專利名稱：蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防結(jié)冰方法及填料組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蒸發(fā)式熱交換設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及蒸發(fā)式換熱設(shè)備的換熱方法，另外 本發(fā)明還涉及換熱填料組件。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)式換熱設(shè)備包括開式塔、蒸發(fā)式冷凝器或蒸發(fā)式流體冷卻器等，如圖1，圖2 及圖3所示，是利用強(qiáng)制通風(fēng)，使噴淋在填料表面的循環(huán)水部分蒸發(fā)，帶走熱量，實(shí)現(xiàn)循環(huán) 水冷卻降溫，維持較低水溫的濕式換熱設(shè)備。由于是利用噴淋水部分蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)降溫，相對(duì)沒 有水分蒸發(fā)的干式換熱，其換熱效率高、造價(jià)低，能夠使循環(huán)水降低到接近空氣濕球溫度， 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于冷卻水直排式換熱，能夠節(jié)約工業(yè)用水90%以 上，而且類似采用大熱質(zhì)傳遞面積的PVC填料開式冷卻塔，近年來，閉式塔及蒸發(fā)式冷凝冷 卻設(shè)備也在采用換熱管和填料組合形式，二次換熱填料明顯提高換熱效率。但是，由于大 面積的填料使用，使設(shè)備的熱負(fù)荷隨季節(jié)變化較大，尤其當(dāng)環(huán)境濕球溫度降到很低時(shí)，換熱 設(shè)備填料表面容易出現(xiàn)噴淋水溫度過低的結(jié)冰現(xiàn)象，由于水分過度蒸發(fā)導(dǎo)致噴淋水不必要 的浪費(fèi)，如傳統(tǒng)橫流式換熱設(shè)備填料，其相鄰兩片PVC填料之間排布距離一般< 30mm，平行 兩端開放設(shè)計(jì)，噴淋水從填料上部直接分布到填料的兩個(gè)側(cè)面，通常兩個(gè)側(cè)面都設(shè)計(jì)成各 種凹凸曲面，增加傳熱傳質(zhì)面積與氣液傳質(zhì)接觸時(shí)間。噴淋水在重力作用下，沿著這些凹凸 三維形態(tài)溝槽曲折流動(dòng)，經(jīng)過數(shù)倍于填料高度的流動(dòng)距離，與橫流通過的外界空氣進(jìn)行充 分的熱質(zhì)交換，在飽和蒸汽壓差的驅(qū)動(dòng)下，部分噴淋水蒸發(fā)，使通過填料的空氣接近飽和狀 態(tài)，經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)抽吸排放到環(huán)境中。而且由于風(fēng)機(jī)出口空氣相對(duì)濕度較大，排放到低溫潮濕 大氣中，會(huì)產(chǎn)生白霧現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不同程度影響。目前對(duì)上述問題的解決辦法主要是采用電加熱的方式，維持噴淋水溫度高于結(jié)冰 溫度，但在冬季寒冷地區(qū)，冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)冰現(xiàn)象，其主要原因是環(huán)境溫 度過低，空氣入口處噴淋水溫度過低，出現(xiàn)不斷結(jié)冰現(xiàn)象，冰層厚度不斷增加會(huì)嚴(yán)重影響填 料層的正常功能，而且均需額外附加能耗，消耗了很多不必要的水分蒸發(fā)；除霧工藝主要是 采用在進(jìn)風(fēng)口處對(duì)部分空氣進(jìn)行加熱升溫處理，或?qū)σ呀?jīng)過填料加濕的空氣進(jìn)行加熱來提 高其相對(duì)濕度，降低出口空氣露點(diǎn)溫度，降低對(duì)周圍環(huán)境的水霧污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問題，提供一種蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬 季結(jié)冰方法，過渡季節(jié)或冬季運(yùn)行時(shí)對(duì)熱質(zhì)傳遞方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效利用低溫空氣的顯熱， 減少噴淋水蒸發(fā)量及循環(huán)水溫度。另外本發(fā)明還提供蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季 結(jié)冰填料組件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制冷效果佳，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、防霧且防結(jié)冰的目的。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬 季結(jié)冰方法，通過改變換熱設(shè)備填料表面噴淋水分布面積和通風(fēng)換熱方式，控制噴淋水的 蒸發(fā)潛熱和空氣的顯熱量，減少冬季運(yùn)行時(shí)噴淋水的蒸發(fā)量，提高冷空氣顯熱量。
所述蒸發(fā)式換熱設(shè)備采用干濕混合運(yùn)行，強(qiáng)制通風(fēng)經(jīng)過填料表面，濕式運(yùn)行有噴 淋水的填料表面進(jìn)行蒸發(fā)換熱，空氣被加濕升溫；干式運(yùn)行無噴淋水的填料表面空氣進(jìn)行 對(duì)流換熱，空氣只通過對(duì)流換熱提高溫度，通過填料換熱后干、濕空氣在塔內(nèi)充分混合，再 經(jīng)風(fēng)機(jī)排放到環(huán)境中。所述干濕混合運(yùn)行采用填料兩表面一面干式運(yùn)行，另一面濕式運(yùn)行。本發(fā)明蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰填料組件，各片填料間等距離排 布，每?jī)善盍蠟橐粋€(gè)填料組，且每個(gè)填料組兩片填料最上方邊緣根據(jù)熱負(fù)荷及環(huán)境濕球 溫度進(jìn)行密封，各填料組之間非密封連接。所述填料兩個(gè)側(cè)面均呈各種凹凸曲面。所述填料組件是適用于全填料橫流冷卻塔、盤管加填料組合式的蒸發(fā)式冷凝器或 閉式冷卻塔的填料組件。本發(fā)明方法新穎獨(dú)特，將干濕運(yùn)行有機(jī)結(jié)合在一起，提供了一種調(diào)節(jié)填料蒸發(fā)水 量及風(fēng)機(jī)出口空氣溫度和相對(duì)濕度的新工藝，在環(huán)境濕球溫度較低季節(jié)，將填料表面噴淋 水面積降低，無噴淋水表面利用空氣顯熱進(jìn)行對(duì)流換熱。采用干濕混合運(yùn)行方式，噴淋水蒸 發(fā)傳質(zhì)面積可降低50%，單位面積填料表面噴淋水流量增加50%，循環(huán)水溫明顯升高，降低 噴淋水溫度過低而出現(xiàn)結(jié)冰趨勢(shì)。噴淋水在填料表面的熱質(zhì)交換方式，包括蒸發(fā)潛熱及對(duì) 流顯熱的合理分配方法，及其對(duì)冬季噴淋水過度蒸發(fā)、出風(fēng)口白霧及填料表面結(jié)冰抑制作 用。本發(fā)明填料組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本不改變目前制冷設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)及安裝使用方 法，僅是進(jìn)行簡(jiǎn)單的密封處理，加工使用方便，實(shí)現(xiàn)干、濕混合運(yùn)行方式，通過改變填料表面 噴淋水流通面積，利用冬季低焓值的冷空氣，提高空氣顯熱帶走的熱量，控制蒸發(fā)水量，從 而維持噴淋水適宜溫度，保證排風(fēng)口空氣較高溫度和較低相對(duì)濕度，減輕排風(fēng)口水蒸氣凝 結(jié)產(chǎn)生的白霧現(xiàn)象。本發(fā)明廣泛適用于全填料橫流冷卻塔、盤管加填料組合式的蒸發(fā)式冷 凝器或閉式冷卻塔。


圖1是對(duì)稱型橫流冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是小型橫流冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖3是帶填料的蒸發(fā)式冷凝或冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是傳統(tǒng)填料濕式運(yùn)行填料組件示意圖； 圖5是本發(fā)明填料干濕式混合運(yùn)行填料組件示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1 如圖3所示蒸發(fā)式冷凝器，上箱體為換熱盤管1，下箱體為橫流PVC 二次 換熱填料組件2，填料組件2雙面換熱總面積4600m2，進(jìn)風(fēng)量53m3/s，濕球溫度27°C，冷凝 溫度35°C，排熱量1200kW。當(dāng)環(huán)境濕球溫度為2°C，填料濕式運(yùn)行，設(shè)備正常運(yùn)行熱負(fù)荷可 達(dá)3460kW，而系統(tǒng)實(shí)際排熱量?jī)H需1200 kW。其中填料組件采用如圖5所示填料組件，每?jī)善盍?為一個(gè)填料組3，每個(gè)填料組按等距離排布且最上方邊緣5密封連接，填料組3之間按等距離排布，每個(gè)填料組3之間 非密封連接，填料4兩個(gè)側(cè)面均呈各種凹凸曲面，通過采用此結(jié)構(gòu)填料實(shí)現(xiàn)干濕混合狀態(tài) 運(yùn)行，蒸發(fā)潛熱和對(duì)流顯熱換熱比例可達(dá)50:50，對(duì)于北方地區(qū)可干濕混合運(yùn)行長達(dá)半年 時(shí)間，噴淋循環(huán)水溫始終維持在25°C以上，節(jié)約蒸發(fā)水量30% 40%，而且出口空氣露點(diǎn)溫 度可升高6 8°C，很大程度降低了結(jié)冰趨勢(shì)及白霧現(xiàn)象。實(shí)施例2 如圖3所示的蒸發(fā)式閉式冷卻塔產(chǎn)品，上箱體換熱盤管1，下箱體橫流 PVC換熱填料組件2，填料組件雙面換熱總面積7200 m2，進(jìn)風(fēng)量98. 4 m3/s，濕球溫度28°C， 進(jìn)出口水溫37/32°C，排熱量2250kW。假設(shè)熱負(fù)荷不隨季節(jié)變化，當(dāng)環(huán)境濕球溫度低于2V 時(shí)，采用濕式運(yùn)行設(shè)備換熱能力將超過6000kW，如果按正常熱負(fù)荷工作，進(jìn)出口水溫相應(yīng) 要降低很多，對(duì)溫度降低沒有限制的系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行，但由于水溫較低，需要額外電加熱 防凍工藝。其中填料組件采用如圖5所示填料組件，每?jī)善盍蠟橐粋€(gè)填料組3，填料組兩片 填料4按等距離排布且最上方邊緣5密封連接，填料組3之間按等距離排布，每個(gè)填料組之 間非密封連接，填料兩個(gè)側(cè)面均呈各種凹凸曲面，通過采用此結(jié)構(gòu)填料實(shí)現(xiàn)干濕混合狀態(tài) 運(yùn)行，維持系統(tǒng)進(jìn)出口水溫不變或略低，充分利用環(huán)境低溫空氣的顯熱，使排出熱量中的顯 熱量提高到50%以上，蒸發(fā)水量降低30% 40%，空氣出口相對(duì)濕度降低30%左右，相應(yīng)露點(diǎn) 溫度降低5 7°C，明顯緩解了設(shè)備空氣出口白霧及進(jìn)風(fēng)口結(jié)冰現(xiàn)象。采用本發(fā)明，可以控制噴淋水的蒸發(fā)量，降低風(fēng)機(jī)出口空氣的露點(diǎn)溫度，改變平行 排列填料表面的布液方式，以每?jī)善盍蠟橐粋€(gè)填料組3，填料組的兩片填料4最上方邊緣 5封閉連接，改變換熱設(shè)備填料表面噴淋水分布面積和通風(fēng)換熱方式，使得每片填料的兩表 面一面干式運(yùn)行，另一面為濕式運(yùn)行，強(qiáng)制通風(fēng)經(jīng)過填料表面，有噴淋水的表面主要為蒸發(fā) 換熱，無噴淋水面為空氣被加熱的對(duì)流換熱方式。這樣使環(huán)境的冷干空氣分別經(jīng)過填料兩 個(gè)表面，一部分空氣被加濕升溫，另一部分空氣只通過對(duì)流換熱提高溫度，經(jīng)填料換熱后的 空氣在塔內(nèi)混合，再經(jīng)風(fēng)機(jī)排放到環(huán)境中。相對(duì)于常規(guī)蒸發(fā)式式換熱設(shè)備，所排放的空氣接 近飽和狀態(tài)，而部分干式運(yùn)行的空氣被升高溫度后于加濕的空氣混合后的有以下區(qū)別，(1) 干球溫度升高；(2)相對(duì)濕度降低；(3)露點(diǎn)溫度降低。采用干濕混合的換熱方式，噴淋水 蒸發(fā)傳質(zhì)面積減小，總排熱量中空氣顯熱量增加，蒸發(fā)潛熱量相對(duì)減少，噴淋水溫度相對(duì)升 高，填料表面結(jié)冰現(xiàn)象降低。
權(quán)利要求
1.蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰方法，其特征是通過改變換熱設(shè)備填料 表面噴淋水分布面積和通風(fēng)換熱方式，控制噴淋水的蒸發(fā)潛熱和空氣的顯熱量，減少冬季 運(yùn)行時(shí)噴淋水的蒸發(fā)量，提高冷空氣顯熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰方法，其特征是蒸 發(fā)式換熱設(shè)備采用干濕混合運(yùn)行，強(qiáng)制通風(fēng)經(jīng)過填料表面，濕式運(yùn)行有噴淋水的填料表面 進(jìn)行蒸發(fā)換熱，空氣被加濕升溫；干式運(yùn)行無噴淋水的填料表面空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，空氣只 通過對(duì)流換熱提高溫度，通過填料換熱后干、濕空氣在塔內(nèi)充分混合，再經(jīng)風(fēng)機(jī)排放到環(huán)境 中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰方法，其特征 是干濕混合運(yùn)行采用填料兩表面一面干式運(yùn)行，另一面濕式運(yùn)行。
4.蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰填料組件，其特征是各片填料間等距離 排布，每?jī)善盍蠟橐粋€(gè)填料組，且每個(gè)填料組兩片填料最上方邊緣根據(jù)熱負(fù)荷及環(huán)境濕 球溫度進(jìn)行密封，各填料組之間非密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰填料組件，其特征 是填料兩個(gè)側(cè)面均呈各種凹凸曲面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰填料組件，其特 征是填料組件是適用于全填料橫流冷卻塔、盤管加填料組合式的蒸發(fā)式冷凝器或閉式冷 卻塔的填料組件。
全文摘要
本發(fā)明屬于蒸發(fā)式熱交換設(shè)備領(lǐng)域。蒸發(fā)式換熱設(shè)備節(jié)水、防霧及防冬季結(jié)冰方法，通過改變換熱設(shè)備填料表面噴淋水分布面積和通風(fēng)換熱方式，控制噴淋水的蒸發(fā)潛熱和空氣的顯熱量，減少冬季運(yùn)行時(shí)噴淋水的蒸發(fā)量，提高冷空氣顯熱量。本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)填料蒸發(fā)水量及風(fēng)機(jī)出口空氣溫度和相對(duì)濕度的新工藝，通過改變填料表面噴淋水流通面積，利用冬季低焓值的冷空氣，提高空氣顯熱帶走的熱量，控制蒸發(fā)水量，從而維持噴淋水適宜溫度，保證排風(fēng)口空氣較高溫度和較低相對(duì)濕度，減輕排風(fēng)口水蒸氣凝結(jié)產(chǎn)生的白霧現(xiàn)象。
文檔編號(hào)F28F25/08GK102003913SQ20101053472
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者周興東, 姜文俊, 徐雄冠, 江磊, 鄧凱翔 申請(qǐng)人:Bac大連有限公司