间接蒸发换热器及其冷却塔制造技术

一种间接蒸发换热流程及其换热器和在冷却塔塔上的应用，该冷却塔包括：设置于顶部的排风机构以及由上而下依次设置于塔内的排风静压部分、蒸发喷淋部分、热交换部分以及水循环部分，其中：水循环部分与蒸发喷淋部分相连并提供喷淋用水，排风静压部分的输出端与排风机构相连，输入端与热交换部分相连，热交换部分的输入端接收新风；本发明专利技术的出水温度接近室外空气露点，且具有耗水量低、模块化设计的优点。可以以更低的水消耗量获取更低的出水温度。

【技术实现步骤摘要】
间接蒸发换热器及其冷却塔
本专利技术涉及的是一种蒸发冷却领域的技术，具体是一种基于间接蒸发与直接蒸发降温原理的换热流程以及其在冷却塔上的运用方法。
技术介绍
目前蒸发式冷却技术主要有两种模式，分别是直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。直接式蒸发冷却已经得到了广泛的应用，包括在新风机组、冷却塔和其他蒸发式冷却器上。从技术角度而言，直接蒸发冷却的极限出风/水温度是室外湿球温度。为了实现尽量高的湿球效率(出风/水温度接近湿球温度)，国内外科研院所对此进行了大量的研究，尤其是针对换热器热质交换的增强方面；间接蒸发制冷技术是近些年提出的一种新的蒸发冷却流程，其理论上的最低出水/风温度是室外露点温度。相比较直接蒸发冷却技术而言，由于其最低出风/水温度更低的优势，其应用前景十分广泛。影响其被广泛应用的主要原因是高效换热器设计困难、制造复杂，需要的技术水平及成本较高。目前现有的冷却塔工作运行过程中，通常是由电机驱动风机吸入室外空气，室外空气流经多孔填料与淋水发生热质交换，使水温降低至合理范围内后，由循环水泵将冷却后的水输送至用户端。这种直接蒸发技术被广泛运用于冷却塔设计中。虽然大量的研究提出了不同的设计方法来改进设计，但是其理论的最低温度为湿球温度的极限却无法被突破。从能效的角度而言，如果能使出风/水温度接近室外露点温度，首先会提高被冷却设备的效率、其次低的出风/水温度会部分或全部取代制冷负荷，从而极大的降低设备的综合能耗。然而，虽然目前被广泛应用的基于直接蒸发循环冷却塔能够满足基本工作需要，但由于能效偏低、耗水量大的固有缺陷，无法满足未来对冷却设备高能效的要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有的采用直接蒸发冷却传统冷却塔，其极限的出水/风温度为室外湿球温度，且耗水量较大；而新型改进结构则采用至少两个换热器，虽然出水/风温度可以低于室外湿球温度，但是由于被冷却后的低温高湿空气被直接排出，会导致首先气流中的水珠无法被有效分离而被带走、而且具有双叉流换热器结构较为臃肿、同时能量转化率较低等缺陷。提出一种间接蒸发换热器及其冷却塔，其出水温度接近室外空气露点，且具有耗水量低、模块化设计的优点。可以以更低的水消耗量获取更低的出水温度。本专利技术是基于以下热力学流程实现的：本专利技术涉及一种换热器，由若干层换热单元叠加构成，每层换热单元为互为镜像设置的两个换热膜片，每个换热单元中的第一换热膜片和第二换热膜片的内侧沿进风方向依次包括：位于首端的排风通道、间接蒸发湿通道和位于末端的直接蒸发通道，相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的外侧沿进风方向依次对应构成：新风通道、间接蒸发干通道以及直接蒸发通道，间接蒸发干通道和直接蒸发通道之间的换热膜片连接部分构成空气静压腔。本装置通过以下方式进行换热：室外新风经过过滤器后进入新风通道，与流经排风通道的低温、高湿空气发生叉流显热热交换。被冷却后的新风进入间接蒸发干通道，在被间接蒸发湿通道内的空气等湿冷却后，一部分通过第一换热膜片回风口和第二换热膜片回风口分别进入两侧的间接蒸发湿通道，另一部分被等湿冷却后的空气则流入空气静压腔。进入间接蒸发湿通道的空气则被喷淋加湿，同时冷却膜片另一侧的空气。进入空气静压腔的被等湿冷却后的空气在静压腔内被减速扩压后静压提高，一方面有利于空气均匀分布于各个直接蒸发通道，另一方面可以防止水逆向扩散到间接蒸发干通道。同时由于第一换热膜片直接蒸发表面和第二换热膜片直接蒸发表面均为多孔或开槽波纹膜片，所以空气压力在各个直接蒸发通道直接可以得到很好的平衡，从而确保充分的利用换热器换热面积。从空气静压腔流出的接近室外露点温度的空气进入直接蒸发通道后进一步被喷淋加湿冷却，同时喷淋水的水温也被冷却到接近室外露点温度。本专利技术涉及一种冷却塔，包括：设置于顶部的排风机构以及由上而下依次设置于塔内的排风静压部分、蒸发喷淋部分、热交换部分以及水循环部分，其中：水循环部分与蒸发喷淋部分相连并提供喷淋用水，排风静压部分的输出端与排风机构相连，输入端与热交换部分相连，热交换部分的输入端接收新风。技术效果与现有技术相比，本专利技术可以得到温度更低的出水温度；此外，由于采取了热回收流程，本专利技术可以比现有的间接蒸发流程的水消耗量降低约30％；第三，由于采用带凹凸槽的塑料膜片叠加形成不同功能的空气和水流道，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。附图说明图1为现有技术示意图；图中a为整体图；b为局部放大示意图；图2为本专利技术热力学流程；图3为本专利技术冷却塔示意图；图4为实施例1中冷却塔过程分解示意图；图5为实施例1中制冷系统COP随冷凝温度的变化,5度蒸发温度示意图；图6为实施例2中热回收、间接蒸发冷却、直接蒸发冷却一体式换热器剖面示意图；图7为湿球效率、露点效率与进口速度的关系示意图；图8为本专利技术冷却塔的直接蒸发段性能曲线；图中：排风机构1、间接蒸发喷淋水段2、直接蒸发喷淋水段3、直接蒸发换热器(湿式冷却)4、循环水泵5、第一集水腔6、直接蒸发排风/水口7、间接蒸发排风/水口8、冷却水泵9、冷却水出水10、冷却水回水11、第二集水腔12、新风过滤器13、膜片式间接蒸发换热器14、新风-排风换热器15、排风静压腔16、排风通道17、间接蒸发湿通道18、间接蒸发干通道19、空气静压腔20、直接蒸发通道21、新风通道22、第一换热膜片23、第二换热膜片24、第一换热膜片第一下凹25、第二换热膜片第一上凸26、第一换热膜片回风口27、第二换热膜片回风口28、第二换热膜片直接蒸发表面29、第一换热膜片直接蒸发表面30、第二换热膜片侧进风口31、第一换热膜片侧进风口32、第一换热膜片第一折弯34、第二换热膜片第一折弯35、第一换热膜片第二下凹36、第一换热膜片第二上凸37、第一换热膜片第二折弯38、第二换热膜片第二折弯39。具体实施方式如图3所示，为本实施例冷却塔结构，具体包括：设置于顶部的排风机构1以及由上而下依次设置于塔内的排风静压部分、蒸发喷淋部分、热交换部分以及水循环部分，其中：水循环部分与蒸发喷淋部分相连并提供喷淋用水，排风静压部分的输出端与排风机构1相连，输入端与热交换部分相连，热交换部分的输入端接收新风。所述的热交换部分包括：依次水平相连的新风-排风换热器15、膜片式间接蒸发换热器14以及直接蒸发换热器4，其中：新风-排风换热器15的顶部正对排风静压部分，新风-排风换热器15的底部流入被充分加湿后的低温湿空气并从其顶部流出，新风-排风换热器15的侧面流入从室外引入的经过过滤后新风冷却后从右侧流出；直接蒸发换热器4的顶部正对喷淋部分，膜片式间接蒸发换热器14位于新风-排风换热器15和直接蒸发换热器4之间，其干通道中流入的是来自新风-排风换热器15的被冷却后的新风，经湿空气等湿冷却后，部分低温的干空气被逆向吸入湿通道并被加湿至接近饱和，并与膜片另一侧干通道内的干空气发生换热后沿湿通道流动至膜片式间接蒸发换热器的湿空气/水输出端；剩余部分的干空气从膜片式间接蒸发换热器14的干通道进入直接蒸发换热器4，与来自蒸发喷淋部分的水发生热质交换后被加湿降温后与喷淋水一同经直接蒸发换热器4底部流出，再进入第一集水腔上部空间，由于重力的作用，被冷却的水直接进入第一集水腔，而空气则被与从膜片式间接式蒸发换热器14的湿通道流出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜片式间接蒸发换热器，其特征在于，由若干层换热单元叠加构成，每层换热单元为互为镜像设置的两个换热膜片，每个换热单元中的第一换热膜片和第二换热膜片的内侧沿进风方向依次包括：位于首端的排风通道、间接蒸发湿通道和位于末端的直接蒸发通道，相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的外侧沿进风方向依次对应构成：新风通道、间接蒸发干通道以及直接蒸发通道，间接蒸发干通道和直接蒸发通道之间的换热膜片连接部分构成空气静压腔；室外新风经过过滤器后进入新风通道，与流经排风通道的低温、高湿空气发生叉流热交换；被冷却后的新风进入间接蒸发干通道，在被间接蒸发湿通道内的空气等湿冷却后，一部分通过第一换热膜片回风口和第二换热膜片回风口分别进入两侧的间接蒸发湿通道，另一部分被等湿冷却后的空气则流入空气静压腔；进入间接蒸发湿通道的空气则被喷淋加湿，同时冷却膜片另一侧的干通道内空气；进入空气静压腔的被等湿冷却后的空气在静压腔内被减速扩压后静压提高，从空气静压腔流出的接近室外露点温度的空气进入直接蒸发通道后进一步被喷淋加湿冷却，同时喷淋水的水温也被进一步冷却。

【技术特征摘要】
1.一种膜片式间接蒸发换热器，其特征在于，由若干层换热单元叠加构成，每层换热单元为互为镜像设置的两个换热膜片，每个换热单元中的第一换热膜片和第二换热膜片的内侧沿进风方向依次包括：位于首端的排风通道、间接蒸发湿通道和位于末端的直接蒸发通道，相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的外侧沿进风方向依次对应构成：新风通道、间接蒸发干通道以及直接蒸发通道，间接蒸发干通道和直接蒸发通道之间的换热膜片连接部分构成空气静压腔；室外新风经过过滤器后进入新风通道，与流经排风通道的低温、高湿空气发生叉流热交换；被冷却后的新风进入间接蒸发干通道，在被间接蒸发湿通道内的空气等湿冷却后，一部分通过第一换热膜片回风口和第二换热膜片回风口分别进入两侧的间接蒸发湿通道，另一部分被等湿冷却后的空气则流入空气静压腔；进入间接蒸发湿通道的空气则被喷淋加湿，同时冷却膜片另一侧的干通道内空气；进入空气静压腔的被等湿冷却后的空气在静压腔内被减速扩压后静压提高，从空气静压腔流出的接近室外露点温度的空气进入直接蒸发通道后进一步被喷淋加湿冷却，同时喷淋水的水温也被进一步冷却。2.根据权利要求1所述的膜片式间接蒸发换热器，其特征是，所述的排风通道和位于末端的直接蒸发通道中的气流方向与新风通道以及间接蒸发通道中的气流流向相垂直。3.根据权利要求1所述的膜片式间接蒸发换热器，其特征是，所述的排风通道通过第一换热膜片和第二换热膜片上设置对称的第一折弯和第一连接部并互相接触压紧得以实现；所述的间接蒸发湿通道通过第一换热膜片和第二换热膜片上设置对称的所述第一连接部和第二连接部并互相接触压紧以及位于第一连接部与第二连接部之间的回风口得以实现；所述的直接蒸发通道通过第一换热膜片和第二换热膜片上设置对称的所述第二连接部和第二折弯并互相接触压紧以及位于第二连接部和第二折弯之间的直接蒸发表面得以实现；所述的新风通道通过相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的第一折弯和第一连接部实现；所述的间接蒸发干通道通过相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的第一连接部、第二连接部以及回风口实现；所述的直接蒸发通道通过相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的第二连接部、第二折弯以及直接蒸发表面实现；所述的空气静压腔通过相邻两个换热单元的第一换热膜片和第二换热膜片的第二连接部实现。4.根据权利要求1～3中任一所述的膜片式间接蒸发换热器，其特征是，构成排风通道、间接蒸发湿通道和直接蒸发通道及其与之对应的新风通道、间接蒸发干通道和直接蒸发通道的换热膜片两侧表面压制有波纹，从而构成增强换热腔体。5.根据权利要求1或3所述的膜片式间接蒸发换热器，其特征是，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祖卫，
申请(专利权)人：陈祖卫，
类型：发明
国别省市：湖北,42