CN107796239B - 混合式流体冷却方法和装置 - Google Patents
混合式流体冷却方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107796239B CN107796239B CN201710768916.5A CN201710768916A CN107796239B CN 107796239 B CN107796239 B CN 107796239B CN 201710768916 A CN201710768916 A CN 201710768916A CN 107796239 B CN107796239 B CN 107796239B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchange
- fluid
- fluid cooler
- horizontal
- air flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 12
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical class [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
- F28C1/14—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising also a non-direct contact heat exchange
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0475—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F25/00—Component parts of trickle coolers
- F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
- F28F25/06—Spray nozzles or spray pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F25/00—Component parts of trickle coolers
- F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
- F28F25/08—Splashing boards or grids, e.g. for converting liquid sprays into liquid films; Elements or beds for increasing the area of the contact surface
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
一种提供增强的热交换的混合式流体冷却器组件。该装置包括多个邻近地间隔开的阵列，每个阵列具有多个冷却导管以及直接热交换部分。此外，该装置包括空气流入口，空气流入口提供了接连地首先横穿直接热交换部分和然后横穿间接热交换部分的单股空气流涌流。
Description
技术领域
本发明涉及利用热交换液体以及热交换气体的热交换器。更具体地，本发明涉及具有间接闭合回路蒸发式热交换器以及直接接触热交换器的混合式流体冷却器，该混合式流体冷却器用于排出由各种工业过程产生的大量的热。
背景技术
蒸发式热交换器广泛地用于许多应用中，在这些应用中需要对流体和/或气体进行冷却或冷凝，流体和/或气体必须保持与传递热的热交换介质不接触。例如，用于大型建筑物的空调***采用蒸发式热交换器来执行冷却过程必不可少的一部分热交换。在这些***中，建筑物内部的空气被迫通过含有冷却的制冷剂气体的盘管，从而将热从建筑物内部传递到制冷剂气体中。然后，将升温的制冷剂通过管道输送到建筑物的外部，其中必须从制冷剂除去余热，以便制冷剂气体可以被再次冷却并且使冷却过程继续。此外，例如化学生产、金属生产、塑料生产、食品加工、发电等工业过程产生必须被消散和/或处理的、常常通过使用蒸发式热交换器而被消散和/或处理的热。在所有需要消散或处理热的步骤的前述过程和许多其它过程中，已经采用了蒸发式热交换器。
蒸发式热交换过程的一般原理涉及：将被提取热的流体或气体流过具有外部表面的管道或导管，该外部表面被蒸发性液体(通常为水)连续地润湿。空气经过湿的管道循环以促进水的蒸发，并且需要用于蒸发水的蒸发热由管道内的流体或气体供应，从而产生排热。不蒸发的一部分冷却水被再循环，并且由蒸发引起的流体损失被补充。
传统的蒸发式热交换器目前广泛用于例如工厂综合体、化学加工厂、医院、公寓和/或公寓综合体、仓库和发电站这样的领域中。这些热交换器通常包括向上延伸的框架结构，该框架结构支撑形成盘管组件的管道阵列。空气通道由其内设置有盘管组件的支撑结构形成。通常在盘管组件的上方设置有喷洒部分，以将水向下喷洒到盘管组件的各个管道上。风扇被布置成以与向下流动的喷洒水成逆向流动的关系将空气吹入靠近风扇底部的空气通道并且向上进入管道之间。替代地，位于顶部的风扇可以在空气借助风扇排出之前通过热交换器抽吸空气。来自穿过盘管组件管道的流体或气体的热量通过管道壁传递到在管道之上所喷洒的水。当流动的空气与管道上的喷洒水接触时，一些喷洒水的部分蒸发随着热从喷洒水传递到空气而发生。然后，空气继续流动离开热交换器***。剩余的未蒸发的喷洒水聚集在导管的底部并且以再循环的方式被泵送回喷洒部分并且从喷洒部分抽出。
用于改进上述热传递过程的目前做法包括增加热交换管道的表面面积。这可以通过尽可能地将管道“装填(packing)”成紧密的阵列而增加使用在蒸发式热交换器中的盘管组件管道的数量来实现，以使可用于热传递的管状表面最大化。紧密装填的盘管还增加了在相邻管道部段之间流动的空气的速度。空气和水之间产生的高的相对速度促进了蒸发，从而增强了热传递。
当前为增加热传递表面面积所采用的另一种做法是使用从管道的表面沿竖向方向向外延伸的紧密间隔的散热片(fins)。散热片通常由热传导材料构成，其中它们的作用是传导来自管道表面的热并提供用于热交换的附加表面面积。
此外，目前用于增加热交换的另一种方法是使用与盘管组件成竖向关系定位的呈飞溅式填充结构或膜式单元形式的直接热交换部分。
这些目前的做法会具有缺陷。例如，附加的管道的使用要求附加的盘管平面面积、连同使空气移动通过紧密装填的盘管组件而所需的增大的风扇马力，这增加了单位元成本以及操作成本。此外，在各个管道之间放置散热片可能使得热交换器更容易产生污垢和颗粒积聚。
因此，希望提供一种用于实现蒸发式热交换的方法和装置，该方法和装置可以提供提高的效率，或者不会不期望地增加单元尺寸、单元制造成本和/或单元操作成本。
发明内容
上述需求至少部分通过本发明满足，在本发明中，在一个实施例中，提供了一种沿着纵向轴线延伸的用于热交换过程的混合式流体冷却器装置，该混合式流体冷却器装置包括：框架组件，该框架组件包括：第一端壁；与所述第一端壁相对的第二端壁；第一侧壁，该第一侧壁在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸；与所述第一侧壁相对的第二侧壁，该第二侧壁在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸；直接热交换部分，该直接热交换部分沿着纵向轴线被定向在第一位置处；间接热交换部分，该间接热交换部分沿着纵向轴线被定向在第二位置处，该间接热交换部分串联在所述直接热交换部分的上方，其中，所述间接热交换部分包括多个大体竖向的阵列，所述阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述阵列各自包括具有直径的多个大体水平的导管，该多个大体水平的导管在流体冷却器组件的不同的竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨流体冷却器组件；以及空气流入口，该空气流入口沿着纵向轴线被定向在所述直接热交换部分下方的位置处，该气流入口提供单股空气流涌流，其中，所述单股空气流涌流接连地横穿所述直接热交换部分和所述间接热交换部分。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于具有纵向轴线的流体冷却器的混合式热交换装置，该混合式热交换装置包括：直接热交换部分，该直接热交换部分沿着纵向轴线被定向在第一位置处，其中，直接热交换部分包括热交换单元；间接热交换部分，该间接热交换部分沿着纵向轴线被定向在第二位置处，该间接热交换部分串联在所述直接热交换部分的上方，其中，所述间接热交换部分包括多个大体竖向的阵列，所述阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述阵列各自包括具有直径的多个大体水平的导管，该多个大体水平的导管在流体冷却器组件的不同的竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨流体冷却器组件；以及空气流入口，该空气流入口沿着纵向轴线被定向在所述直接热交换部分下方的位置处，该空气流入口提供单股空气流涌流，其中，所述单股空气流涌流接连地横穿所述直接热交换部分和所述间接热交换部分。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种利用混合式流体冷却器冷却流体或气体的方法，该方法包括：使待冷却的流体流过间接热交换组件，该间接热交换组件具有多个大体竖向的阵列，所述阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述阵列各自包括多个大体水平的导管，该多个大体水平的导管在热交换组件的不同的竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨热交换组件；使热交换流体喷洒到导管上和定位在间接热交换部分的上方的直接热交换部分上；以及使单股空气流涌流接连地流过间接热交换部分和直接热交换部分。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种利用混合式流体冷却器冷却流体或气体的方法，该方法包括：使待冷却的流体流过间接热交换组件，该间接热交换组件具有多个大体竖向的阵列，所述阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述阵列各自包括多个大体水平的导管，所述多个大体水平的导管在热交换组件的不同的竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨热交换组件；使热交换流体喷洒到导管和定位在间接热交换部分的下方的直接热交换部分上；以及使单股空气流涌流接连地流过直接热交换部分和间接热交换部分。
在这方面，在详细地说明本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在本发明的应用中并不限于以下描述中所陈述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实施和实现。并且，应当理解的是，本文中所使用的用语和术语以及摘要是为了进行描述并且不应当认为是限制性的。
照此，本领域技术人员将会理解，本公开内容所基于的构想可容易地被用作用于设计实现本发明的数个目的的其它结构、方法和***的基础。因此，重要的是，权利要求被认为包括这种等价构造，只要其不脱离本发明的精神和范围。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的采用热交换盘管回路和填充单元热交换部分的混合式流体冷却器的等距视图。
图2是根据本发明的实施例的图1中所示的混合式流体冷却器的局部侧剖视图。
图3是根据本发明的实施例的混合式流体冷却器的端视图。
图4是根据本发明的实施例的盘管阵列的详细局部视图。
图5是根据本发明的实施例的盘管阵列的另一局部视图。
图6是根据本发明实施例的盘管组件的顶视图。
具体实施方式
现在参照附图的图1，示出了根据本发明的实施例的总体被标为10的混合式流体冷却器。一般，混合式流体冷却器10包括塔式框架或结构，该塔式框架或结构具有曲折弯曲的多回路盘管间接蒸发流体冷却部分12、直接蒸发热交换部分14、冷却液体收集池16和冷却液体分配组件18(参见图2)。混合式流体冷却器10还包括一系列空气涌流发生器20、22、24，该发生器通过空气入口26将空气的单股气流或涌流移到或产生在混合式流体冷却器10中。空气涌流发生器20、22、24优选地是风扇，并且可以根据混合式流体冷却器10的尺寸和应用而在数量和尺寸上变化。
如图1-3中所示的，混合式流体冷却器10的几何形状是大体直线形的，具有内部空间或竖向通道30，其具有大体矩形的统一横截面的。上述几何形状由竖向的前壁和后壁32、34以及竖向的侧壁36、38限定。壁32、34、36、38从池向上延伸。侧壁32、34以及前壁和后壁36、38组合以形成内部30，空气通道、冷却流体喷洒组件18、间接热交换组件12和直接热交换组件14位于该内部30内。冷却空气涌流发生器20、22、24优选地定位在顶壁或风扇面板40上。
形成混合式流体冷却器10的内部30和框架结构的壁和其他结构元件优选地由轧制的镀锌钢形成，但也可以由其它合适的材料例如不锈钢、热浸镀锌钢、环氧涂层钢、和/或纤维增强塑料(FRP)构成。
如图2中所示的，再循环的环路42位于侧壁36上并在第一和第二再循环端口(未示出)和再循环泵44之间延伸。下部端口延伸通过壁36并进入位于基座16中的收集池中。再循环管道***42从收集池16延伸通过泵44，然后竖向地延伸，以使冷却流体返回到喷洒组件18。
冷却流体喷洒组件18包括定位在盘管组件12正上方的多个导管和喷嘴，以将冷却液体(优选为水)分配到盘管组件12的单独的盘管阵列46上(参见图4)。水通过管道***42供给到盘管组件12。
现在具体参照图2、图4和图5，盘管组件12包括多个单独的竖向盘管阵列46。盘管组件12具有用于将待冷却的流体分配到各个盘管阵列46的下部入口歧管60，以及用于使冷却的流体从盘管阵列46返回到使用冷却流体的过程的出口歧管58。如果过程流体被冷凝，则入口歧管将在顶部58处并且出口歧管将在底部60处。如在图中可观察到的，间接部分12或构成间接部分的盘管以竖向对齐的方式安装或定向在直接热交换部分14的上方。
如在图1-4中具体观察到的，每个盘管阵列46优选地以冷却回路48的形式被弯曲成多个大体水平的导管50。每个水平导管50通过U形弯管部分52连接到阵列上方和/或下方的水平导管对应部分。每个阵列46将流体从下部歧管60运送到上部歧管58。U形弯管52和水平导管50优选地形成用于每个阵列的曲折弯曲的布置，该布置靠近前壁和后壁36、38中的每一个具有180度弯曲。上述布置导致每个阵列沿着竖向平面在不同高度处以来回方向大体水平地延伸穿过混合式流体冷却器10的内部30。每个阵列平行于另外的构成盘管组件12的侧向间隔开的相邻阵列46。
如图3-5中所示的，管道阵列12的单独的导管被布置成竖向列，在管道的列之间具有相对宽的空间(没有管道的交错)。该管道布置对于竖向地穿过间接热交换盘管部分12的空气而言提供了非常低的压降。U形弯管52优选地具有三英寸(3”)的尺寸，该尺寸对应于回转弯管52在管道中心线处的中心线直径。通常，在本发明的一个实施例中，管道的竖向间距基本上小于三英寸(3”)。这种“紧密的竖向间距布置”通过将所述导管从一列交叉到另一列而被允许，而不是更常规的做法，即将U形弯管保持在竖向平面中。然而，替代地，本发明的其它实施例可以包括管道或导管，其中弯管部分具有大于3英寸或小于3英寸的直径。此外，由本发明包含的其它实施例包括如之前所讨论的没有交叉但是被定向在竖向列中、具有不同尺寸大小的U形弯管部分。
上述间接热交换部分12和直接热交换部分14的定向(其中，间接部分12被竖向地定位在直接部分14的上方)仅仅是一个优选的实施例。替代地，本发明可以包括多个定向或实施例，其中，直接热交换部分被竖向地定位在直接热交换部分的下方并且在入口和直接部分的基座之间延伸。
在本发明的优选的实施例中，在一个实施例中的在水平相邻的导管之间的从中心线到中心线的间距可以是大约1.875英寸。更一般地，竖向相邻的导管之间的从中心线至中心线的水平间距是导管的直径的大约一点五(1.5)倍至大约五(5)倍。更优选地，中心线到中心线的间距是管道直径的大约三(3)倍。
转向导管的竖向间距，这种间距可如所希望的并且根据应用而变化。例如，在本发明的一个实施例中，中心线到中心线的竖向间距可以在从大约1英寸(1)到两英寸(2)或从大约两(2)到大约四(4)倍直径的范围内。在本发明的另一个实施例中，管道直径为5/8”，在竖向相邻的导管之间的从中心线到中心线的竖向间距为大约一英寸(1”)至大约三英寸(3”)。替代地，在本发明的另一个实施例中，中心线到中心线的竖向间距可以使得在竖向相邻的导管之间存在很小的空隙或没有空隙。在这种布置中，竖向相邻的导管将彼此邻接或接触，并且通过集管或进给管线彼此流体连通，该集管或进给管线垂直于或正交于导管延伸并且在它们各自的端部处附接到导管。
导管50优选地由铜合金形成，然而可以利用适于传导热能量的其它材料例如铝、钢和/或不锈钢衍生物。如所示的，导管50的形状为圆柱形，然而管道可以在形状上变化，例如，正方形、椭圆形或矩形。此外，冷却阵列46在直径上可以变化。虽然单体(unitary)的管道50是优选的，但是水平导管50可以是在每个端部处具有连接件的单独的管道，该连接件在竖向相邻的导管之间提供流体连接。此外，导管50优选地大体平行于彼此并且大体是水平的。在本申请中提到的平行和/或水平是指大体上或基本上平行并且不表示平行的任何具体程度。
直接蒸发热交换部分14在池16和间接热交换部分12之间竖向地延伸。如之前所提到的，直接蒸发热交换14部分包括一个填充单元或多个填充单元，该填充单元包括单独的膜填充片。填充片优选为由聚氯乙烯(PVC)或轻金属材料形成的带纹理的相对薄的片。
构成填充单元的填充片可以悬挂在连接到并且横穿侧壁20和22的梁(未示出)上，或者填充单元可以定位在环绕内部30的壁架(ledges)或凸缘上。膜填充片可以具有越过片的整个竖向范围的大体连续的、波浪形的凹槽或图案，这有助于将热水散布到薄膜中，从而产生使空气产生影响并且以蒸发方式使水冷却的附加表面面积。
在混合式流体冷却器10的操作期间，来自异地过程(offsite process)的待被冷却或冷凝的流体例如水或气体经由入口端口60流入混合式流体冷却器10。然后，该流体通过上部歧管被分配到构成间接热交换部分12的盘管组件12的各个阵列46。待冷却的流体然后继续流过各个导管50，在混合式流体冷却器10中的不同高度处来回穿过混合式流体冷却器10的内部13，直到流体到达上部歧管，在该上部歧管处，流体被转移出蒸发热交换器10。当待冷却的流体流过盘管组件12时，例如水的蒸发液体从喷洒组件18向下喷洒到间接热交换部分12和每个分开的阵列46的导管50上。
接下来，冷却液体离开间接冷却部分12并且继续进入直接热交换部分14，在该直接热交换部分14处，冷却液体均匀地分配在构成间接热交换部分14的各个填充单元的每个填充片上。如之前所提到的，直接蒸发热交换部分14包括一个填充单元或多个填充单元，该填充单元包括单独的膜填充片。填充片优选地是由聚氯乙烯(PVC)或轻金属材料形成的带纹理的相对薄的片。如所示的，填充单元使结构的整个纵向长度在前壁36和后壁38之间延伸。冷却流体然后离开填充单元，其中该冷却流体收集在池16中。
如上文所讨论的，当冷却流体横穿间接热交换部分和直接热交换部分12、14时，空气涌流发生器20、22、24产生经由空气入口26进入混合式流体冷却器的单股空气流涌流。所述单股空气流涌流如之前所述的经由入口26进入流体冷却器10并且继续进入直接热交换部分14的下部部分。当单股空气流流过或横穿过填充单元时，它沿着构成直接热交换部分14的单独的膜填充片流动并且流过构成直接热交换部分14的单独的膜填充片。空气流沿着填充片材流动并且与沿着填充片材向下流动的冷却液体接触，并且对与流过间接热交换部分12的导管的流体或气体进行间接热交换的被加热的水进行冷却。
单股空气流然后离开直接热交换部分14并继续进入间接热交换部分12。当空气流横穿导管阵列46时，流体或气体同时行进穿过导管，并且待冷却的流体将热释放(givesup)到导管的导管壁。热向外穿过壁到达沿着导管的外表面流动的水。在此期间，水同时与单股空气流的向上移动的空气发生蒸发式接触，并且水通过正常的接触传递以及通过部分蒸发而将热释放到空气。
如上文所讨论的，单股空气流由于穿过直接接触填充部分而可能具有其最高的温度。在一个实例或示例中，当空气流入间接的盘管部分时，可能的是，空气温度高于水膜温度并且空气也正在将热损耗到水膜。因此，如本发明所公开的，导管之间的宽间隙使间接部分的盘管中的空气接触最小化，这有助于改善间接部分的盘管的总体排热(heatrejection)。
上述使单股空气流接连地首先流过直接热交换部分14然后流过间接部分12提供了改进的热交换过程，即，增加了热交换能力并且能够使过程更有效。添加直接热交换填充单元12的作用是通过冷却热交换水来提供增加的热交换能力。这与之前描述的冷却管道的间距相结合产生了穿过盘管组件11的清晰的竖向视线。这导致增加的、更有效的热传递，而不需要增加盘管平面面积和/或空气涌流发生器马力。
本发明的许多特征和优点从详细说明书是显而易见的，因此所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神和范围内的本发明的所有的这些特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到许多修改和变形，所以不希望将本发明限制在所示的和所描述的精确构造和操作中，并且因此，所有合适的修改和等价物都可被认为落入本发明的范围内。例如，直接部分14可以放置在间接部分12的上方，并且仍然保持本发明的优点，即，通过间接部分12的空气的相对低的压降和直接部分14中的水冷却。
Claims (15)
1.一种沿着纵向轴线延伸的用于热交换过程的混合式流体冷却器装置，所述混合式流体冷却器装置包括：
框架组件，所述框架组件包括：
第一端壁；
与所述第一端壁相对的第二端壁；
第一侧壁，所述第一侧壁在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸；
与所述第一侧壁相对的第二侧壁，所述第二侧壁在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸；
直接热交换部分，所述直接热交换部分具有多个填充片并沿着所述纵向轴线被定向在第一位置处；
间接热交换部分，所述间接热交换部分沿着所述纵向轴线被定向在第二位置处，所述间接热交换部分与所述直接热交换部分串联，其中，所述间接热交换部分包括多个大体竖向的阵列，所述多个大体竖向的阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述多个大体竖向的阵列各自包括具有直径的多个水平导管，所述多个水平导管在所述流体冷却器装置的不同竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨所述流体冷却器装置，其中，在所述多个大体竖向的阵列内，相邻的水平导管之间的从中心线到中心线的水平间距是所述水平导管的直径的三倍，并且所述水平导管被布置成从一列交叉到另一列；以及
空气流入口，所述空气流入口沿着所述纵向轴线被定向在所述直接热交换部分下方的位置处，所述空气流入口提供单股空气流涌流，其中，所述单股空气流涌流接连地横穿所述直接热交换部分和所述间接热交换部分，其中，所述多个填充片设置在整个间接热交换部分下方。
2.根据权利要求1所述的流体冷却器装置，所述流体冷却器装置进一步包括流体收集池，其中，所述流体收集池沿着所述纵向轴线被竖向地定位在所述空气流入口的下方。
3.根据权利要求2所述流体冷却器装置，所述流体冷却器装置进一步包括与所述流体收集池相对的顶壁，其中，所述顶壁在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间以及所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸。
4.根据权利要求3所述的流体冷却器装置，其中，所述顶壁是风扇面板。
5.根据权利要求4所述的流体冷却器装置，所述流体冷却器装置进一步包括至少一个定位在所述风扇面板上的空气涌流发生器。
6.根据权利要求1所述的流体冷却器装置，其中，所述水平导管的直径是5/8英寸。
7.根据权利要求1所述的流体冷却器装置，其中，所述水平导管由能够传导热能量的材料形成。
8.根据权利要求7所述的流体冷却器装置，其中，所述材料是铜。
9.根据权利要求1所述的流体冷却器装置，其中，所述直接热交换部分包括膜式填充单元。
10.根据权利要求9所述的流体冷却器装置，其中，所述膜式填充单元是逆向流动膜式填充单元。
11.根据权利要求1所述的流体冷却器装置，其中，所述第一位置沿着所述纵向轴线竖向地位于所述第二位置的下方。
12.一种用于具有纵向轴线的流体冷却器的混合式热交换装置，所述混合式热交换装置包括：
直接热交换部分，所述直接热交换部分具有多个填充片并沿着所述纵向轴线被定向在第一位置处，其中，所述直接热交换部分包括热交换单元；
间接热交换部分，所述间接热交换部分沿着所述纵向轴线被定向在第二位置处，所述间接热交换部分与所述直接热交换部分串联，其中，所述间接热交换部分包括多个大体竖向的阵列，所述多个大体竖向的阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述多个大体竖向的阵列各自包括具有直径的多个水平导管，所述多个水平导管在所述混合式热交换装置的不同竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨所述混合式热交换装置，其中，在所述多个大体竖向的阵列内，相邻的水平导管之间的从中心线到中心线的水平间距是所述水平导管的直径的三倍，并且所述水平导管被布置成从一列交叉到另一列；以及
空气流入口，所述空气流入口沿着所述纵向轴线被定向在所述直接热交换部分下方的位置处，所述空气流入口提供单股空气流涌流，其中，所述单股空气流涌流接连地横穿所述直接热交换部分和所述间接热交换部分，其中，所述多个填充片设置在整个间接热交换部分下方。
13.根据权利要求12所述的混合式热交换装置，其中，在所述阵列中，竖向地相邻的所述水平导管之间的从中心线到中心线的竖向间距为1.875英寸。
14.一种利用混合式流体冷却器冷却流体的方法，所述方法包括：
使待冷却的流体流过间接热交换组件，所述间接热交换组件具有多个竖向阵列，所述多个竖向阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述多个竖向阵列各自包括多个大体水平的导管，所述多个大体水平的导管在所述热交换组件的不同竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨所述热交换组件，其中，在所述竖向阵列内，相邻的所述水平的导管之间的从中心线到中心线的水平间距是所述水平的导管的直径的三倍，并且所述水平的导管被布置成从一列交叉到另一列；
使热交换流体喷洒在所述水平的导管上和具有多个填充片并定位在所述间接热交换组件下方的直接热交换部分上；以及
使单股空气流涌流接连地流过所述直接热交换部分和所述间接热交换组件，其中，所述多个填充片设置在整个间接热交换组件下方。
15.一种利用混合式流体冷却器冷却流体的方法，所述方法包括：
使待冷却的流体流过间接热交换组件，所述间接热交换组件具有多个竖向阵列，所述多个竖向阵列邻近地彼此侧向间隔开，所述多个竖向阵列各自包括多个水平导管，所述多个水平导管在所述热交换组件的不同竖向高度处以彼此间隔开的方式延伸而横跨所述热交换组件，其中，在所述竖向阵列内，相邻的水平导管之间的从中心线到中心线的水平间距是所述水平导管的直径的三倍，并且所述水平导管被布置成从一列交叉到另一列；
使热交换流体喷洒到具有多个填充片并定位在所述间接热交换组件上方的直接热交换部分上；以及
使单股空气流涌流接连地流过所述间接热交换组件和所述直接热交换部分。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/254,427 | 2016-09-01 | ||
| US15/254,427 US10895420B2 (en) | 2016-09-01 | 2016-09-01 | Hybrid fluid cooler method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107796239A CN107796239A (zh) | 2018-03-13 |
| CN107796239B true CN107796239B (zh) | 2021-08-17 |
Family
ID=59745778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710768916.5A Active CN107796239B (zh) | 2016-09-01 | 2017-08-31 | 混合式流体冷却方法和装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10895420B2 (zh) |
| EP (1) | EP3290845A1 (zh) |
| CN (1) | CN107796239B (zh) |
| CA (1) | CA2977688C (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11022374B2 (en) * | 2018-09-11 | 2021-06-01 | Munters Corporation | Staged spray indirect evaporative cooling system |
| CN109186281A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-11 | 隆华科技集团（洛阳）股份有限公司 | 一种具有组合框架结构的复合型蒸发式换热设备 |
| CN109827267A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-31 | 西安工程大学 | 一种卧式复合立式板管型两级间接蒸发冷却冷水机组 |
| CN109915967A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-21 | 西安工程大学 | 一种板翅-露点两级间接蒸发冷却冷风冷水一体化机组 |
| CN112179164B (zh) * | 2019-07-05 | 2022-02-15 | 海信容声(广东)冷柜有限公司 | 一种翅片式换热器及制冷设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103080687A (zh) * | 2010-07-16 | 2013-05-01 | 艾威普科公司 | 具有翅片椭圆管线圈组件的蒸发热交换装置 |
| CN103673661A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-26 | 广州览讯科技开发有限公司 | 腰型截面盘管闭式冷却塔 |
| CN204313666U (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-06 | 山东盛宝传热科技有限公司 | 一种闭式冷却塔 |
| CN105066734A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 东华大学 | 一种复合式冷却塔 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3438432A (en) * | 1967-06-26 | 1969-04-15 | North American Rockwell | Plastic heat exchanger with anti-buoyancy means |
| DE1812111A1 (de) | 1968-12-02 | 1970-06-11 | Eisner Dipl Ing Joachim H | Kuehler mit Einrichtungen zur Verhinderung von Nebel- und Eisbildung und zum Betrieb mit indirektem Kreislauf |
| US3925523A (en) * | 1973-11-12 | 1975-12-09 | Marley Co | Opposed air path wet-dry cooling tower and method |
| JPH06323761A (ja) | 1993-05-17 | 1994-11-25 | Tada Denki Kk | 密閉形冷却塔 |
| US5540276A (en) * | 1995-01-12 | 1996-07-30 | Brazeway, Inc. | Finned tube heat exchanger and method of manufacture |
| US5585047A (en) * | 1995-08-15 | 1996-12-17 | The Marley Cooling Tower Company | Vented fire resistant water cooling tower |
| US6640575B2 (en) | 2002-02-01 | 2003-11-04 | Mac Word | Apparatus and method for closed circuit cooling tower with corrugated metal tube elements |
| US6883595B2 (en) * | 2002-04-12 | 2005-04-26 | Marley Cooling Technologies, Inc. | Heat exchange method and apparatus |
| TWI261513B (en) * | 2002-04-30 | 2006-09-11 | Carrier Comm Refrigeration Inc | Refrigerated merchandiser with foul-resistant condenser |
| US7073574B2 (en) | 2004-02-23 | 2006-07-11 | Brazeway, Inc. | Method and apparatus for forming fins for a heat exchanger |
| US7232116B2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-06-19 | Spx Cooling Technologies Inc. | Fluid cooler with evaporative heat exchanger and intermediate distribution |
| US8561675B2 (en) * | 2005-12-29 | 2013-10-22 | Industrial Technology Research Institute | Spray type heat-exchanging unit |
| US7815173B2 (en) | 2008-04-24 | 2010-10-19 | Yi-Hsiung Lin | Cooler |
| CN101984324B (zh) * | 2010-03-08 | 2012-02-29 | 上海交通大学 | 模块化抽屉式污水换热器 |
| US8985559B2 (en) * | 2012-01-03 | 2015-03-24 | Evapco, Inc. | Heat exchanger plate and a fill pack of heat exchanger plates |
| US9587885B2 (en) * | 2014-10-09 | 2017-03-07 | Baltimore Aircoil Company, Inc. | Cooling tower with indirect heat exchanger |
| US11150037B2 (en) | 2014-10-10 | 2021-10-19 | Baltimore Aircoil Company, Inc. | Heat exchange apparatus |
| US10254057B2 (en) * | 2016-05-26 | 2019-04-09 | Spx Cooling Technologies, Inc. | Suction hood flume apparatus and method for modular heat exchange tower |
-
2016
- 2016-09-01 US US15/254,427 patent/US10895420B2/en active Active
-
2017
- 2017-08-29 CA CA2977688A patent/CA2977688C/en active Active
- 2017-08-31 EP EP17188708.6A patent/EP3290845A1/en active Pending
- 2017-08-31 CN CN201710768916.5A patent/CN107796239B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103080687A (zh) * | 2010-07-16 | 2013-05-01 | 艾威普科公司 | 具有翅片椭圆管线圈组件的蒸发热交换装置 |
| CN103673661A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-26 | 广州览讯科技开发有限公司 | 腰型截面盘管闭式冷却塔 |
| CN204313666U (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-06 | 山东盛宝传热科技有限公司 | 一种闭式冷却塔 |
| CN105066734A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 东华大学 | 一种复合式冷却塔 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2977688C (en) | 2024-02-20 |
| CN107796239A (zh) | 2018-03-13 |
| CA2977688A1 (en) | 2018-03-01 |
| US10895420B2 (en) | 2021-01-19 |
| EP3290845A1 (en) | 2018-03-07 |
| US20180058761A1 (en) | 2018-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107796239B (zh) | 混合式流体冷却方法和装置 | |
| US20200300548A1 (en) | Evaporative heat exchange apparatus with finned elliptical tube coil assembly | |
| AU2016244222B2 (en) | Cooling tower with indirect heat exchanger | |
| US7779898B2 (en) | Heat transfer tube assembly with serpentine circuits | |
| US4683101A (en) | Cross flow evaporative coil fluid cooling apparatus and method of cooling | |
| US10288351B2 (en) | Cooling tower with indirect heat exchanger | |
| KR100690101B1 (ko) | 열교환기용 코일 조립체 및 이를 이용한 열 교환기 | |
| US9587885B2 (en) | Cooling tower with indirect heat exchanger | |
| EP3056846B1 (en) | Improved heat exchange apparatus | |
| US6702004B2 (en) | Heat exchange method and apparatus | |
| US6883595B2 (en) | Heat exchange method and apparatus | |
| US10132569B2 (en) | Hybrid fluid cooler with extended intermediate basin nozzles | |
| US20070240862A1 (en) | Air-heated heat exchanger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |