本发明专利技术涉及一种蒸发式冷凝及冷却装置，包括分为上下两段的箱体、进风口、出风口，上段内截面面积大于下段内截面面积而使整个箱体上段构成一静压箱，下段内部设有由集水箱、第一换热器、喷淋装置及水泵组成的蒸发式冷凝机组；上段静压箱内设有除雾组件，包括与第一换热器的出口相串联的第二换热器，以及风向导流板；还包括一风机，被设置在适于给所述蒸发式冷凝装置提供负压的位置，使空气以低的第一速度从进风口进入箱体，通过蒸发式冷凝机组的第一换热器上升而使夹带水滴的饱和水蒸汽进入静压箱进行水汽分离之后再由除雾组件中的第二换热器蒸发饱和水蒸汽中的水分成为湿度不高于出风口附近的环境湿度的气体之后自出风口排出，从而避免在装置周围产生水雾问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及蒸发式冷凝、冷却技术，特别是涉及具有除雾装置的蒸发式冷凝及冷却装置，能够避免蒸发式冷凝及冷却装置在进行冷凝或冷却的过程中排出饱和水蒸汽，消除在装置周围环境造成水雾污染的问题。
技术介绍
在冷凝与冷却技术当中，经常将冷却装置(如冷却塔)和冷凝装置(如冷凝器)组合使用，其原理是利用冷却介质与被冷却介质之间的温差，通过换热器进行热质交换而使被冷却介质冷却或冷凝的目的。例如在制冷、空调系统中，冷凝器中的高压过热制冷剂气体把热量传递给温度相对较低的冷却水，而制冷剂本身冷凝成高压制冷剂液体；冷却水在这个过程中吸收制冷剂的热量后，温度升高，而后通过冷却塔将热量传递给大气，冷却水本身的温度降低后再进入冷凝器冷却制冷剂，从而实现连续的冷却、冷凝的目的。冷却塔的作用是对循环冷却水进行冷却降温，常用的冷却塔有干式冷却塔和湿式冷却塔。作为另ー种常见的热交換器，冷凝器的作用是将气体物质凝结为液态，常用的冷凝器有卧式壳管式冷凝器、立式壳管式冷凝器等水冷式冷凝器和各种风冷式冷凝器。蒸发式冷凝及冷却装置可以认为是湿式冷却塔和冷凝器的组合装置，其原理是将冷却水均匀地喷洒在换热器表面，并在换热器表面形成水膜，通过换热器表面水分的蒸发带走换热器内部介质的热量，从而将换热器内部温度较高的气体介质冷凝成液体(或者高温液体冷却降温)，蒸发后的饱和水蒸汽被抽风机排到装置外部的环境大气。为了确保蒸发后的水蒸气能够及时被抽风机带走，确保其换热效率，通过换热器的风速应该尽可能接近4m/s,在这种情况下，就会有大量水分以水滴的形式随饱和水蒸汽排向环境大气。因此，从内部循环上分析，蒸发式冷凝及冷却装置水雾的形成来自于两个方面，ー是排向大气的饱和水蒸汽中夹带的水滴形成的水雾，ニ是饱和水蒸汽在较冷的环境空气中凝固出小液滴而形成水雾。但是，由于雨雪天气环境中的雨雪也会从风机的排风ロ进入蒸发式冷凝及冷却装置，从而被排向大气形成水雾。尽管从节能的角度上看，蒸发式冷凝及冷却装置有非常显著的效果，但是水雾问题的存在对环境造成非常严重的污染，因此，蒸发式冷凝及冷却装置在使用过程中受到很大的限制，致使其在很多领域没能取代其它耗能严重的冷凝及冷却装置。为了消除这种水雾现象，业内人士一直在为之努力，也有了很多降低或者減少蒸发式冷凝及冷却装置运行过程中水雾生成的解决方案，但是这些方案都没有从根本上解决蒸发式冷凝及冷却装置的水雾污染问题。在美国专利US2882996中，采取在换热器上部、风机下部设有多片多层斜向布置的导风板，将高速风速下饱和水蒸汽中夹带的水滴进行分离，并通过斜向布置导风板的引导将阻挡下来的水流回下部的蒸发式换热器。由于该专利的蒸发式换热器采用高风速，而多片多层斜向布置的导风板风速的流通截面积远小于下部换热器的截面积，导风板处的风速将远高于下部换热器的风速，因而只有一部分随高速水蒸气夹带上来的水滴可以被排除，并不能使随高速水蒸气中夹带的水滴完全分离，经过多片多层斜向布置的导风板脱水后，饱和湿蒸汽的性质和状态并没有发生改变。因此，该专利所掲示的方案只是起到了減少或者降低了运行过程中的水雾排放，而不能彻底解决水雾的产生。英国专利G845844所公开的冷却塔中，有上下两组串联的翅片式换热器，上组设在紧挨着喷淋器的上方，而下组设在紧挨着喷淋器的下方，虽然其中提到了上组的换热器除了对制冷剂进行了预冷之外还具有除雾的功能，但是，由于确保下组蒸发式换热器的换热效率需要很高的风速(美国专利US2882996也证实这一点)，必然有一部分水被高速水蒸气带走，而且由于风机的风量是一定，带有水滴的饱和水蒸汽经过的通路下组换热器的截面积、上组换热器的截面积和上下组换热器之间的截面积相等，即经过这三处带有水滴的饱和水蒸汽的速度相等，处于高速状态，在这种情况下，饱和水蒸汽中夹带的水滴就会随高速饱和水蒸汽一起进入上组换热器，饱和水蒸汽经过上组换热器吸收热量后相対湿度会有所减小。但事实上，由于风速过高，热交换时间很短，随高速水蒸气夹带的水滴，不可能完全蒸发，仍然有水滴排向大气，直接形成水雾；而且，饱和水蒸汽经过上组换热器后，虽然相对湿度将会很小，但是随饱和水蒸汽夹带的水滴并没有完全被消除，就是说，离开上部翅片盘管仍然是水的气液两相体，饱和水蒸汽的状态和性质并没有发生根本改变，仍然会出现 水蒸气遇冷生成水雾的问题。在雨雪天气，当雨雪进入冷却塔之后，由于水的自身张カ，这部分水就会存留在在上组换热器的翅片之间，因此，这部分水也将作为水雾被排向大气。因此，该专利虽然设计了利用上组翅片盘管进行除雾的功能，其排向大气的水雾确实比没有上组换热器的冷却塔有所减轻或者缓解，但并没有消除水雾的排放与污染问题。在第200920121308. 6号中国技术专利所描述的冷却塔中，在风机下方也设有一种与塔箱内部截面形状一致除雾装置，由中空的蒸汽盘管组成，盘管上可设有散热翅片，但是该除雾装置中所使用的高温蒸汽由单独的高温蒸汽源提供，并且其固定位置的风速仍然与下段的冷却换热器所在位置的风速相同，因此该冷却塔的除雾装置存在如下问题 1、需要相应的配套设施，增加额外能量消耗，从环保角度上讲，这种除雾方式并不能够实现节能、减排； 2、由于经过下部换热器与蒸汽盘管之间的空间的风速和经过用于除雾的蒸汽盘管的风速等于带走下部换热器表面水分蒸发所需要的高速风速，因此，随风进入除雾蒸汽盘管的冷却介质仍然是夹带大量水滴的饱和水蒸汽，尽管蒸汽盘管的温度较高，但是，由于速度很快，导致夹带大量水滴的饱和水蒸汽在蒸汽盘管的换热时间很短，不可能将饱和水蒸汽中夹带的水滴完全蒸发变成不饱和蒸汽，也就无法消除该冷却塔的水雾问题； 因此，该专利的除雾效果虽然可能比前述英国专利G845844中公开的装置好ー些，但是，仍然没有完全解决冷却塔的水雾问题，而且，耗能远大于英国专利G845844中所公开的装置。在2007年授予清华大学的第200620119378. 4号中国技术专利所描述的防冻降雾节水型冷却塔中，在冷却塔体的上下部侧壁分别设有上下进风ロ，进风口上设有百叶窗，在上下进风ロ百叶窗的内侧分别布置有第一、第二空气冷却器，在两侧的第一空气冷却器之间设有ー收水器，而喷淋装置则设在第一空气冷却器下方，第二空气冷却器的上方，喷淋装置的下方设有PVC填料层。该冷却塔利用第一空气冷却器对循环水进行预冷，减小了填料层的冷却负荷，也因减少了蒸发水量而节约用水；又利用第二空气冷却器増大了循环冷却水在空气冷却器中的降温负荷，提高了节水效率，并且对进塔空气起到预热作用，可以有效防止冬季结冰，而出塔的气流为第一空气冷却器与收水器出口气的混和物，其露点温度较小，从而消除或降低塔ロ水雾。但是，该专利采用经过第一空气冷却器冷却后的空气与随高速风带走的第二空气冷却器冷却过程中所产生的夹带水滴的饱和水蒸汽混合的方式达到降雾的目的，但实际上由于夹带水滴的饱和水蒸汽为高风速，与第一空气冷却器出来的空气混合后，风速会更高，二者混合热交换不可能充分，因此排出的气体仍然有水雾问题；而经过第一空气冷却器的空气其状态随环境变化很大，在阴天、雾天等温度较低或者相对湿度较大的环境中，经过第一空气冷却器的空气的温度、湿度也很大，在这种情况下，水雾的产生仍然不可避免。 现有技术的蒸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蒸发式冷凝装置，其特征在于所述蒸发式冷凝装置包括 一分为上下两段的箱体(10)，其下段中部侧壁设有进风ロ，其上段的内截面面积大于下段的内截面面积而使箱体(10)上段整体构成ー静压箱(12)，该静压箱(12)的顶部设有出风ロ ； 一设置于箱体(10)下段内部的蒸发式冷凝机组(20)，包括设置于箱体(10)底部用于容纳冷却水的集水箱(21)、设置于进风口上方的作为冷凝器的第一换热器(26)、设置于第一换热器(26)上方的喷淋装置(27)，以及用于将冷却水从集水箱(21)吸入并泵至喷淋装置(27)的水泵(22)； 一设置于静压箱(12)内部的除雾组件(30)，包括一第二换热器(31)，所述第二换热器(31)与所述第一换热器(26)相串联，使被冷却介质自所述第二换热器(31)的入口进入所述第二换热器(31)进行预冷，再流过所述第一换热器(26)经进一歩冷却后由气态凝结为液态；然后自所述第一换热器(26)的出口排出；以及 ー风机(40)，被设置在适于给所述蒸发式冷凝装置提供负压的位置，使空气以低的第一速度从进风ロ进入箱体(10)内部，并与降落的水滴充分混合并进行热质交換后上升，经过第一换热器(26)的表面进行热交换同时快速增速上升,使覆盖于第一换热器(26)表面的水膜部分蒸发形成夹带水滴的饱和水蒸汽；并且使所述夹带水滴的饱和水蒸汽进入静压箱(12)之后快速降为较第一速度更低的低速度而使水滴与饱和水蒸汽分离，经水汽分离后的饱和水蒸汽在静压箱(12)内均匀地分布于所述第二换热器(31)的换热表面，从而使饱和水蒸汽中的水分蒸发而成为湿度不高于出风ロ附近的环境湿度的气体之后自出风ロ排出。2.根据权利要求I所述的蒸发式冷凝装置，其特征在于在容纳蒸发式冷凝冷却机组(20)的箱体(10)下段与容纳于除雾组件(30)的箱体(10)上段之间设有一脱水器(50)。3.根据权利要求I所述的蒸发式冷凝装置，其特征在于所述除雾组件(30)还包括至少ー个设置于第二换热器(31)下方的风向导流板(32)，用于改变汽流上升的方向。4.根据权利要求I所述的蒸发式冷凝装置，其特征在于所述第二换热器(31)包括ー个或多个斜向布置的翅片式换热器。5.根据权利要求1-4所述的任一项的蒸发式冷凝装置，其特征在于所述蒸发式冷却装置还包括一第三换热器(H)，设置于集水箱中(21)，串联于第一换热器(26)的出口位置；而所述风机(40)包括一台或多台，并且设置在进风ロ或出风...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉岭，黄文斐，崔国栋，刘方然，
申请(专利权)人：刘玉岭，
类型：发明
国别省市：
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