CN112923751A - 一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冷却塔冷却技术领域，特指一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔，包括有冷却塔本体，冷却塔本体包括有立式换热器、喷淋系统、风机和进风格栅；喷淋系统置于立式换热器的上方；进风格栅置于冷却塔本体的一侧面上，风机置于冷却塔本体的另一侧面上，两侧面之间设置有第一淋水填料。由于立式换热器为立式设置，降低了闭式冷却塔由于空气和水逆向流动造成换热管迎风面形成干点而结垢的可能性，以及实现了依靠空气的驱动，水膜的流动速度加快，在立式蛇形盘管表面容易形成湍流状态，使得水与立式蛇形盘管内冷却介质的换热效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及冷却塔冷却技术领域，特指一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔。
背景技术
冷却塔是一种高效冷却设备，主要利用水的蒸发潜热带走工艺流体(通常为循环水)的热量，完成对工艺流体的冷却，同时实现了喷淋水的循环利用。对于闭式冷却塔，工艺流体在盘管内流动，通过管壁将热量传导到管外；与此同时，管外有喷淋水进行喷淋，在管的外壁形成水膜，在空气的作用下，通过喷淋蒸发，在管外发生传热、传质的热交换过程，从而实现热量传递。闭式冷却塔能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。
管式蒸发冷却盘管与淋水填料作为闭式冷却塔的核心部件，其性能直接影响闭式冷却塔的冷却效果。而现有的闭式冷却塔，大多采用水平盘管式换热器作为换热设备，盘管大多采用光滑金属圆管，但其换热效率相对较低且材料消耗较多，造价较高，这些因素使得它的使用和推广在一定程度上受到限制。
在水平盘管闭式冷却塔中，喷淋水与光滑圆管碰撞换热，当喷淋水流量较大时，盘管容易震动，并且碰撞噪声较大；而且，喷淋水自上而下流动，管内冷却水水平流动，两者呈交错流动；另外，由于盘管大多采用正三角形叉排方式布置，空气流道较小，阻力较大，并且迎风侧容易结垢，影响换热效果。
闭式冷却塔广泛应用于各行业领域循环水系统，作为系统重要设备，其方案的选择直接影响系统的整体性能和能耗。节能高效的愈发重视对冷却塔提出尺寸小、重量轻、容量大和效率高的要求。
可见，现有技术中的闭式冷却塔存在以下问题：
1、现有技术中的闭式冷却塔均为水平盘管，大多采用正三角形叉排方式布置，空气流道较小，阻力较大，并且迎风侧容易结垢，影响换热效果。
2、使用水平盘管时，当喷淋水流量较大时，盘管容易震动，并且碰撞噪声较大。
3、在闭式冷却塔中的空气流通量较小，热交换的性能较差。
发明内容
本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔。
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：
一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔，包括有冷却塔本体，所述冷却塔本体包括有立式换热器、喷淋系统、风机和进风格栅；所述喷淋系统置于所述立式换热器的上方；所述进风格栅置于所述冷却塔本体的一侧面上，所述风机置于所述冷却塔本体的另一侧面上，所述两侧面之间设置有第一淋水填料；所述立式换热器包括有立式设置的进口集管和出口集管，所述进口集管和所述出口集管之间设置有若干片立式蛇形盘管，所述立式蛇形盘管的进口和出口分别与所述进口集管和所述出口集管相连接。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，每片所述立式蛇形盘管由多根扭曲管盘状组成，相邻的两根扭曲管之间的中心距与所述扭曲管管外长轴距离相等时，所述两根扭曲管之间存在若干个接触点。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，所述立式换热器包括有第一进口集管和第二进口集管，所述第一进口集管和所述第二进口集管置于所述立式换热器的上部，所述出口集管置于所述立式换热器的下部，所述第一进口集管和所述出口集管之间设置有第一立式蛇形盘管，所述第二进口集管和所述出口集管之间设置有第二立式蛇形盘管，所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形盘管对称设置，且所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形盘管的出口均与所述出口集管的上端相连接。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，相邻的所述立式蛇形盘管之间存在间距，所述间距为5-100mm。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，所述进风格栅置于所述冷却塔本体的第一侧面上，所述风机置于所述冷却塔本体的第二侧面上，所述第一侧面和所述第二侧面为相对的两面。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，所述第一淋水填料置于所述立式换热器的下方，且所述第一淋水填料置于靠近所述冷却塔主体的第一侧面处。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，所述冷却塔主体还包括有挡水填料，所述挡水填料置于所述第一淋水填料旁，且置于靠近所述冷却塔主体的第二侧面处。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，所述喷淋系统还包括有喷淋装置和水泵；所述冷却塔本体还包括有置于所述冷却塔本体底部的集水盘，所述集水盘通过水管依次与所述水泵和所述喷淋装置相连接。
作为本发明侧出风立式降膜式闭式冷却塔的技术方案的一种改进，所述喷淋装置包括有连接板和设置在所述连接板上的多个喷淋头，所述连接板分别连接所述水管和所述多个喷淋头，且所述连接板的宽度与所述立式换热器的宽度相同。
本发明的有益效果：
1、在本发明中，由于立式换热器为立式设置，降低了闭式冷却塔由于空气和水逆向流动造成换热管迎风面形成干点而结垢的可能性，以及实现了依靠空气的驱动，水膜的流动速度加快，在立式蛇形盘管表面容易形成湍流状态，使得水与立式蛇形盘管内冷却介质的换热效果更佳。
2、通过风机、进风格栅和淋水填料的设置，水在第一淋水填料表面与进风格栅进入的空气进行热交换，部分水吸热蒸发被空气带走，余下喷淋水温度降低，实现热交换和冷却的效果。
3、由于立式蛇形盘管由多根扭曲盘盘状而成，相邻的扭曲管相互支撑，解决了现有技术中所存在的当喷淋水流量较大时，盘管容易震动，并且碰撞噪声较大问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明中立式换热器的结构示意图；
图5为图4的左视图。
附图标记说明：1-冷却塔本体；2-立式换热器；3-风机；4-进风格栅；5-第一侧面；6-第二侧面；7-第一淋水填料；8-挡水填料；9-进风口；10-水泵；11-集水盘；12-水管；13-连接板；14-喷淋头；15-进口集管；16-出口集管；17-立式蛇形盘管；18-第一进口集管；19-第二进口集管；20-第一立式蛇形盘管；21-第二立式蛇形盘管；22–进风口。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1至图5所示，一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔，包括有冷却塔本体1，冷却塔本体1包括有立式换热器2、喷淋系统、风机3和进风格栅4；喷淋系统置于立式换热器2的上方，进风格栅4置于冷却塔本体1的一侧面上，风机3置于冷却塔本体1的另一侧面上，两侧面之间设置有第一淋水填料7。优选的，风机3可以采用轴流风机3或离心风机3，空气出口朝外，保证气流的稳定流动。
喷淋系统的上方设置有进风口9，空气可从进风口9和进风格栅4进入到冷却塔主体内。在使用的时候，通过喷淋系统向立式换热器2进行喷淋，把水喷洒到立式换热器2的外表面上，由于立式换热器2为立式设置，水在立式换热器2上从上往下流下，流动的水在立式换热器2的外表面上形成水膜，当水膜的方向和空气流动的方向一致时，同向流动减少因为风水逆向在换热管迎风面形成干点而结垢的可能性。
还由于进风格栅4与风机3之间设置有第一淋水填料7，当水通过喷淋系统喷洒后，水在第一淋水填料7表面与进风格栅4进入的空气进行热交换，部分水吸热蒸发被空气带走，余下喷淋水温度降低，实现热交换和冷却的效果。
在本发明中，在冷却塔本体1的两侧面上分别设置进风格栅4和风机3，通过进风格栅4和风机3加快冷却塔本体1内的空气流动的速度，解决了现有技术中所存在的在闭式冷却塔中的空气流通量较小，热交换的性能较差的问题。同时，由于立式换热器2为立式设置，在使用的时候，喷淋系统对换热器喷淋水，在换热器的外表面上形成从上而下的水膜，解决了现有技术中所存在的闭式冷却塔均为水平盘管，大多采用正三角形叉排方式布置，空气流道较小，阻力较大，并且迎风侧容易结垢，影响换热效果的问题。优选的，风机3置于冷却塔本体1另一侧面的外表面上，即风机3置于冷却塔本体1的外面，且空气出口朝外，避免风机3在冷却塔中被喷淋到水，保证风机3的使用寿命。进风格栅4除了起到通风以及加快空气流动的速度的作用外，还能避免阳光直接照射第一淋水填料7和集水箱中的喷淋水，防止水藻繁殖。
立式换热器2包括有立式设置的进口集管15和出口集管16，进口集管15和出口集管16之间设置有若干片立式蛇形盘管17，立式蛇形盘管17的进口和出口分别与进口集管15和出口集管16相连接。由于若干片相互平行的立式蛇形盘管17立式设置在进口集管15和出口集管16之间，且由于喷淋系统置于立式换热器2上方，当喷淋系统向立式换热器2喷淋水时，水顺着立式换热器2外表面从上往下流动，在立式换热器2外表面形成水膜。当水膜的方向和空气流动的方向一致时，同向流动减少因为风水逆向在换热管迎风面形成干点而结垢的可能性。还由于水膜与空气流动方向一致，依靠空气的驱动，水膜的流动速度加快，在立式换热器2外表面容易形成湍流状态，因而喷淋水在换热管表面的边界层较薄，使得喷淋水与管内冷却介质的换热效果较佳，可以节约喷淋水使用量，因此喷淋系统的功率可以降低，使得闭式冷却塔整体经济、换热效果更好，节省立式换热器2体积、重量和耗材。同时，由于若干片立式蛇形盘管17立式设置，解决了现有技术中所存在的由于盘管大多采用正三角形叉排方式布置，空气流道较小，阻力较大，并且迎风侧容易结垢，影响换热效果的问题。
每片立式蛇形盘管17由多根扭曲管盘状组成，相邻的两根扭曲管之间的中心距与扭曲管管外长轴距离相等时，两根扭曲管之间存在若干个接触点。由于扭曲管横截面为椭圆形状，当相邻扭曲管之间的中心距与其管外长轴相等时，相邻扭曲管之间会存在若干个接触点，通过这些接触点起到相互支撑的作用，可以有效防止换热管由于喷淋水和高速气流略过而产生的振动，从而可以提高管外空气的流速。优选的，相邻的两片立式蛇形盘管17之间存在间距，间距的范围为5-100mm，可以更有效地避免相邻的扭曲管之间的振动，当相邻的两片立式蛇形盘管17之间距间距为5-100mm时，风速在正常范围内，空气阻力最小。更优选的，由于若干片立式蛇形盘管17平行布置，可以根据冷却塔本体1的大小合理设置立式蛇形盘管17的数量，根据空气流速进行设计，当上述距离较大时，可以在两者之间插入少量填料，防止喷淋水直接滴落接水盘中，同时还可以增大喷淋水与空气的接触面积，有效冷却其温度，解决了现有技术中所存在的使用水平盘管时，当喷淋水流量较大时，盘管容易震动，并且碰撞噪声较大的问题。进口集管15、出口集管16以及立式蛇形盘管17可以采用不锈钢、铜、碳钢等材质。
作为本发明的一种实施方式，立式换热器2包括有第一进口集管18和第二进口集管19，第一进口集管18和第二进口集管19置于立式换热器2的上部，出口集管16置于立式换热器2的下部，第一进口集管18和出口集管16之间设置有第一立式蛇形盘管20，第二进口集管19和出口集管16之间设置有第二立式蛇形盘管21，第一立式蛇形盘管20和第二立式蛇形盘管21对称设置，且第一立式蛇形盘管20和第二立式蛇形盘管21的出口均与出口集管16的上端相连接。第一立式蛇形盘管20和第二立式蛇形盘管21的出口全部位于出口集管16的最高处，使换热器宽度更小。
由于第一立式蛇形盘管20的一侧和第二立式蛇形盘管21的一侧相接触，第一立式蛇形盘管20的另一侧和第二立式蛇形盘管21的另一侧放置有第二淋水填料，可以增大水和空气的接触表面积，延长接触时间，提高冷却塔的效率。还由于第一进口集管18和第二进口集管19置于立式换热器2的上部，出口集管16置于立式换热器2的下部，实现了立式蛇形盘管17内工艺介质采用下进上出流动方式。
作为本发明的一个实施例，进风格栅4置于冷却塔本体1的第一侧面5上，风机3置于冷却塔本体1的第二侧面6上，第一侧面5和第二侧面6为相对的两面。这样，在冷却塔中进风格栅4和风机3置于同一直线上，能进一步地加快空气流动的速度。
第一淋水填料7置于立式换热器2的下方，且第一淋水填料7置于靠近冷却塔主体的第一侧面5处。在使用的时候，喷淋系统置于立式换热器2的上方向立式换热器2喷淋水，水在重力的作用下往下掉，此时，流经立式换热器2外表面的水流动到第一淋水填料7中，可以通过第一淋水填料7增大水和空气的接触表面积，延长接触时间，将与盘管内流体换热而升温的喷淋水进一步冷却，提高冷却塔的效率。同时，由于第一淋水填料7置于靠近第一侧面5的位置，当空气从进风格栅4进入到冷却塔主体时，空气可以先经过第一淋水填料7，使冷却的效果更加显著。
冷却塔主体还包括有挡水填料8，挡水填料8置于第一淋水填料7旁，且靠近冷却塔主体的第二侧面6处，可以通过挡水填料8避免水溅出，避免冷却塔主体内的部件发生水蚀。优选的，挡水填料8往上伸出，伸出至立式换热器2旁，可以更有效地避免在喷淋的时候出现水溅出的情况。优选的，挡水填料8和第一淋水填料7均采用PVC材质制成。
喷淋系统还包括有喷淋装置和水泵10，冷却塔主体还包括有置于冷却塔主体底部的集水盘11，集水盘11通过水管12依次与水泵10和喷淋装置相连接。详细地说，喷淋装置向立式换热器2喷淋水，水顺着立式换热器2从上往下流动，然后经过第一淋水填料7，掉落到集水盘11中，集水盘11在水泵10的作用下，通过水泵10把水输送到喷淋装置中，重新为立式换热器2进行喷淋。更详细地说，喷淋装置、集水盘11、水泵10和水管12形成一个水循环，不仅可以把喷淋完的水重新使用，还可以当水随着水管12的流动时，预先降低水的温度，实现节能、省水的效果。
进一步的，喷淋装置包括有连接板13和多个设置在连接板13上的喷淋头14，连接板13分别连接水管12和多个喷淋头14，且连接板13的宽度与立式换热器2的宽度相同。由于连接板13分别连接水管12和多个喷淋头14，当喷淋装置向立式换热器2喷淋水时，水从水管12流经连接板13到达多个喷淋头14处，通过喷淋头14向立式换热器2进行喷淋。还有雨连接板13的宽度与立式换热器2的宽度相同，可以使喷淋的面积最大化，保证立式换热器2的外表面都可以完全湿润，在喷淋的时候，水顺着立式换热器2从上往下形成下降式的水膜，保证喷淋和冷却的效果。
本发明在使用的时候，集水盘11中的水通过水泵10的驱动流经喷淋装置，均匀地喷洒到立式换热器2的外表面上，吸收立式蛇形盘管17中的水的热量而升温，经过立式换热器2流出的水在淋水填料表面与进风格栅4进入的空气进行热质交换，部分水吸热蒸发被空气带走，余下喷淋水温度降低，最后返回集水盘11中，完成一个循环，空气中夹带的液滴被挡水填料8阻挡重新汇集到集水盘11中。
在本发明中，由于水和空气流动的方向一致，水膜能很好地覆盖在立式换热器2的外表面上，保证换热管表面完全湿润。而且通过立式换热器2降低了闭式冷却塔由于空气和水逆向流动造成换热管迎风面形成干点而结垢的可能性，以及实现了依靠空气的驱动，水膜的流动速度加快，在立式蛇形盘管17表面容易形成湍流状态，使得水与立式蛇形盘管17内冷却介质的换热效果更佳，还可以节约水的使用量，继而喷淋系统的功率可以降低，使得闭式冷却塔整体经济、换热效果更好，节省换热器体积、重量和耗材。
基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种侧出风立式降膜式闭式冷却塔，包括有冷却塔本体，其特征在于，所述冷却塔本体包括有立式换热器、喷淋系统、风机和进风格栅；
所述喷淋系统置于所述立式换热器的上方；所述进风格栅置于所述冷却塔本体的一侧面上，所述风机置于所述冷却塔本体的另一侧面上，所述两侧面之间设置有第一淋水填料；
所述立式换热器包括有立式设置的进口集管和出口集管，所述进口集管和所述出口集管之间设置有若干片立式蛇形盘管，所述立式蛇形盘管的进口和出口分别与所述进口集管和所述出口集管相连接。
2.根据权利要求1所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，每片所述立式蛇形盘管由多根扭曲管盘状组成，相邻的两根扭曲管之间的中心距与所述扭曲管管外长轴距离相等时，所述两根扭曲管之间存在若干个接触点。
3.根据权利要求1或2所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，所述立式换热器包括有第一进口集管和第二进口集管，所述第一进口集管和所述第二进口集管置于所述立式换热器的上部，所述出口集管置于所述立式换热器的下部，所述第一进口集管和所述出口集管之间设置有第一立式蛇形盘管，所述第二进口集管和所述出口集管之间设置有第二立式蛇形盘管，所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形盘管对称设置，且所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形盘管的出口均与所述出口集管的上端相连接。
4.根据权利要求1或2所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，相邻的所述立式蛇形盘管之间存在间距，所述间距为5-100mm。
5.根据权利要求1所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，所述进风格栅置于所述冷却塔本体的第一侧面上，所述风机置于所述冷却塔本体的第二侧面上，所述第一侧面和所述第二侧面为相对的两面。
6.根据权利要求5所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，所述第一淋水填料置于所述立式换热器的下方，且所述第一淋水填料置于靠近所述冷却塔主体的第一侧面处。
7.根据权利要求6所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，所述冷却塔主体还包括有挡水填料，所述挡水填料置于所述第一淋水填料旁，且置于靠近所述冷却塔主体的第二侧面处。
8.根据权利要求1所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，所述喷淋系统还包括有喷淋装置和水泵；所述冷却塔本体还包括有置于所述冷却塔本体底部的集水盘，所述集水盘通过水管依次与所述水泵和所述喷淋装置相连接。
9.根据权利要求8所述的侧出风立式降膜式闭式冷却塔，其特征在于，所述喷淋装置包括有连接板和设置在所述连接板上的多个喷淋头，所述连接板分别连接所述水管和所述多个喷淋头，且所述连接板的宽度与所述立式换热器的宽度相同。
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