設有間接蒸發式熱交換部分和直接蒸發式熱交換部分。間接蒸發式熱交換部分通常位于直接蒸發式熱交換部分上方,并且蒸發液體向下流到間接熱交換部分上。離開間接蒸發式熱交換部分的蒸發液體然后向下流經穿過直接熱交換部分。蒸發液體被收集到集液槽中,并且經過間接熱交換部分向上泵送以便重新分配。間接熱交換部分由板式熱交換器構成。改進的熱交換設備設有由板式熱交換器構成的間接蒸發式熱交換部分,相比其它設計,它提供了更大的單位體積表面積。間接板式熱交換器可以按照多種布置方式與一個或更多個直接蒸發式熱交換部分組合。

權利要求書

權利要求書
1.  一種熱交換方法,包括以下步驟:
提供直接蒸發式熱交換部分和間接熱交換部分,所述間接熱交換部分在多條通道內引導流體流,所述直接熱交換部分包括頂部、底部、進氣口和出氣口,所述間接熱交換部分包括頂部、底部、進氣口和出氣口,所述間接熱交換部分大致設置在所述直接熱交換部分上方;
將蒸發液體大致向下分配到并且穿過所述間接熱交換部分,從而在所述多條通道內的流體流和所述蒸發液體之間發生間接熱交換;
使得空氣在所述間接熱交換部分的進氣口和出氣口之間運動,并且使得空氣在所述直接熱交換部分的所述進氣口和出氣口之間運動,運動穿過所述間接熱交換部分的空氣與運動穿過所述間接熱交換部分的所述蒸發液體交換熱量和質量,并且因此與在間接熱交換部分中的所述多條通道內的流體流間接交換熱量,運動穿過所述直接熱交換部分的空氣與運動穿過所述直接熱交換部分的蒸發液體交換熱量和質量;
將離開所述間接熱交換部分的基本上全部蒸發液體大致向下分配到所述直接熱交換部分上,其中所述間接熱交換部分由板式熱交換器構成,
所述板式熱交換器由形成第一系列流道和第二系列流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成,
將入口集管和出口集管可操作地連接至所述第一系列流道,從而所述流體流能夠流入到所述第一系列流道并且從所述第一系列流道中流出,
所述第二系列流道布置成使得所述蒸發液體能夠穿過所述第二系列流道,并且運動穿過所述間接熱交換部分的空氣穿過所述第二系列流道。

2.  如權利要求1所述的熱交換方法,還包括:
收集從所述直接熱交換部分排出的基本上全部所述蒸發液體;并 且
將所收集的蒸發液體向上泵送,從而使其能夠大致向下分配到并且穿過所述間接熱交換部分。

3.  如權利要求1所述的方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致逆流運動穿過所述間接熱交換部分。

4.  如權利要求1所述的熱交換方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致橫流運動穿過所述間接熱交換部分。

5.  如權利要求1所述的方法,其中運動穿過所述直接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致橫流運動穿過所述直接熱交換部分。

6.  如權利要求1所述的方法,其中在由形成第一系列閉合回路流道和第二系列閉合回路流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成的板式熱交換器中,在這一系列相鄰板盒中的每個板盒包括用來增大板表面區域的增強表面圖案,以提高從閉合回路第一系列流道內的流體流到蒸發液體的顯熱傳遞,并且提高從所述蒸發液體到運動穿過在所述板式熱交換器中的所述第二系列流道的空氣的顯熱和潛熱傳遞。

7.  如權利要求1所述的熱交換方法,其中在由形成第一系列閉合回路流道和第二系列閉合回路流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成的板式熱交換器中,第二入口集管和第二出口集管可操作連接至在所述板式熱交換器中的第三系列閉合回路流道,從而第二流體流能夠流入到所述第三系列流道中并且從所述第三系列流道中流出。

8.  如權利要求1所述的熱交換方法,其中設有兩個直接熱交換部分和兩個間接熱交換部分,并且一個間接熱交換部分大致位于一個直接熱交換部分上方,而且第二間接熱交換部分大致位于第二直接熱交換部分上方。

9.  如權利要求1所述的方法,其中設有兩個直接熱交換部分,并且所述間接熱交換部分大致位于兩個直接熱交換部分上方。

10.  如權利要求1所述的熱交換方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致并流運動穿過所述間接熱交換部分。

11.  如權利要求1所述的熱交換方法,其中運動穿過所述直接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致逆流運動穿過所述直接熱交換部分。

12.  一種熱交換方法,包括以下步驟:
提供直接蒸發式熱交換部分和間接熱交換部分,所述間接熱交換部分在多條通道內引導流體流,所述直接熱交換部分包括頂部、底部、進氣口和出氣口,所述間接熱交換部分包括頂部、底部、進氣口和出氣口,所述間接熱交換部分大致設置在所述直接熱交換部分上方;
使得空氣在所述間接熱交換部分的所述進氣口和出氣口之間運動,并且使得空氣在所述直接熱交換部分的所述進氣口和出氣口之間運動,
運動穿過所述間接熱交換部分的空氣與在所述間接熱交換部分中的所述多條通道內的流體流交換熱量,
其中所述間接熱交換部分由板式熱交換組件構成,所述板式熱交換組件由形成第一系列流道和第二系列流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成,
將入口集管和出口集管可操作地連接至所述第一系列流道,從而所述流體流能夠流入到所述第一系列流道中并且從所述第一系列流道流出,
所述第二系列流道布置成使得運動穿過所述間接熱交換部分的空氣穿過所述第二系列流道。

13.  如權利要求12所述的熱交換方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述流體流的流動方向大致逆流運動穿過所述間接熱交換部分。

14.  如權利要求12所述的熱交換方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述流體流的流動方向大致橫流運動。

15.  如權利要求12所述的方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述流體流的流動方向大致并流運動。

16.  如權利要求12所述的方法,其中所述板式熱交換組件由形成第一系列閉合回路流道和第二系列開放回路流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成,在這一系列相鄰板盒中的每個板盒包括增強表面圖案,以增大板表面區域,并且提高從所述流體流到運動穿過在所述板式熱交換組件中的第二系列開放回路流道的空氣的熱傳遞。

17.  如權利要求12所述的方法,其中所述板式熱交換組件由形成第一系列閉合回路流道和第二系列開放回路流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成,第二入口集管和第二出口集管可操作地連接至在所述板式熱交換器中的第三系列閉合回路流道,從而第二流體流能夠流入到所述第三系列流道中并且從所述第三系列流道流出。

18.  如權利要求12所述的熱交換方法,其中設有兩個直接熱交換部分和兩個間接熱交換部分,并且一個間接熱交換部分大致位于一個直接熱交換部分上方,而且第二間接熱交換部分大致位于第二直接熱交換部分上方。

19.  如權利要求12所述的熱交換方法,其中設有兩個直接熱交換部分,并且所述間接熱交換部分大致位于兩個直接熱交換部分上方。

20.  一種熱交換方法,包括以下步驟:
提供間接熱交換部分,所述間接熱交換部分在多條通道內引導流體流,所述間接熱交換部分包括頂部、底部、進氣口和出氣口;
將蒸發液體大致向下分配到并且穿過所述間接熱交換部分,從而在所述多條通道內的所述流體流和所述蒸發液體之間發生間接熱交換;
使得空氣在所述間接熱交換部分的所述進氣口和所述出氣口之間運動,運動穿過所述間接熱交換部分的空氣與運動穿過所述間接熱交換部分的所述蒸發液體交換熱量和質量,并且因此與在所述間接熱交換部分中的所述多條通道內的所述流體間接交換熱量,其中所述間接熱交換部分由板式熱交換器構成,所述板式熱交換器由形成第一系列 流道和第二系列流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成,
將入口集管和出口集管可操作地連接至所述第一系列流道,從而所述流體流能夠流入到所述第一系列流道中并且從所述第一系列流道流出,所述第二系列流道布置成使得所述蒸發液體能夠流經所述第二系列流道,并且運動穿過所述間接熱交換部分的空氣穿過所述第二系列流道。

21.  如權利要求20所述的熱交換方法,還包括:
收集從所述間接熱交換部分排出的基本上全部所述蒸發液體;并且
將所收集的蒸發液體向上泵送,從而使其能夠大致向下分配到并且穿過所述間接熱交換部分。

22.  如權利要求20所述的方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致逆流運動穿過所述間接熱交換部分。

23.  如權利要求20所述的熱交換方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體的流動方向大致橫流運動穿過所述間接熱交換部分。

24.  如權利要求20所述的熱交換方法,其中所述板式熱交換器由形成第一系列閉合回路流道和第二系列開放回路流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成,在這一系列相鄰板盒中的每個板盒包括增強表面圖案,以增大板表面區域,并且提高從所述蒸發液體到運動穿過在所述板式熱交換組件中的所述第二系列流道的空氣的顯熱和潛熱傳遞。

25.  如權利要求20所述的熱交換方法,其中在由形成第一系列閉合回路流道和第二系列開放回路流道的交替結構的一系列相鄰板盒構成的所述板式熱交換器中,第二入口集管和第二出口集管可操作地連接至在所述板式熱交換器中的第三系列閉合回路流道,從而第二流體流能夠流入到所述第三系列流道中并且從所述第三系列流道流出。

26.  如權利要求20所述的熱交換方法,其中運動穿過所述間接熱交換部分的空氣相對于所述蒸發液體方向大致并流運動穿過所述間接 熱交換部分。

說明書

說明書具有間接熱交換器的冷卻塔
技術領域
本發明大致涉及改進的熱交換設備例如閉合回路流體冷卻器、流體加熱器、冷凝器、蒸發器、蓄熱系統、空氣冷卻器或空氣加熱器。更具體地說,本發明涉及布置用來實現體積和性能改進的單獨間接和直接蒸發式熱交換部分或部件的組合。
背景技術
本發明包括使用板式熱交換器作為間接熱交換部分。在與由各個管道回路構成的盤繞回路間接熱交換器相比較時,由板式熱交換器構成的間接熱交換器部分的性能更好。這種間接熱交換部分可以與直接熱交換部分組合,它通常由填充件部分構成,蒸發液體例如水通常在向下流動的操作中在其上傳輸。這種組合的間接熱交換部分和直接熱交換部分一起為整個熱交換設備例如閉合回路流體冷卻器、流體加熱器、冷凝器、蒸發器、空氣冷卻器或空氣加熱器提供更好的性能。
由板式熱交換器構成的間接熱交換部分的改進性能的一部分在于作為板式熱交換器的間接熱交換部分利用經過和穿過間接熱交換部分流動或以其它方式傳輸的蒸發液體提供顯熱和潛熱交換的能力。另一個重要改進之處在于,板式熱交換器在相同的物理空間中將具有比其它蒸發式間接熱交換器更大的表面積。例如由盤管構成的間接熱交換器。
根據本發明可以有各種熱交換布置結構的組合。這些布置結構可以包括這樣的布置,其中間接熱交換部分單獨操作,在物理上位于直接熱交換部分上方,或者在物理上位于直接熱交換部分下方。在其中間接熱交換部分位于直接熱交換部分上方的布置結構中,蒸發液體向下流入或以其它方式噴射到間接熱交換部分上,并且通常為水的這種 蒸發液體然后離開間接熱交換部分以便在通常由填充件布置結構構成的直接熱交換部分上傳輸。在組合式熱交換設備的另一種布置結構中,間接熱交換部分在物理上位于直接熱交換部分下方。在組合式熱交換設備的另一種布置結構中,兩個或更多個間接熱交換部分設置在單個閉合回路流體冷卻器或熱交換器中,每個都位于直接熱交換部分上方或下方,這也是本發明的一部分。另外,應該理解的是,由于熱交換負載和要求的變化,本發明的熱交換器設備或流體冷卻器可以如此操作,其中空氣和蒸發液體例如水經過間接和直接熱交換部分吸入或提供。還優選的是,在不提供蒸發液體的情況下操作熱交換器,其中只是空氣將經過間接熱交換部分吸入。還可以如此操作根據本發明的組合式熱交換器,其中只有蒸發液體將經過或向下穿過間接熱交換部分和直接熱交換部分提供,并且其中空氣不會通過傳統的裝置例如風扇抽入。
在間接熱交換部分的操作中,通過使得蒸發液體例如水與在間接熱交換器中位于各個板對或盒之間的通道中的空氣一起流動,從而在顯熱交換操作和/或潛熱交換操作中對穿過在板式熱交換器中的內部開口的流體流進行冷卻、加熱、冷凝或蒸發。這種組合的熱交換導致間接熱交換部分的操作更有效。通常也是水的通常向下經過或穿過間接熱交換部分的蒸發液體然后通常向下經過或穿過通常為填充件組件的直接熱交換部分。在蒸發液體中的熱量傳遞給空氣,該空氣在空氣運動系統例如風扇的作用下從閉合回路流體冷卻器或熱交換器組件向外并且大致向下、向上或橫穿直接熱交換部分吸入。從間接或直接熱交換部分排出的蒸發液體通常收集在集液槽中,然后經過間接或直接蒸發式熱交換部分向上泵送以便重新分配。當然,如上所述,間接和直接熱交換部分可以倒置,其中在其中直接熱交換部分位于間接熱交換部分上方的導致情況下,離開間接熱交換部分的蒸發流體將收集在集液槽中,并且經過直接熱交換部分向上泵送以便分配。可選的是,可以只有間接熱交換部分。
因此,本發明的目的在于提供一種改進的熱交換設備,它可以為 閉合回路流體冷卻器、流體加熱器、冷凝器、蒸發器、空氣冷卻器或空氣加熱器,它包括間接熱交換部分以及可能的直接熱交換部分。
本發明的另一個目的在于提供一種改進的熱交換設備例如閉合回路流體冷卻器、流體加熱器、冷凝器、蒸發器、空氣冷卻器或空氣加熱器,它包括由板式熱交換器構成的間接熱交換部分。
本發明的另一個目的在于提供改進的熱交換設備,它包括板式熱交換器,其單位體積的表面積大于其它蒸發式間接熱交換器。
發明內容
本發明提供了一種改進的熱交換設備,它通常由間接熱交換部分和直接熱交換部分的組合構成。間接熱交換部分通過利用板式熱交換器作為間接熱交換部分來實現性能改善。板式熱交換器每單位體積包含有比其它間接蒸發式熱交換器更多的表面積。板式熱交換器由一個或多個組合的板式熱交換組或盒構成,每個都由一對板構成。每個熱交換盒在這些板之間形成內部通道。這些板設計成使得流體流能夠在熱交換盒內流過,從而使得流體流暴露于在熱交換器的熱交換盒中的每塊板的一側的較大表面區域。在每塊板外面,設有空間,空氣或蒸發液體例如水或空氣和蒸發液體的組合能夠在其中通過以從該板式熱交換器的這些板的外側表面提供顯熱和潛熱交換。在本發明的閉合回路流體冷卻器、流體加熱器、冷凝器、蒸發器、空氣冷卻器或加熱器中利用板式熱交換器能夠改善性能并且還能夠實現組合的操作或可選的操作,其中只有空氣或只有蒸發液體或兩者的組合能夠穿過或經過在板式熱交換器中的這些板的外側。
直接熱交換部分大致位于間接熱交換部分下方,由此使得從間接熱交換部分掉落的蒸發液體能夠流過或穿過填充件,并且因此使得能夠通過利用空氣運動設備例如風扇使得空氣經過或穿過直接熱交換部分來從這種蒸發液體中吸收熱量。這種蒸發液體收集在位于閉合回路流體冷卻器、流體加熱器、冷凝器、蒸發器、空氣冷卻器或空氣加熱器底部中的集液槽中,并且通常向下、橫穿或穿過間接熱交換部分泵 送回以便分配。
本發明還有一部分在于提供一種組件,其中在單個冷卻塔或熱交換器設備中兩個或更多個間接熱交換部分位于兩個或更多個直接熱交換部分上方。本發明還有一部分在于使得間接和直接熱交換部分的定位反轉,其中所述直接熱交換部分將位于間接熱交換部分上方。因此,蒸發液體一開始將向下流動穿過所述直接熱交換填充部分,并且蒸發液體從直接熱交換部分掉落至間接熱交換部分。
附圖說明
在這些附圖中:
圖1為根據本發明的熱交換器的第一實施例的側視圖;
圖1A為根據本發明的熱交換器的另一個實施例的側視圖;
圖2為根據本發明的熱交換器的第二實施例的側視圖;
圖3為根據本發明的熱交換器的第三實施例的側視圖;
圖4為根據本發明的熱交換器的第四實施例的側視圖;
圖5為根據本發明的熱交換器的第五實施例的側視圖;
圖6為根據本發明的熱交換器的第六實施例的側視圖;
圖7為根據本發明的熱交換器的第七實施例的側視圖;
圖8為根據本發明的熱交換器的第八實施例的側視圖;
圖9為根據本發明的熱交換器的第九實施例的側視圖;
圖10為根據本發明的熱交換器的第十實施例的側視圖;
圖11為根據本發明的實施例的板式熱交換器的透視圖;
圖12為根據本發明的板式熱交換器的局部視圖;
圖13為根據本發明的其板分開的板式熱交換器的側視圖;
圖14為板式熱交換器的側視圖,顯示出根據本發明分開的地方;
圖15為根據本發明的板式熱交換器的頂視圖;
圖16為根據本發明的組裝好的板式熱交換器的透視圖;
圖17為根據本發明的板式熱交換器的端視圖;并且
圖18為根據本發明的板式熱交換器的側視圖。
具體實施方式
現在參照這些附圖中的圖1,根據本發明的第一實施例的熱交換器大致在10處顯示出。這種熱交換器通常存在于閉合回路冷卻塔中,其具有直接熱交換部分4和位于直接熱交換部分4上方的間接熱交換部分5。直接熱交換部分4通常由用聚氯乙烯板制成的填充件構成。直接熱交換部分4通過在熱交換器10外側上的進氣口8接收空氣,并且通過風扇6將空氣大致穿過并且稍微向上抽吸穿過直接熱交換部分4。間接熱交換部分5通常由具有流體出口2和流體入口1的板式熱交換器5A構成。應該理解的是,必要時,可以將流體出口2和流體入口1的操作反過來。穿過間接熱交換部分5的優選空氣方向是從配水組件3的頂部進入。然后,空氣在風扇6作用下從該頂部大致向下抽吸穿過間接熱交換部分5并且從部分5的底部離開。另外,空氣還能夠在風扇6作用下在配水組件7’的頂部打開或關閉的情況下任選抽吸穿過進氣口7并且大致向下經過并且向下穿過間接熱交換部分5。蒸發液體通常為水如此從配水組件3向下流動,從而蒸發流體向下掉落并且穿過間接熱交換部分5。穿過間接熱交換部分5的蒸發液體向下穿過直接熱交換部分4。從直接熱交換部分4向下流出的蒸發液體收集在集液槽9A中,并且由泵9向上泵送以便通過配水組件3重新分配。配水組件3可以由具有開口的多種管道構成,或者為任意其它配水結構,例如采用噴嘴、水槽或者其它配水組件。間接熱交換部分5通常由板式熱交換器5A構成。所要冷卻、冷凝、加熱或蒸發的流體在板式熱交換器5A的相連的板或盒內流過。
現在參照這些附圖中的圖1A,根據本發明另一個實施例的熱交換器大致在170處顯示出。這種熱交換器通常存在于閉合回路冷卻塔中,其具有直接熱交換部分174和位于直接熱交換部分174上方的兩個間接熱交換部分184和185。直接熱交換部分174通常由用聚氯乙烯板制成的填充件構成。直接熱交換部分174通過在熱交換器170外側上的進氣口178接收空氣,并且通過風扇175將空氣大致經過并且稍微 向上抽吸穿過直接熱交換部分174。第一間接熱交換部分184通常由具有流體出口172和流體入口171的板式熱交換器184A構成。第二間接熱交換部分185通常由具有流體出口182和流體入口181的板式熱交換器185A構成。應該理解的是,必要時,可以將流體出口172和182以及流體入口171和181的操作反過來。穿過間接熱交換部分184和185的優選空氣方向是從配水組件173的頂部進入。然后,空氣在風扇175作用下從該頂部大致向下抽吸穿過間接熱交換部分184和185并且從部分184和185的底部離開。另外,空氣還能夠在風扇175作用下在配水組件177A的頂部打開或關閉的情況下任選抽吸穿過進氣口177并且大致向下經過并且向下穿過間接熱交換部分184和185。蒸發液體通常為水如此從配水組件173向下流動,從而蒸發流體向下掉落并且穿過間接熱交換部分184和185。穿過間接熱交換部分184和185的蒸發液體向下穿過直接熱交換部分174。從直接熱交換部分174向下流出的蒸發液體收集在集液槽179A中,并且由泵179向上泵送以便通過配水組件173重新分配。配水組件173可以由具有開口的多種管道構成,或者為任意其它配水結構,例如采用噴嘴、水槽或者其它配水組件。間接熱交換部分184和185通常分別由板式熱交換器184和185A構成。所要冷卻、冷凝、加熱或蒸發的流體單獨在板式熱交換器184和185A的相連的板或盒內流過。
圖2為根據本發明的熱交換器20的第二實施例的側視圖。熱交換器20通常存在于閉合回路冷卻塔中,其包括位于直接熱交換部分14上方的間接熱交換部分15,并且知道兩個這種間接和直接部分設置作為熱交換器20的一部分。直接熱交換部分14也由用合適材料例如聚氯乙烯制成的填充板構成。流經并且交叉穿過直接熱交換部分14的空氣通過進氣口18進入并且由風扇16抽入。間接熱交換部分15通常由板式熱交換器15A構成。穿過間接熱交換部分15的優選空氣方向是從蒸發液體分配結構13A的頂部進入。然后,空氣在風扇16作用下從該頂部大致向下抽吸穿過間接熱交換部分15并且從部分15的底部離開。另外,空氣還能夠在風扇16作用在液體分配結構17’的頂部打 開或關閉的情況下通過進氣口17進入,任選向下抽吸、經過以及大致向上穿過間接熱交換部分15。蒸發液體設置成從蒸發液體分配結構13A向下流動。這種蒸發液體大致向下流經間接熱交換部分15。離開間接熱交換部分15的蒸發液體向下穿過直接熱交換部分14并且收集在集液槽19A中。所收集的這種蒸發液體由泵19向上泵送以便分配給水蒸發液體分配組件13A。板式熱交換器15A包括流體出口12和流體入口13,必要時它們可以反過來。所要冷卻、冷凝、加熱或蒸發的流體在板式熱交換器15A的相連的板或盒內流過。
在上述熱交換器10和熱交換器20的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這兩個熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇抽吸空氣經過并且穿過直接和間接熱交換部分的情況下操作。如果所需的熱交換程度較低,則可以在不用風扇抽吸空氣經過間接和直接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,該組件可以如此操作,從而蒸發液體將不會通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而在這些間接熱交換部分的板對內流動的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸向下或者橫穿并且向上流動的空氣冷卻。
現在參照這些附圖中的圖3,根據本發明的熱交換器30的第三實施例大致在30處顯示出,采用閉合回路冷卻塔的形式。熱交換器30包括大致位于間接熱交換部分35上方的直接熱交換部分34。直接熱交換部分34通常由填充板組件構成,其中這些填充板通常用聚氯乙烯制成。空氣通過進氣口38進入并且由風扇36抽吸經過并且向下穿過直接熱交換部分34。通常為水的蒸發液體從蒸發液體分配組件33向下分配,這種蒸發液體向下穿過直接熱交換部分34。蒸發液體分配組件33的頂部33A通常關閉。間接熱交換部分35通常有板式熱交換器35A構成,它由彼此之間具有間隔空間的一系列相連板盒構成。所要冷卻、冷凝或蒸發的流體通過流體入口31進入并且通過流體出口32離開,但是必要時這可以反過來。空氣穿過間接熱交換部分35并且在 板式熱交換器的板對或盒之間流過,從而通過進氣口37進入并且通過風扇36抽入。要注意的是,進氣口38可以任選打開以改變在間接和直接熱交換部分之間的空氣流量比,或者可以完全關閉,這使得全部空氣進入直接熱交換部分。從直接熱交換部分34掉落的蒸發液體在板式熱交換器35的板對或盒之間流過,并且為在板式熱交換器35A中的相連板內流過的流體提供顯熱和潛熱熱傳遞。這種蒸發液體收集在集液槽39A中,并且用泵39向上泵送以便通過蒸發液體分配組件33重新分配。
現在參照圖4,根據本發明的熱交換器組件的第四實施例大致在40處顯示出。在該實施例中,兩個直接熱交換部分44位于兩個間接熱交換部分45上方。蒸發液體離開蒸發液體分配組件43,并且通過通常由用聚氯乙烯制成的一系列填充板構成的直接熱交換部分44向下分配。蒸發液體分配組件43的頂部43A通常關閉。通過進氣口48在風扇46作用下抽吸進入的空氣經過并且大致向上穿過直接熱交換部分44。要指出的是,進氣口48可以部分打開以改變在間接和直接熱交換部分之間的空氣流量比,或者可以完全關閉,這使得全部空氣進入直接熱交換部分。間接熱交換部分45通常由一系列板式熱交換器45A構成。這種板式熱交換器使得流體能夠穿過相連的板或盒,由此使得這種流體暴露于這些板自身的較大表面區域。這些板通常如此布置,從而在每個相連的板對或盒之間的空間設置用于蒸發流體與空氣一起從中穿過,以使得能夠對在這些板之間流過的蒸發液體進行顯熱和潛熱熱傳遞。另外,空氣進入、流經并且向上穿過板式熱交換器45。空氣在風扇46的作用下通過進氣口47向上抽入。向下流經間接熱交換部分45的蒸發液體收集在集液槽49A中,并且由泵49向上泵送以便再次通過蒸發液體分配組件43分配。
在上述熱交換器30和熱交換器40的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這兩個熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇抽吸空氣經過并且穿過直接和間接熱交換部分的情況下操作。可以在不用風扇抽吸空氣經過間接和直接熱交換部分的情況下操 作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,蒸發液體可以不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而流經這些間接熱交換部分的相連板對或盒的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸流過并且向上流并且向上從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖5,本發明的第五實施例顯示為在閉合回路冷卻塔組件50中的熱交換器。顯示出這種熱交換器包括大致位于兩個間接熱交換部分55上方的直接熱交換部分54。直接熱交換部分54通常由一系列填充板構成,每塊填充板用聚氯乙烯制成。每個間接熱交換部分由具有流體出口52和流體入口51的板式熱交換器結構構成,必要時入口和出口可以反過來。空氣在風扇56的作用下通過進氣口57向內抽入。蒸發液體從蒸發液體分配組件53向下流,并且穿過直接熱交換部分54。穿過直接熱交換部分54的蒸發液體向下穿過兩個間接熱交換部分55。從間接熱交換部分55流出的蒸發液體收集在集液槽59A中,并且通過泵59向上泵送以便通過蒸發液體分配組件53分配。間接熱交換部分55由相連的板對或盒55A的組合構成。每個板對是間隔開的,從而向下流經間接熱交換部分55的蒸發液體能夠通過與這些板的外側接觸而以顯熱方式從在板對55A內的流體吸取熱量。所有熱量最終按照潛熱和顯熱方式從在蒸發液體通道中的蒸發流體釋放給空氣。
在上述熱交換器50的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這種熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇抽吸空氣經過并且穿過直接和間接熱交換部分的情況下操作。可以在不用風扇抽吸空氣經過間接和直接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,蒸發液體還可以不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而在流經這些間接熱交換部分的板的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸流過并且向上從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖6,本發明的第六實施例大致顯示為熱交換器60,它 通常為閉合回路冷卻塔。可以看出熱交換器或冷卻塔60由間接熱交換部分65構成。可以看出每個間接熱交換部分65通常由以組件形式存在的板式熱交換器65A構成。間接熱交換器65具有流體出口61和流體入口62,必要時它們可以反過來。通常為水的蒸發液體大致向下從蒸發液體分配組件63排出,從而蒸發液體向下流經間接熱交換部分65。可以看出,空氣通過進氣口67在風扇66的作用下向內抽入,大致向上穿過間接熱交換部分65。另外,穿過間接熱交換部分65的蒸發液體收集在集液槽69A中,并且通過泵69向上泵送以便通過蒸發液體分配組件63重新分配。穿過板式熱交換器65的蒸發液體63通過接觸板式熱交換器65A的較大板表面而吸收熱量,以便按照顯熱方式從在板對65A內的流體吸收熱量。所有熱量最終在蒸發通道中按照潛熱和顯熱方式從蒸發流體釋放給空氣。
在上述熱交換器60的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這種熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇向上抽吸空氣穿過間接熱交換部分的情況下操作。如果所需的熱交換程度較低,則可以在不用風扇向上抽吸空氣經過間接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接熱交換部分。最后,如果蒸發液體不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而在流經這些間接熱交換部分的板的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下向上流并且向上抽吸從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖7,本發明的第七實施例大致顯示為熱交換器70,它通常采用閉合回路冷卻塔的形式。可以看出,熱交換器70包括位于兩個間接熱交換部分75上方的直接熱交換部分74。直接熱交換部分74通常由每個都用聚氯乙烯制成的一系列填充板構成。可以看出,每個間接熱交換部分75由具有流體出口72和流體入口71的一系列相連的板或盒75A構成。這些流體入口和出口必要時可以反過來。蒸發液體從蒸發液體分配組件73向下排出到直接熱交換部分74上并且穿過該直接熱交換部分。流經直接熱交換部分74的蒸發液體向下穿過間接熱 交換部分75。穿過并且離開間接熱交換部分75的蒸發液體收集在集液槽79A中,并且由泵79向上泵送以便通過蒸發液體分配組件73分配。空氣通過進氣口77進入熱交換器70,并且由離心風扇76向內抽入并且向上推送,或者相對于蒸發液體沿著逆流方向穿過間接熱交換部分75和直接熱交換部分74。穿過間接熱交換部分75的蒸發液體在板式熱交換器75A的相連板或盒之間流過,由此對穿過板式熱交換器75A的相連板對的流體提供冷卻、加熱、蒸發或冷凝。另外,蒸發液體向下流經間接熱交換部分75,與空氣一起在板式熱交換器75A的相連板之間經過,由此能夠對流經熱交換器75A的相連板對的流體進行顯熱和潛熱交換。
在上述熱交換器70的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這種熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇向上抽吸空氣穿過間接熱交換部分的情況下操作。可以在不用風扇向上抽吸空氣經過間接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,蒸發液體還可以不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而在流經間接熱交換部分的板的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸向上從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖8,根據本發明的第八實施例大致在80處顯示出,它以熱交換器或閉合回路冷卻塔的形式顯示出。可以看出,熱交換器80包括由一對間接熱交換部分85構成。每個間接熱交換部分85由一系列相連的板或盒85A構成。間接熱交換部分85還包括流體出口81和流體入口82,它們必要時可以反過來。蒸發液體由蒸發液體分配組件83提供以向下流經每個間接熱交換部分85。流經間接熱交換部分85的這種蒸發液體收集在集液槽89A中并且由泵89向上泵送回到蒸發液體分配組件83。由離心風扇86在進氣口87中抽入的空氣大致向上流動或者按照逆流的方向穿過間接熱交換部分85。流經熱交換部分85的蒸發液體如此在板式熱交換器85A的相連板對或盒之間流過,從而流經熱交換器85A的相連板的流體由與空氣一起向下流經板式熱交換 器85A的相連板的外表面區域的這種蒸發液體按照顯熱和潛熱方式冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
在上述熱交換器80的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這種熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇向上抽吸空氣穿過間接熱交換部分的情況下操作。可以在不用風扇向上抽吸空氣經過間接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,蒸發液體還可以不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而在流經間接熱交換部分的板的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸向上流動從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖9,本發明的第九實施例大致在90處以熱交換器或閉合回路冷卻塔的形式顯示出。可以看出,熱交換器90由間接熱交換部分95構成。可以看出,間接熱交換部分95由具有流體出口92和流體入口91的一系列相連板或盒95A構成。應該理解的是,必要時,流體出口和流體入口92和91可以反過來。由于在圖9中所示的熱交換器90的實施例大致為低輪廓結構,所以可以看出,離心風扇96位于熱交換器90的結構外面,由此將空氣向內抽吸穿過風扇結構以便大致向上穿過間接熱交換部分95。蒸發液體從蒸發液體分配組件93向下分配以向下穿過間接熱交換部分95。從間接熱交換組件95流出的這種蒸發液體收集在集液槽99A中,并且由泵99向上泵送以便通過蒸發液體分配組件93重新分配。穿過熱交換部分95的蒸發液體在板式熱交換器95A的相連板對或盒之間流過,從而流經熱交換器95A的相連板的內部的流體由與空氣一起向下流經板式熱交換器95A的相連板的外表面區域的這種蒸發液體按照顯熱和潛熱方式冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
在上述熱交換器90的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這種熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇向上抽吸空氣穿過間接熱交換部分的情況下操作。可以在不用風扇向上抽吸空氣經過間接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且 向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,蒸發液體還可以不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作,從而在流經間接熱交換部分的板的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸向上從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖10,本發明的第十實施例大致顯示為熱交換器100或以閉合回路冷卻塔的形式。可以看出,熱交換器100包括大致位于直接熱交換部分104下方的間接熱交換部分105。直接熱交換部分104通常由每個都用聚氯乙烯制成的一系列填充板構成。間接熱交換部分105通常由一系列板式熱交換器對或盒105A構成,其具有流體出口101和流體入口102。必要時,這些流體入口和出口可以反過來。可以看出,空氣由位于物理結構外面或附接在熱交換器100的物理結構外面的風扇106向內抽入。這通常為離心風扇106,它在熱交換器100的側面或底部附近將空氣吸入,并且在其一個端部附近這種空氣被向上推動穿過間接熱交換部分105并且相對于蒸發液體流大致沿著逆流方向向上穿過直接熱交換部分104。蒸發液體從蒸發液體分配組件103向下分配。這種蒸發液體向下流過直接熱交換部分104。離開直接熱交換部分104的蒸發液體向下穿過間接熱交換部分105,并且收集在集液槽109A中。所收集的蒸發液體由泵109從集液槽109A泵送回到配水組件103。板式熱交換器對或盒105A通常如此相互間隔開,從而在板式熱交換器105的這些板內部流動的流體由在板式熱交換器105的板對外面流過的蒸發液體以及按照逆流的方式吸入并且大致向上穿過間接熱交換部分105的空氣按照顯熱和潛熱方式冷卻、加熱、冷凝和蒸發。
在上述熱交換器100的操作中應該理解的是,根據所要求的性能,這種熱交換器可以在蒸發液體離開蒸發液體分配系統并且風扇向上推動空氣穿過直接和間接熱交換部分的情況下操作。可以在不用風扇向上推動空氣穿過直接和間接熱交換部分的情況下操作,從而蒸發液體只是離開并且向下穿過間接和直接熱交換部分。最后,蒸發液體還可以不通過蒸發液體分配組件提供,并且該熱交換器將只是這樣操作, 從而在流經間接熱交換部分的板的流體由在熱交換器或冷卻塔中的風扇作用下抽吸向上從中穿過的空氣冷卻、加熱、冷凝或蒸發。
現在參照圖11和12,在110處大致顯示出根據本發明的板式熱交換器的視圖。每個板式熱交換器顯示為由相互間隔開的一系列板對或盒116構成。在112處顯示出流體出口集管,而在114處顯示出流體入口集管112。如圖12所示,在詳細的分解視圖中可以看出,流體出口集管112包括開口118,從而所要冷卻、加熱、蒸發或冷凝的流體可以從每個板對116內離開。另外顯示出在板116之間有多條通道120,從而蒸發液體和空氣能夠在板116的外側上通過以給在板式熱交換器110的相連板或盒116內通過的流體提供顯熱和潛熱傳遞。可以看出,每個板盒116包括內部流體通道122,它使得所要冷卻、加熱、冷凝或蒸發的流體能夠通過流體入口集管114進入,穿過相連板對或盒116的內部,并且通過在每個板對中的開口118離開以進入出口集管112。可以看出,這種板式熱交換器組件110在每個盒組件116的兩個側面上通常包括有Chevron、壓紋、網格線、波紋、微結構或任意其它表面增強圖案,以提供更大的表面區域以及湍流,從而能夠改善性能以及在每個盒116內的流體和在每個盒116的外表面上流過的空氣以及蒸發流體之間的熱交換。慎重選擇在板上的表面增強圖案的幾何形狀,從而形成在位于每個盒組件116之間的空間中的通道使得能夠在一起在每個盒116之間經過的空氣和蒸發液體之間實現良好的熱傳遞和質量傳遞。這種外部通道通常為但不限于從相互靠近或甚至接觸的相鄰盒形成為Chevron圖案形式的普通交叉圖案。這種結構導致在包括間接熱交換部分的本發明熱交換器的所有實施例中的整體性能改善。表面圖案在板的每一側上可以是不同的。板表面可以經過化學處理(例如納米噴涂)以實現最佳的表面拉伸數值,因此增強空氣和蒸發液體相互作用。
現在參照圖13,在130處大致顯示出根據本發明的板式熱交換器。可以看出,每個這種板式熱交換器由一系列相連的板對或盒136構成。每個板盒136在其內部具有內部空間以使得通過流體入口集管134進 入的流體能夠在每個板盒136內流過并且通過流體出口集管132離開。每個入口集管包括間隔環134A以使得集管134能夠固定在一系列板盒136上,并且具有出口集管間隔環132A以使得流體出口集管132能夠安裝在這一系列板盒136上。另外,在分解視圖中可以看出,在每個板盒136之間存在間隔138以提供足夠的通道,讓蒸發液體在板136組裝好的情況下按照橫流、并流、逆流或其一些組合的方式流動。這種間隔還使得空氣能夠在這些板之間流過,這種空氣通常在熱交換器130內的風扇作用下按照橫流、逆流、并流方式或其一些組合方式抽入。在板盒之間的這種間隔通過使得在每個板對或盒136內的流體盒在這些板對或盒136之間的通道中流動的蒸發液體以及空氣之間能夠發生顯熱和潛熱交換。在每個板盒內的內部通道標為139。
現在參照圖14,該圖顯示出板式熱交換器組件140的透視圖。可以看出,板式熱交換器組件140由一系列板盒146構成,每個包括有內部通道以使得流體能夠在其中流動。可以看出,每個板盒最好包括Chevron或其它表面結構以使得每個板對的表面區域增大。可以看出,板式熱交換器組件140還包括通過出口集管間隔環142A與這一系列板盒連接的流體出口集管142以及通過入口集管間隔環144A與這一系列板盒146連接的流體入口集管144。可以看出,通道148由在每個相鄰板盒146的外側上的凸起表面形成,從而使得蒸發液體能夠在每個板盒146之間流動,從而為在每個板盒146內流動的液體提供可感知的冷卻。另外,通道148形成在板盒146之間的空間,從而空氣能夠在板盒146之間按照逆流、并流、橫流方式或其一些組合方式抽入,以便與蒸發液體形成顯熱和潛熱交換,并且因此為在這些板146內的流體提供間接的冷卻、加熱、冷凝或蒸發。間隔件149是可選的,它為板式熱交換器組件140提供額外的結構支撐,以在用螺栓將板式熱交換器組件140緊固時防止凸起表面破碎。還有,這些間隔件149可以用來將通道148的寬度增加超過其自然數值,該數值為凸起表面高度的兩倍。
現在參照圖15-18,該圖顯示出板式熱交換器組件150的詳細視 圖。可以看出,每個板式熱交換器組件由具有流體出口集管152和流體入口集管154的一系列板對或盒156構成。每個流體入口集管154通過流體入口集管間隔環154A連接,并且流體出口集管152通過流體出口集管間隔環152A連接。可以看出,這一系列板對或盒156通過在每個板盒156的外側上的凸起表面圖案相互間隔開。在每個板上,所述增強的表面圖案位于兩個側面上。它由凸起表面(波峰,158A)和下凹表面(波谷,158B)構成。在板的一個側面上的波峰158A為在另一個側面上的波谷158B(反之亦然)。波谷158B相互接觸以形成在板對或盒156內的內部通道159。在每個板對156的外表面上的波峰158A接觸相鄰板對156的波峰以形成外部通道158(例如,通常為網格圖案),從而空氣和蒸發液體能夠在這些板盒156外面以及之間流動,從而提供良好的顯熱和潛熱交換。可以看出,每個板盒156在每個板盒組件156的兩個側面上具有Chevron或任意其它的表面增強圖案,以提供更大的表面區域和湍流,從而能夠改善性能以及在每個板盒156內的流體和在每個板盒156之間流動的蒸發液體之間的熱交換。慎重選擇在板上的表面增強圖案的幾何形狀,從而形成在每個板盒組件156之間的空間中的外部通道158能夠在一起在每個板盒156外面以及之間流動的空氣和蒸發液體之間實現良好的熱傳遞和質量傳遞。該外部通道通常為但不限于普通的網格圖案。
在本發明的所有實施例中,這些板由各種鋼材例如不銹鋼或其它耐腐蝕鋼和合金構成。這些板還可以由能夠在板內的流體和從中向外流出的蒸發液體或空氣之間實現良好熱傳遞的其它材料構成。這些材料可以為鋁或銅;各種合金或具有耐腐蝕性和良好熱傳遞性的塑料。

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具有 間接 熱交換器 冷卻塔
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