[發(fā)明專利]通過冷卻回收增強(qiáng)蒸發(fā)冷卻塔性能

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980121448.6
• 申請日: 2009-04-18
• 公開（公告）號: CN102057243A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈雷爾·溫格
• 申請（專利權(quán)）人: 賈雷爾·溫格
• 主分類號: F28C1/00
• 分類號: F28C1/00
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

背景

本發(fā)明涉及用于提高標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)冷卻塔的性能和潛在的使用范圍的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明教導(dǎo)了通過使用熱傳遞系統(tǒng)或裝置例如一系列熱虹吸管或熱管來提高冷卻輸出，以通過將熱量從進(jìn)入空氣傳遞到冷卻流并將潮濕的排放空氣從蒸發(fā)部分排出而預(yù)冷卻穿過冷卻塔的蒸發(fā)部分輸送的進(jìn)入環(huán)境空氣。本發(fā)明具有降低進(jìn)入空氣的濕球溫度和最終降低工作流體的溫度的效果，工作流體通常是在閉合回路或在水槽中的水；閉合回路蒸發(fā)流體冷卻器可用于冷卻許多工業(yè)流體中的任何一種且在本案中將被描述為蒸發(fā)冷凝器，其中流體經(jīng)歷從蒸氣到液體的相變。該工作流體的溫度降低取決于使熱量從進(jìn)入冷卻塔入口的空氣傳遞到在冷卻塔的排放口(exhaust)處的空氣的效率、環(huán)境空氣的條件(干球溫度和濕球溫度)及工作流體上的熱負(fù)荷。

概述

因此，公開了增強(qiáng)蒸發(fā)冷卻塔10的設(shè)備和方法，蒸發(fā)冷卻塔10具有環(huán)境空氣的空氣入口流22、水流、用于通過使水流經(jīng)受來自空氣入口的環(huán)境空氣并使該水流的一部分蒸發(fā)到環(huán)境空氣中來冷卻水流的裝置、以及空氣和來自水流的一部分蒸發(fā)水的空氣排放口。所公開的增強(qiáng)包括提供封閉式循環(huán)熱傳遞系統(tǒng)，該封閉式循環(huán)熱傳遞系統(tǒng)具有待加熱部分(有時稱作“熱吸收部分(heat?sink?portion)”)和待冷卻部分(有時稱作“熱排放部分”)；將待冷卻的熱排放部分設(shè)置于空氣排放流中；將待加熱的熱吸收部分設(shè)置于空氣入口流中。這樣，環(huán)境空氣流通過封閉式循環(huán)熱傳遞系統(tǒng)來冷卻，從而降低了其濕球溫度并增加了冷卻塔通過將水流蒸發(fā)到空氣流中來冷卻水流的性能。這種封閉式循環(huán)熱傳遞系統(tǒng)可包括：一個或多個熱虹吸管、熱管、泵抽流體回路、平行板式熱交換器(parallel?plate?heat?exchanger)或回轉(zhuǎn)式熱交換器(heat?wheel)，回轉(zhuǎn)式熱交換器也被稱為旋轉(zhuǎn)式同流換熱器。理想地，水被冷卻至低于在空氣入口處的環(huán)境空氣的濕球溫度的溫度，甚至被冷卻至接近在空氣入口處的環(huán)境空氣的露點(diǎn)溫度的溫度。在空氣排放口高于空氣入口的情況下，封閉式循環(huán)熱傳遞系統(tǒng)優(yōu)選地是被動式熱管或熱虹吸管。其中蒸發(fā)冷卻塔系統(tǒng)完全地被設(shè)計(jì)，特別是其最大程度地利用了封閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該封閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)可優(yōu)選地為回轉(zhuǎn)式熱交換器或旋轉(zhuǎn)式同流換熱器類型。

附圖簡述

圖1是開放式冷卻塔10的示意圖，開放式冷卻塔10具有在此顯示為噴灑裝置的配水物18系統(tǒng)和將用作工作流體的水排入水槽24中的高表面積填充物(high?surface?area?fill)20以及封閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)30。

圖2是其中配水物噴灑包含工作流體的閉合回路的可選擇的系統(tǒng)以及封閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的示意圖。

圖3是使用American?Society?of?Heating，Refrigeration?andAir-Conditioning?Engineers，Inc.(美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會)(ASHRAE)的計(jì)算機(jī)程序“Psychrometric?Analysis，Version?6(濕度分析，第6版)”產(chǎn)生的濕度圖。該圖示出了用于5.6攝氏度過程溫差(processrange)的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)上可得的冷卻塔和具有根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的性能的相同冷卻塔的設(shè)計(jì)性能。

圖4是來自ASHRAE計(jì)算機(jī)程序的相似的濕度圖，其顯示了用于2.2攝氏度過程溫差的相同標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔和具有根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的性能的冷卻塔的性能。

圖5a和圖5b顯示了具有分別用于5.6攝氏度和2.2攝氏度的溫差的根據(jù)本發(fā)明的所設(shè)計(jì)的冷卻水生產(chǎn)性能和相關(guān)蒸發(fā)的在各種環(huán)境空氣條件和75％的熱交換效率等級下的樣本冷卻塔性能曲線族。濕球溫降參數(shù)(wetbulb?depression?parameter)是環(huán)境干球溫度和濕球溫度之間的差額。

圖6a和圖6b顯示了在其中性能和冷卻水溫度與通過調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔的空氣流動而由標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔獲得的性能和冷卻水溫度相匹配的情況下，相同的過程溫差溫度、環(huán)境空氣條件及熱交換效率等級的樣本冷卻塔運(yùn)行曲線族。該曲線顯示了相對于標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔的風(fēng)扇速度所需要的風(fēng)扇速度；相對于標(biāo)準(zhǔn)冷卻塔的蒸發(fā)水消耗特性的蒸發(fā)水消耗特性在數(shù)值上與相對風(fēng)扇速度相似。