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CN106766997A - 一种节水消雾的闭式冷却塔 - Google Patents

一种节水消雾的闭式冷却塔 Download PDF

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CN106766997A
CN106766997A CN201611119017.4A CN201611119017A CN106766997A CN 106766997 A CN106766997 A CN 106766997A CN 201611119017 A CN201611119017 A CN 201611119017A CN 106766997 A CN106766997 A CN 106766997A
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China
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water
cooling tower
closed cooling
tower
throttling
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CN201611119017.4A
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陈清林
谢晓翠
张艺
张冰剑
何畅
徐涛
高学农
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Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
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    • 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
    • F28C1/16—Arrangements for preventing condensation, precipitation or mist formation, outside the cooler
    • 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
    • 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
    • F28F2025/005—Liquid collection; Liquid treatment; Liquid recirculation; Addition of make-up liquid

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种节水消雾的闭式冷却塔，闭式冷却塔的塔体内部从上至下分别设置有风机系统，节流收水装置，喷淋系统，填料部分，冷却盘管等；所述的节流收水装置是一种具有特殊结构的节流降温元件，用以降低闭式冷却塔出口空气温度和湿度，减少喷淋水的蒸发损失，并降低风吹损失。本发明采用节流膨胀原理，在闭式冷却塔内的湿空气经过塔顶的节流膨胀元件后，湿空气出现急剧膨胀，其温度和湿度同时发生降低。采用本发明的技术方案，可消除闭式冷却塔塔顶出现的白雾现象，节约闭式冷却塔喷淋水用量。利用节流降温的方法来达到闭式冷却塔节水消雾的目的，具有节水效果好，循环水保持清洁，维护成本低，操作简单等优点。

Description

一种节水消雾的闭式冷却塔
技术领域
本发明属于塔设备冷却技术领域，具体地说，涉及一种利用节流膨胀原理降低闭式冷却塔出口空气温度和湿度的方法。
背景技术
闭式冷却塔采用蒸发冷却技术对盘管内冷却介质进行热交换，减少了循环冷却水在降温过程中的直接蒸发损失，能有效降低循环冷却水系统补水量。相比于开式冷却塔，闭式冷却塔循环水质好，耗水量小，节能等优点。但是闭式冷却塔的喷淋水蒸发损失与普通开式冷却塔一样，约占据喷淋水总量的1.8%。大量的喷淋水蒸发不仅造成了工业用水的损失，同时喷淋水的蒸发浓缩使得盘管表面容易结垢而增加闭式冷却塔的维护成本；喷淋水的蒸发使得塔顶排出的空气温度和相对湿度都很高，这种高温高湿的空气经排出后遇冷易形成白雾，甚至形成冰冻，影响周围区域环境及可见度，容易引发事故。
在节能减排的大环境下，开发节水消雾的闭式冷却塔是目前的研究重点之一。闭式冷却塔的喷淋水损失主要包括蒸发损失以及风吹损失，而蒸发损失占绝大部分。闭式冷却塔内喷淋水及经过蒸发换热后，空气的温度和湿度急剧增大。通过降低出口空气的温度，使其中的水蒸气冷凝至其露点温度以下，可以凝结成水滴，达到回收蒸发水分的目的，因此闭式冷却塔的节水消雾的主要基于如何降低塔顶出口空气温度。实用新型专利CN203479105U公开了一种节水闭式冷却塔，它将传统敞开式自然蒸发冷却方式改为闭式空气冷却方式，根据间壁式换热原理，利用强制通风将冷空气与板式冷却装置内流动的热水进行换热冷却，但是该发明的换热量小，同时能耗高。发明专利CN 103267426B公开了一种蒸发式冷却冷凝器用节水除白雾装置，利用冷空气与塔内空气进行混合来降低出口空气的温度及湿度，达到消除白雾的目的。但是冷空气的供应需耗费大量的能量，同时塔顶除雾装置势必会增加冷却塔的阻力，使得该冷却塔结构复杂，投资大。
发明内容
为解决现有技术中闭式冷却塔设备的喷淋水蒸发损失及导致的一系列问题，本发明提供了一种节水消雾的闭式冷却塔。
为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种节水消雾的闭式冷却塔，闭式冷却塔的塔体内从上至下依次设置有风机系统，节流收水装置，喷淋系统，填料部分，冷却盘管和储水池。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的节流收水装置为节流降温元件。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的节流降温元件为节流孔板，节流孔板的节流孔为中空纤维管状，节流孔板下方设有凝结水导流管和回收通道。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的中空纤维管状的节流孔的下部孔径大于上部孔径，且节流孔下部的孔径/上部孔径>10，孔板的开孔率为30~100%。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的节流降温元件的材质为铁、铜、PVC、PP中的一种或几种的复合。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的中空纤维管状的节流孔的上下游压差大于100Pa。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的节流孔板为单层或者多层布置。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的冷却盘管和储水池之间的冷却塔侧面上设有进风口。
在上述的节水消雾的闭式冷却塔中，所述的进风口处设有节流降温元件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明利用节流膨胀的原理，闭式冷却塔塔顶出口的湿空气在经过节流膨胀孔板元件时其温度降低至其露点温度以下，使水蒸气发生冷凝回流至塔内，达到降低冷却塔的出口空气温度和湿度以消除塔顶白雾的目的，节约了工业用水。
2.本发明采用简单的节流膨胀孔板元件进行节水消雾，不需额外耗费动力能耗，传统的闭式冷却塔改造成该类节水消雾闭式冷却塔操作简单，安装维修方便，造价低。
3.闭式冷却塔内水蒸气凝结形成的水滴回流到塔内可以再次作为喷淋水润湿冷却塔盘管，既提高了换热效率又节约了水资源。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1：风机系统； 2：节流降温元件； 3：喷淋系统；4：填料部分；5：冷却盘管冷却水入口；6：冷却盘管冷却水出口；7：进风口；8：储水池；9：喷淋泵。
图2为实施例1中的节流收水孔板元件的俯视图。
图3为实施例2中的节流收水孔板元件的俯视图。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明：
如图1所示，一种节水消雾的闭式冷却塔，闭式冷却塔的塔体内从上至下依次设置有风机系统1，节流降温元件2，喷淋系统3，填料部分4，冷却盘管和储水池8。节流降温元件2为节流孔板，节流孔板的节流孔为中空纤维管状，节流孔板下方设有凝结水导流管和回收通道。中空纤维管状的节流孔的下部孔径大于上部孔径，且节流孔下部的孔径/上部孔径>10，孔板的开孔率为30~100%。节流降温元件的材质为铁、铜、PVC、PP中的一种或几种的复合。中空纤维管状的节流孔的上下游压差大于100Pa。节流孔板为单层或者多层布置。冷却盘管和储水池8之间的冷却塔侧面上设有进风口7，进风口7处设有节流降温元件2。
本发明的运作方式为：通过调节塔顶的风机设备来控制节流收水元件上下游的压差，在冬季工况时，由于闭式冷却塔的入口空气温度低，塔设备的冷却效率高，可以通过降低喷淋水用量，降低风机系统的功率，达到节水消雾的目的。在夏季工况，环境温度高，闭式冷却塔设备的热负荷很大，可以在塔顶多层设置节流收水元件，同时增加喷淋水用量，提高风机系统的功率，达到节水消雾的目的。
可选的，在闭式冷却塔的盘管区处也可以设置孔板式节流收水元件，这样在风机系统开启后，经盘管区换热后的湿热空气经盘管区节流收水元件后，发生节流降温，降低塔内空气的温度和湿度，增大盘管区的传质传热推动力，进而增强换热效果，提高冷却效率，增加节水率。
实施例1：一种节水消雾的闭式冷却塔，闭式冷却塔的塔体内从上至下依次设置有风机系统1，节流降温元件2，喷淋系统3，填料部分4，冷却盘管和储水池8。节流降温元件2为节流孔板，节流孔板的节流孔为中空纤维管状。塔顶所使用的节流降温元件2如图2所示的铜制/PP制圆形孔板式元件。运作过程：塔顶喷淋水通过喷淋水泵9由塔底储水池8进入喷淋系统3，喷淋水经填料4均匀布水之后，喷洒到冷却盘管表面；塔顶风机1转动产生负压，塔底空气经由进风口7进入塔内，并与冷却盘管表面的喷淋水水膜进行传质传热，塔内高湿热的空气经过盘管区嵌入的节流降温元件2，降低温度1~5℃，空气含湿量的降低，由原来的饱和湿空气变为过饱和湿空气，从而空气中的水分冷凝下来，降低塔内空气的温度和湿度，增大盘管区的传质传热推动力，进而增强换热效果。盘管内冷却水温度降低后由出口6流出；塔顶部湿热空气经过节流降温元件2后（若进入装置前后的压差0.01atm~0.1atm时），出塔空气温度降低，空气中的水分凝结为水滴，落入塔内充当喷淋水循环利用。同时节流降温元件2 也起到了收水器的作用，可将由风吹损失的水滴直接截流回塔内，最终达到节水消雾的作用。
实施例2：一种节水消雾的闭式冷却塔，闭式冷却塔的塔体内从上至下依次设置有风机系统1，节流降温元件2，喷淋系统3，填料部分4，冷却盘管和储水池8。塔顶所使用的节流收水元件如图3所示的PVC制六边形孔板式元件。运作过程：塔顶喷淋水通过喷淋水泵9由塔底储水池8进入喷淋系统3，喷淋水经填料4均匀布水之后，喷洒到冷却盘管表面；塔顶风机1转动产生负压，塔底空气经由进风口7进入塔内，并与冷却盘管表面的喷淋水水膜进行传质传热，塔内高湿热的空气经过盘管区嵌入的节流降温元件2，降低温度1~5℃，空气含湿量的降低，由原来的饱和湿空气变为过饱和湿空气，从而空气中的水分冷凝下来，降低塔内空气的温度和湿度，增大盘管区的传质传热推动力，进而增强换热效果。盘管内冷却水温度降低后由出口6流出；塔顶部湿热空气经过节流降温元件2后（若进入装置前后的压差0.01atm~0.1atm时），出塔空气温度降低，空气中的水分凝结为水滴，落入塔内充当喷淋水循环利用。同时节流降温元件2 也起到了收水器的作用，可将由风吹损失的水滴直接截流回塔内，最终达到节水消雾的作用。

Claims (9)

1.一种节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于闭式冷却塔的塔体内从上至下依次设置有风机系统，节流收水装置，喷淋系统，填料部分，冷却盘管和储水池。
2.如权利要求1所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的节流收水装置为节流降温元件。
3.如权利要求2所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的节流降温元件为节流孔板，节流孔板的节流孔为中空纤维管状，节流孔板下方设有凝结水导流管和回收通道。
4.如权利要求3所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的中空纤维管状的节流孔的下部孔径大于上部孔径，且节流孔下部的孔径/上部孔径>10，孔板的开孔率为30~100%。
5.如权利要求2所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的节流降温元件的材质为铁、铜、PVC、PP中的一种或几种的复合。
6.如权利要求3所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的中空纤维管状的节流孔的上下游压差大于100Pa。
7.如权利要求3所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的节流孔板为单层或者多层布置。
8.如权利要求1所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的冷却盘管和储水池之间的冷却塔侧面上设有进风口。
9.如权利要求8所述的节水消雾的闭式冷却塔，其特征在于，所述的进风口处设有节流降温元件。
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