一种二级蒸发冷却塔及其水冷却方法技术

本发明专利技术公开了一种二级蒸发冷却塔及其水冷却方法，包括设置于顶部的排风部分，设置于中部的内区蒸发喷淋部分、外区蒸发喷淋部分以及热交换部分，以及设置于底部的水循环部分，其中外区蒸发喷淋部分与热交换部分相连并提供间接蒸发冷却用水，热交换部分与内区蒸发喷淋部分相连并提供等湿冷却后的空气，排风部分同时抽取内外两区的空气，水循环部分保证内外两区的水路循环。本发明专利技术较未改进的同类设备具有更低的出水温度，可通过增大冷却水温差提高制冷系统运行效率；同时由于可获得更低温度的水，也可根据实际情况直接用于空调或用于消除室内显热负荷或满足各类工业冷却需要。

A Two-stage Evaporative Cooling Tower and Its Water Cooling Method

The invention discloses a two-stage evaporative cooling tower and its water cooling method, which comprises an exhaust part arranged at the top, an inner evaporative spraying part, an outer evaporative spraying part and a heat exchange part in the middle, and a water circulation part arranged at the bottom. The outer evaporative spraying part is connected with the heat exchange part and provides indirect evaporative cooling water and heat exchange part. It is connected with the evaporative sprinkler part of the inner zone and provides air after iso-humid cooling. The exhaust part extracts air from both inner and outer zones at the same time. The water circulation part ensures the water circulation of the inner and outer zones. The invention has lower outlet water temperature than the same kind of equipment without improvement, and can improve the operation efficiency of the refrigeration system by increasing the temperature difference of cooling water; at the same time, because lower temperature water can be obtained, it can also be directly used for air conditioning or for eliminating indoor sensible heat load or meeting various industrial cooling needs according to actual conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种二级蒸发冷却塔及其水冷却方法
本专利技术涉及一种蒸发冷却技术，尤其是一种二级蒸发冷却塔及其水冷却方法。
技术介绍
随着能源问题的日渐突出，建筑节能越来越受到人们的重视，针对既有空调制冷系统的节能改造也逐渐得到关注。冷却塔作为制冷系统冷却水循环的重要设备，改进潜力巨大，国内外学者也对此进行了大量研究。对于开式冷却塔，冷却水与空气直接接触以实现热湿传递，研究者将目光主要集中在提高湿球效率上，既增强热质交换的效果；对于闭式冷却塔，研究者将主要精力放在换热器结构设计上，即增强间壁式换热的效果。蒸发冷却技术分为两种模式，直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。对于直接蒸发冷却方式，极限出风/水温度为室外空气湿球温度；对于间接蒸发冷却方式，极限出风/水温度为室外空气露点温度。中国专利技术专利CN106767051A公开了一种基于间接蒸发与直接蒸发降温原理的冷却塔，冷却水温度较改进之前有所降低，但是间接蒸发换热器中空气与空气之间的换热效果较差。本专利技术将两种蒸发冷却方式串联成为二级蒸发冷却系统，使得冷却水出水温度进一步降低，制冷系统运行效率进一步提高。
技术实现思路
本专利技术针对现有的传统冷却塔，其极限出水温度为室外空气湿球温度，提出了一种二级蒸发冷却塔及其水冷却方法，其出水温度可进一步降低，可大幅降低系统能耗。本专利技术所采取的技术方案如下。一种二级蒸发冷却塔，包括外区蒸发喷淋部分，所述外区蒸发喷淋部分内安装有内区蒸发喷淋部分；外区蒸发喷淋部分连通有外区水循环结构，内区蒸发喷淋部分连通有内区水循环结构。所述外区蒸发喷淋部分包括外壳体，外壳体顶部开口处安装有风机；外壳体内安装有外区布水器，外区布水器下方成形有外区二次进风口，外区二次进风口下方安装有表冷器；表冷器表面安装有外区集水槽；外区集水槽通过外区水循环结构与外区布水器连通。所述内区蒸发喷淋部分包括处于外壳体内的内壳体，内壳体顶部开口的下方安装有内区布水器，内区布水器下方成形有内区一次进风口，内区一次进风口下方安装有内区集水槽，内区集水槽通过内区水循环结构与内区布水器连通。外壳体上成形有外区一次进风口，表冷器一端与外区一次进风口连通，另一端与内区一次进风口连通。进一步的改进，所述外区水循环结构包括与外区集水槽连通的外区循环水泵，外区循环水泵通过外区冷却水管与外区布水器连通；所述内区水循环结构包括内区循环水泵，内区循环水泵通过内区冷却水管与内区布水器连通。进一步的改进，所述内区冷却水管上安装有第一调节阀和第二调节阀。进一步的改进，所述外区集水槽包括处于表冷器上表面的外区上部集水槽和处于表冷器下表面的外区下部集水槽；上部集水槽和下部集水槽连通。进一步的改进，所述外区布水器和内区布水器下方均安装有多孔填料，上方均安装有多孔挡水板。进一步的改进，所述外区集水槽和内区集水槽均连通有补水系统，配合补水系统安装有浮球阀。进一步的改进，所述外壳体和内壳体的顶部开口同轴设置。一种二级蒸发冷却塔的水冷却方法，所述冷却塔包括外区蒸发喷淋部分，所述外区蒸发喷淋部分内安装有内区蒸发喷淋部分；外区蒸发喷淋部分连通有外区水循环结构，内区蒸发喷淋部分连通有内区水循环结构；所述外区蒸发喷淋部分通过外部空气进行直接蒸发冷却过程产生一次冷却水；一次冷却水对进入内区蒸发喷淋部分的外部空气进行间壁式换热过程产生冷却气体，然后冷却气体进入内区蒸发喷淋部分通过直接蒸发冷却过程对内区蒸发喷淋部分的水进行冷却，内区蒸发喷淋部分被冷却的水进行直接制冷或被进一步降温后再进行制冷。进一步的改进，所述内区蒸发喷淋部分被冷却的水通过制冷装置的室内风机盘管进行直接制冷或通过制冷装置的冷水机组进一步冷却后进行制冷。进一步的改进，所述外区蒸发喷淋部分包括外壳体，外壳体顶部开口处安装有风机；外壳体内安装有外区布水器，外区布水器下方成形有外区二次进风口，外区二次进风口下方安装有表冷器；表冷器表面安装有外区集水槽；外区集水槽通过外区水循环结构与外区布水器连通；所述内区蒸发喷淋部分包括处于外壳体内的内壳体，内壳体顶部开口的下方安装有内区布水器，内区布水器下方成形有内区一次进风口，内区一次进风口下方安装有内区集水槽，内区集水槽通过内区水循环结构与内区布水器连通。外壳体上成形有外区一次进风口，表冷器一端与外区一次进风口连通，另一端与内区一次进风口连通。本专利技术的具体原理如下：一种二级蒸发冷却塔，包括设置于顶部的排风部分，设置于中部的内区蒸发喷淋部分、外区蒸发喷淋部分以及热交换部分，以及设置于底部的水循环部分，其中外区蒸发喷淋部分与热交换部分相连并提供间接蒸发冷却用水，热交换部分与内区蒸发喷淋部分相连并提供等湿冷却后的空气，排风部分同时抽取内外两区的空气，水循环部分保证内外两区的水路循环。二次空气通过二次进风口流入外区蒸发喷淋部分，与喷淋水进行直接蒸发冷却过程然后从顶部喉口排出冷却塔，此时冷却水温度降低并蓄积于外区上部集水槽；降温后的冷却水进入热交换部分的冷却盘管与通过一次进风口的一次空气进行间壁式换热过程，此时一次空气进行等湿冷却过程，冷却水吸热后蓄积于外区下部集水槽；等湿冷却后的一次空气流入内区蒸发喷淋部分，与喷淋水进行直接蒸发冷却过程，此时一次空气进行等焓加湿冷却过程。经过二级蒸发冷却系统处理之后的冷却水较改进前达到更低的温度，可提高制冷系统运行效率，同时也可根据实际情况直接用于空调或用于消除室内显热负荷或满足各类工业冷却需要。由于首先对一次空气进行预冷处理，此时一次空气温度降低，然后流入内区蒸发喷淋部分与喷淋水进行热交换；此时冷却水与一次空气的平均温差增大，换热效果增强，再将冷却水送入冷水机组工作可提高系统运行效率。与改进前的直接蒸发冷却过程相比，冷却水经过二级蒸发冷却系统处理之后达到更低的温度，在适当条件下可直接送入室内进入风机盘管以消除显热负荷，或者为特定生产工艺提供所需冷量，此时冷水机组停止运行，可大幅降低系统能耗。采用上述技术方案所带来的有益效果在于：改进后的冷却塔具有更低的出风/水温度；此外，本专利技术结构紧凑且空间利用率高，适合大规模量产推广。此外，本专利技术的内外结构上共用风机，具有更好的空气流动性，降低了空气阻力和造价。此外通过一次蒸发水(即冷取水)和二次蒸发水分离大大降低了出水温度。附图说明图1是本专利技术的结构图。图2是本专利技术的横截面示意图。图3是本专利技术热力学过程在焓湿图上的表示。图4是补水系统与浮球阀的配合连接示意图。图中：1、风机；2、多孔挡水板；3、外区布水器；4、内区布水器；5、外区冷却水管；6、内区冷却水管；7、多孔填料；8、外区二次进风口；9、外区一次进风口；10、内区一次进风口；11、浮球阀；12、外区上部集水槽；13、外区下部集水槽；14、内区集水槽；15、表冷器；16、外区循环水泵；17、内区循环水泵；18、第一调节阀；19、第二调节阀；20、外壳体；21、内壳体；22、补水系统。具体实施方式本专利技术中使用到的标准零件均可从市场上购买，异形件根据说明书和附图记载均可进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。如图1所示，本专利技术包括设置于顶部的排风部分，设置于中部的内区蒸发喷淋部分、外区蒸发喷淋部分以及热交换部分，以及设置于底部的水循环部分，其中外区蒸发喷淋部分与热交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二级蒸发冷却塔，包括外区蒸发喷淋部分，其特征在于，所述外区蒸发喷淋部分内安装有内区蒸发喷淋部分；外区蒸发喷淋部分连通有外区水循环结构，内区蒸发喷淋部分连通有内区水循环结构；所述外区蒸发喷淋部分包括外壳体(20)，外壳体(20)顶部开口处安装有风机(1)；外壳体(20)内安装有外区布水器(3)，外区布水器(3)下方成形有外区二次进风口(8)，外区二次进风口(8)下方安装有表冷器(15)；表冷器(15)表面安装有外区集水槽；外区集水槽通过外区水循环结构与外区布水器(3)连通；所述内区蒸发喷淋部分包括处于外壳体(20)内的内壳体(21)，内壳体(21)顶部开口的下方安装有内区布水器(4)，内区布水器(4)下方成形有内区一次进风口(10)，内区一次进风口(10)下方安装有内区集水槽(14)，内区集水槽(14)通过内区水循环结构与内区布水器(4)连通；外壳体(20)上成形有外区一次进风口(9)，表冷器(15)一端与外区一次进风口(9)连通，另一端与内区一次进风口(10)连通。

【技术特征摘要】
1.一种二级蒸发冷却塔，包括外区蒸发喷淋部分，其特征在于，所述外区蒸发喷淋部分内安装有内区蒸发喷淋部分；外区蒸发喷淋部分连通有外区水循环结构，内区蒸发喷淋部分连通有内区水循环结构；所述外区蒸发喷淋部分包括外壳体(20)，外壳体(20)顶部开口处安装有风机(1)；外壳体(20)内安装有外区布水器(3)，外区布水器(3)下方成形有外区二次进风口(8)，外区二次进风口(8)下方安装有表冷器(15)；表冷器(15)表面安装有外区集水槽；外区集水槽通过外区水循环结构与外区布水器(3)连通；所述内区蒸发喷淋部分包括处于外壳体(20)内的内壳体(21)，内壳体(21)顶部开口的下方安装有内区布水器(4)，内区布水器(4)下方成形有内区一次进风口(10)，内区一次进风口(10)下方安装有内区集水槽(14)，内区集水槽(14)通过内区水循环结构与内区布水器(4)连通；外壳体(20)上成形有外区一次进风口(9)，表冷器(15)一端与外区一次进风口(9)连通，另一端与内区一次进风口(10)连通。2.如权利要求1所述的二级蒸发冷却塔，其特征在于，所述外区水循环结构包括与外区集水槽连通的外区循环水泵(16)，外区循环水泵(16)通过外区冷却水管(5)与外区布水器(3)连通；所述内区水循环结构包括内区循环水泵(17)，内区循环水泵(17)通过内区冷却水管(6)与内区布水器(4)连通。3.如权利要求2所述的二级蒸发冷却塔，其特征在于，所述内区冷却水管(6)上安装有第一调节阀(18)和第二调节阀(19)。4.如权利要求1所述的二级蒸发冷却塔，其特征在于，所述外区集水槽包括处于表冷器(15)上表面的外区上部集水槽(12)和处于表冷器(15)下表面的外区下部集水槽(13)；上部集水槽(12)和下部集水槽(13)连通。5.如权利要求1所述的二级蒸发冷却塔，其特征在于，所述外区布水器(3)和内区布水器(4)下方均安装有多孔填料(7)，上方均安装有多孔挡水板(2)。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌智，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43