用于濕式冷卻塔設(shè)備的空氣對空氣的熱交換旁路和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于濕式冷卻塔設(shè)備的空氣對空氣的熱交換旁路和方法。一種具有蒸發(fā)媒質(zhì)與液體分配系統(tǒng)的冷卻塔，所述液體分配系統(tǒng)將熱的液體分配到所述蒸發(fā)媒質(zhì)之上。所述冷卻塔包括一對熱交換器模塊，所述一對熱交換器模塊各自具有與第一流動導(dǎo)管流體連通的第一組通道和與第二流動導(dǎo)管流體連通的第二組通道。所述熱交換器模塊將熱量從第一空氣流傳遞到第二空氣流中。所述冷卻塔進(jìn)一步包括在所述第一熱交換器模塊和所述第二熱交換器模塊之間延伸的第一旁路流動路徑，進(jìn)而使旁路門調(diào)節(jié)穿過旁路門的空氣流。
【專利說明】用于濕式冷卻塔設(shè)備的空氣對空氣的熱交換旁路和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及使冷卻塔或其它排熱裝置和類似物的羽流減少。更具體地，本發(fā)明涉及用于冷卻塔中的節(jié)省成本的且有效率的使羽流減少的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]在使用蒸汽驅(qū)動的渦輪機(jī)的發(fā)電生產(chǎn)中，水被燃燒爐加熱而產(chǎn)生蒸汽，蒸汽對渦輪機(jī)進(jìn)行驅(qū)動而產(chǎn)生電力。為了使這個過程所需的潔凈水的量減少到最小，蒸汽必須通過除熱而再次轉(zhuǎn)化成水，以便水能夠在這個過程中可被重復(fù)利用。在用于大型建筑物的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，建筑物內(nèi)部的空氣被迫使經(jīng)過包含有被冷卻的制冷劑氣體的盤管，由此將熱量從建筑物內(nèi)部轉(zhuǎn)移到氣體制冷劑中。然后，升溫后的制冷劑通過管道被輸送到建筑物外部，此時必須將多余的熱量從制冷劑中除去，使得制冷劑氣體能夠被重新冷卻并且冷卻過程能夠連續(xù)進(jìn)行。
[0003]在前述兩種過程中，以及在需要消除多余熱量的步驟的其它的大量過程中，使用了冷卻塔。在濕式冷卻塔中，水被泵送經(jīng)過包含有加熱蒸汽、制冷劑、或其它受加熱的液體或氣體的冷凝器盤管，由此將熱量轉(zhuǎn)移到水中。然后，水被泵送至冷卻塔的熱交換段并且噴灑到冷卻塔媒質(zhì)(包括薄板材料或飛濺桿)上。當(dāng)水從冷卻塔媒質(zhì)流下時，外界空氣被迫使經(jīng)過受加熱的水并且熱量通過顯著的熱傳導(dǎo)和蒸發(fā)性熱傳導(dǎo)從水中轉(zhuǎn)移到空氣中。然后所述空氣被迫使從冷卻塔離開并且消散到周圍空氣中。
[0004]冷卻塔是消散這種多余熱量的高效并且節(jié)省成本的裝置，并因而被廣泛地用于此目的。然而，冷卻塔所公認(rèn)的缺點(diǎn)在于，在一定大氣條件下，來自受加熱水源的水氣蒸發(fā)到空氣流中并且被攜帶到冷卻塔的頂部外而產(chǎn)生羽流。在冷卻塔非常大的情況下，如在發(fā)電廠的情況下，羽流會在冷卻塔的附近產(chǎn)生低位霧氣。當(dāng)較低的溫度能夠使羽流中的水氣凍結(jié)時，羽流還會在冷卻塔的附近引起道路結(jié)冰。
[0005]因此，已經(jīng)采取了措施來限制或消除由冷卻塔產(chǎn)生的羽流。這些措施包括例如抑制羽流冷卻塔，其中，外界空氣除了從冷卻塔的底部被引入并且隨著熱水被灑下到填料單元上時被迫使向上行進(jìn)穿過填料單元之外，還通過熱水噴灑頭下方的獨(dú)立的導(dǎo)熱通道被引入到冷卻塔中。這些由諸如鋁、銅等導(dǎo)熱材料制成的通道允許外界空氣在沒有水氣蒸發(fā)到空氣中的情況下吸收一些熱量。在冷卻塔的頂部處，含濕氣的加熱空氣和干燥的加熱空氣混合，由此減少羽流。
[0006]另一示例為羽流防止系統(tǒng)，其中，熱水在被提供到冷卻塔之前被部分地冷卻。熱水的部分冷卻使用單獨(dú)的熱交換器(運(yùn)行有諸如空氣或水的單獨(dú)的冷卻媒質(zhì))來進(jìn)行。單獨(dú)的熱交換器降低了冷卻塔的效率，因而應(yīng)當(dāng)僅在當(dāng)會使冷卻塔產(chǎn)生羽流的大氣條件存在時使用。
[0007]被設(shè)計(jì)為減少濕式冷卻塔中的羽流的系統(tǒng)的另一示例可在Paul A.Lindahl,Jr.等人在冷卻塔學(xué)會1993年的年會中的“技術(shù)論文編號TP93-01”的《濕式/干式冷卻塔的羽流減少和水源保護(hù)》中找到。在所述論文中描述的系統(tǒng)中，熱水首先被泵送經(jīng)過干燥空氣冷卻區(qū)段，空氣在該區(qū)段被迫使穿過與水流相連接的散熱片。然后，已經(jīng)被部分冷卻的水被噴灑到定位在干燥空氣冷卻區(qū)段下方的填料單元上并且空氣被迫使通過填料單元以進(jìn)一步對水進(jìn)行冷卻。然后，濕空氣被迫使在冷卻塔內(nèi)向上行進(jìn)并且與來自干燥冷卻過程的加熱的干燥空氣混合并且被迫使從冷卻塔的頂部離開。
[0008]盡管上述系統(tǒng)針對濕式冷卻塔的羽流問題提供了有效的解決方案，但它們需要構(gòu)造出復(fù)雜的并且費(fèi)用高昂的濕式和干式空氣傳熱機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)這種塔在“非羽流減少”模式下運(yùn)行時，推動空氣穿過熱交換單元需要花費(fèi)更多的風(fēng)機(jī)能量，從而導(dǎo)致塔的運(yùn)行成本顯著地增加。因此，需要廉價的羽流減少方法和設(shè)備，在所述方法中，塔可在“非減少”模式下運(yùn)行而不會顯著地增加成本。
[0009]冷卻塔的另一已意識到的問題是，用于冷卻的水會變得使污染物濃縮化。隨著水從冷卻塔中蒸發(fā)出，另外的水被添加，但應(yīng)當(dāng)容易意識到的是水中的污染物將變得更為濃縮化，因?yàn)槲廴疚锊⒉浑S著蒸發(fā)而被除去。如果將化學(xué)物質(zhì)添加到冷卻水中以對水進(jìn)行處理，這些化學(xué)物質(zhì)會變得高度濃縮化，如果被釋放到環(huán)境中將是非常不利的。如果用海水或廢水來替換所蒸發(fā)的水(在淡水無法獲得或費(fèi)用高昂的情況下的常規(guī)做法)，水中的鹽類和固體顆粒也會在冷卻水回路中聚集。隨著這些污染物變得更為濃縮化，它們會粘結(jié)在薄蒸發(fā)片材之間，從而逐漸降低冷卻塔的冷卻效率。
[0010]為了防止上述問題，習(xí)慣做法是對含有濃縮污染物的水的一部分進(jìn)行“排放”并且使用來自水源的淡水對其進(jìn)行替換。盡管這防止了冷卻塔的水中的污染物變得過分濃縮化，但在排放過程期間排出水對環(huán)境存在影響。因此，已經(jīng)采取了措施來減少冷卻塔中的水消耗量。
[0011]Houx等人的美國專利N0.4，076，771描述了減少冷卻塔中的耗水量的現(xiàn)有技術(shù)。在該專利描述的系統(tǒng)中，冷卻塔蒸發(fā)性傳熱媒質(zhì)和顯著地傳遞熱量的盤管段都被設(shè)置在同一系統(tǒng)中。盤管的顯著地?zé)醾鬟f實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)用水的冷卻，但不會消耗任何水。
[0012]雖然上述專利表現(xiàn)出超過現(xiàn)有技術(shù)的冷卻塔的重大進(jìn)展，但是所期望的是，開發(fā)用來從羽流中回收水并以便再次歸還到冷卻塔蓄液器中的機(jī)構(gòu)，這將不需要用于顯著地傳遞熱量的盤管段。
[0013]已經(jīng)注意到的需單獨(dú)考慮的問題是:對海水進(jìn)行淡化以及對其它水源進(jìn)行凈化，以產(chǎn)生可飲用的飲用水。已經(jīng)開發(fā)了大量的方法來從濕空氣流中提取凈化水。主要的工業(yè)化生產(chǎn)過程包括多級閃急蒸餾、多效蒸餾、蒸汽壓縮蒸餾和反滲透。參見由國際海水淡化協(xié)會的0.K Buros編制、由研究部門海水淡化公司在1990年修改和重編的《The DesaltingABC’ S》。使用用于淡化或廢熱的低溫水的系統(tǒng)的示例包括以下:
[0014]Lu 等人于 2OOO 年 8 月記錄于 ADA North American Biennial Conference andExposit1n的《Zero Discharge Desalinat1n》。該論文提供了關(guān)于一種裝置的信息,所述裝置由冷空氣流產(chǎn)生淡水并且由低級廢熱源產(chǎn)生暖濕空氣流。淡水沿將兩個空氣流分隔開的壁被冷凝。另外，冷水被噴射到暖濕空氣上，以提高冷凝。
[0015]Baumgartner 等人的論文:《Open Multiple Effect Desalinat1n with LowTemperature Process Heat)), Internat1nal Symposium on Desalinat1n and WaterRe-Use, Vol.4，1991。該論文提供了有關(guān)用于淡化的塑料管熱傳導(dǎo)器的信息，塑料管熱傳導(dǎo)器在塑料管的內(nèi)部使用了冷卻運(yùn)行水而在管的外部上流動有暖濕空氣。冷凝物在冷卻導(dǎo)管的外部形成。
[0016]目前使用中的其它冷卻塔具體被設(shè)計(jì)為專用于節(jié)約用水。對于節(jié)約用水，在這種冷卻塔中干燥空氣始終流動穿過冷卻塔冷凝器的干燥路徑從而由廢氣冷凝蒸汽。盡管這些塔節(jié)約用水，但是隨著冷卻相對于熱傳導(dǎo)變的低效，冷卻塔的熱性能通常被影響。
[0017]用于增加熱性能的典型的方法是增加風(fēng)機(jī)功率(這增加了操作成本)，增加塔的平面區(qū)域，這增加了資金成本或運(yùn)行成本和資金成本。非常期望的是，不增加風(fēng)機(jī)功率或平面區(qū)域而適度增加成本的設(shè)計(jì)。上文表現(xiàn)出對下述冷卻塔或類似物的需要，所述冷卻塔或類似物可在羽流減少模式和非羽流減少模式中有效且高效地運(yùn)行，從而在不顯著增加操作成本的情況下在所有天氣狀況下提供所需的熱傳導(dǎo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]在本發(fā)明的一個方面，提供了一種具有縱向軸線的冷卻塔，所述冷卻塔包括:沿所述縱向軸線位于第一位置處的蒸發(fā)媒質(zhì)；液體分配系統(tǒng)，所述液體分配系統(tǒng)將熱的液體分配到所述蒸發(fā)媒質(zhì)之上；第一熱交換器模塊，所述第一熱交換器模塊具有與第一流動導(dǎo)管流體連通的第一組通道和與第二流動導(dǎo)管流體連通的第二組通道，其中，所述第一模塊將熱量從第一空氣流傳遞到第二空氣流中；第二熱交換器模塊，所述第二熱交換器模塊具有與第三流動導(dǎo)管流體連通的第三組通道和與第四流動導(dǎo)管流體連通的第四組通道，其中，所述第二模塊將熱量從第三空氣流傳遞到第四空氣流中；第一旁路流動路徑，所述第一旁路流動路徑在所述第一熱交換器模塊和所述第二熱交換器模塊之間延伸；布置在所述旁路流動路徑內(nèi)的第一旁路門，其中，所述第一旁路門對穿過所述第一旁路門的氣流進(jìn)行調(diào)節(jié)；以及氣流發(fā)生器，所述氣流發(fā)生器引導(dǎo)所述第一空氣流、所述第二空氣流、所述第三空氣流和所述第四空氣流穿過所述冷卻塔。
[0019]在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于減少冷卻塔中的空氣流的熱含量的方法，所述方法包括以下步驟:引導(dǎo)第一空氣流穿過第一熱交換器模塊的第一組通道；引導(dǎo)第二空氣流穿過所述第一熱交換器模塊的分隔開的第二組通道；引導(dǎo)第三空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的第三組通道并且穿過其中具有門的第一旁路路徑；引導(dǎo)第四空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的分隔開的第四組通道并且穿過其中具有門的第二旁路路徑；以及將熱量從所述第一空氣流傳遞到所述第二空氣流中。
[0020]在本發(fā)明的另一方面，提供了一種冷卻塔，所述冷卻塔包括:用于引導(dǎo)第一空氣流穿過第一熱交換器模塊的第一組通道的組件；用于引導(dǎo)第二空氣流穿過所述第一熱交換器模塊的分隔開的第二組通道的組件；用于引導(dǎo)第三空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的第三組通道并且穿過其中具有門的第一旁路路徑的組件；用于引導(dǎo)第四空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的分隔開的第四組通道并且穿過其中具有門的第二旁路路徑的組件；以及用于將熱量從所述第一空氣流傳遞到所述第二空氣流中的組件。
[0021]由此已經(jīng)相當(dāng)概括地略述了本發(fā)明的更為重要的特征，以便下文中的本發(fā)明的詳細(xì)描述能夠得到更好的理解，并且能夠更好地領(lǐng)會對本領(lǐng)域的現(xiàn)有貢獻(xiàn)。當(dāng)然，下文中將描述本發(fā)明的附加特征并且這些附加特征將形成所附權(quán)利要求的主題。
[0022]在這方面，在對本發(fā)明的至少一個實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明在應(yīng)用時并不限制于在下面的描述中提出的或在附圖中示出的部件的構(gòu)造和設(shè)置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠通過其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)并且能夠以各種方式實(shí)施和執(zhí)行。并且，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中所使用的用語和術(shù)語以及摘要是為了進(jìn)行描述并且不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限制性的。
[0023]這樣，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將理解，本公開所基于的概念可以容易地用于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的若干目的的其它結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，權(quán)利要求被認(rèn)為包括在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的限度內(nèi)的那些等效構(gòu)造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的處于最大熱性能模式的冷卻塔的示意圖；
[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1中描繪的冷卻塔處于羽流減少模式的示意圖；
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1中描繪的冷卻塔處于局部羽流減少模式的示意圖；
[0027]圖4為根據(jù)本發(fā)明的替代性實(shí)施例的冷卻塔的示意圖；
[0028]圖5為根據(jù)本發(fā)明的替代性實(shí)施例的冷卻塔的示意圖，其中，熱交換模塊被機(jī)械地升高；
[0029]圖6為圖5中描繪的冷卻塔的示意圖，其中，根據(jù)本發(fā)明的替代性實(shí)施例，熱交換模塊被機(jī)械地降低；
[0030]圖7為的冷卻塔的示意圖，其中，根據(jù)本發(fā)明的替代性實(shí)施例，熱交換模塊被機(jī)械地旋轉(zhuǎn)；
[0031]圖8為圖7中描繪的冷卻塔的示意圖，其中，根據(jù)本發(fā)明的替代性實(shí)施例，熱交換模塊被機(jī)械地旋轉(zhuǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在參考附圖，其中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，圖1-圖3描繪了冷卻塔設(shè)備，冷卻塔設(shè)備總體表示為10，冷卻塔設(shè)備10具有支撐框架組件12和護(hù)罩14，空氣流發(fā)生器16 (軸流式通風(fēng)機(jī))在護(hù)罩14內(nèi)運(yùn)行。冷卻塔10通常包括濕的直接冷卻段11和干燥的間接冷卻段13，濕的直接冷卻段11和干燥的間接冷卻段13由清除器(eliminator) 15分隔。冷卻塔10包括多個熱交換模塊18，熱交換模塊18被一系列地布置和定向，每個熱交換模塊18與干燥空氣導(dǎo)管20和潮濕空氣導(dǎo)管22流體連通。優(yōu)選地，單個交換器模塊18通常呈菱形形狀或具有菱形構(gòu)造，然而，替代性地，單個交換器模塊18可以為任何功能性幾何形狀。如之前討論的，冷卻塔10還包括一系列外界空氣導(dǎo)管20或干燥空氣導(dǎo)管20，空氣導(dǎo)管20各自具有進(jìn)氣口或調(diào)節(jié)風(fēng)門(damper) 38，熱交換模塊18還包括熱空氣導(dǎo)管或濕氣導(dǎo)管22，熱的潮濕氣體或廢氣穿過熱空氣導(dǎo)管或濕氣導(dǎo)管22行進(jìn)。外界空氣導(dǎo)管20連接到單個傳導(dǎo)單元模塊18 (如圖示)，使得空氣導(dǎo)管20與穿過交換器模塊的路徑17連通。熱空氣導(dǎo)管22也被連接到單個交換器模塊(如圖示)，然而，熱空氣導(dǎo)管22與分隔開的路徑19連通。通道17、19的干燥路徑可流動廢氣的潮濕空氣。外界空氣導(dǎo)管20和熱空氣導(dǎo)管22都被布置在熱交換器模塊18的下方。
[0033]現(xiàn)在具體參考熱交換模塊18，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，每個模塊為蒸汽冷凝熱傳導(dǎo)單元。每個熱交換器模塊18由薄板構(gòu)造而成，所述薄板被粘合到一起，以形成具有用于兩個不同的空氣流的第一路徑17和第二路徑19的單元。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述兩個空氣流以相互成直角的方式進(jìn)入每個熱交換器模塊18并且由薄板23保持分隔開。
[0034]薄板為較薄的合成樹脂材料，形狀被設(shè)置為有助于從穿過通道19的含水加熱空氣流中冷凝蒸汽并且將熱量傳遞給穿過通道17的冷卻空氣流。在優(yōu)選的實(shí)施例中，材料的厚度為0.005-0.040英寸，但是優(yōu)選的厚度為0.015-0.020英寸。表面可設(shè)置有紋理(textured)，以提供對每一個空氣流具有對空氣流動的阻力最小的擴(kuò)展表面區(qū)域。其它的紋理圖案可包含，但是不限于例如與高爾夫球紋理類似的凹痕紋理和與壓紋在塑料板中的網(wǎng)孔圖案類似的格子紋理。這種增加的表面區(qū)域增強(qiáng)了薄板的熱傳導(dǎo)能力并且增大了板表面附近的速度波動，這提高了單個空氣流的局部混合。增大的波動及所導(dǎo)致的空氣流的局部混合還提高了板的熱傳導(dǎo)能力。
[0035]如圖所示，每個熱交換模塊18憑借相鄰的模塊18在高度上變化而相互偏移，使得所述模塊的相鄰點(diǎn)大致被分隔開。如圖1-圖3所示，冷卻塔10還包括一系列布置在相鄰的熱交換模塊之間的空氣旁路門24。雖然描繪了五個空氣旁路門，但是可根據(jù)塔10的尺寸來采用更多的或更少的旁路門24。另外如圖1所示，一系列的干燥導(dǎo)管通氣門(整體上表示為26)位于每個相應(yīng)的干燥導(dǎo)管20的底部處，運(yùn)行干燥導(dǎo)管通氣門26以控制熱廢氣進(jìn)入所述導(dǎo)管20的流動。
[0036]如圖1-圖3所示，并且如之前所述，間接熱交換模塊18位于直接冷卻段11的上方的間接冷卻段13中，直接冷卻段11包括例如填料板的蒸發(fā)媒質(zhì)30或任何熱傳導(dǎo)媒質(zhì)或逆流(counterflow)布置中的類似物(如圖所示)。直接蒸發(fā)段11進(jìn)一步包括熱水分配系統(tǒng)32，熱水分配系統(tǒng)包括一系列的管道和噴嘴33，熱水穿過所述導(dǎo)管和噴嘴33流動。在運(yùn)行期間，冷卻干燥空氣如冷卻空氣矢量34表示的那樣在蒸發(fā)媒質(zhì)30下方進(jìn)入冷卻塔。
[0037]現(xiàn)在具體參考圖1，示出的冷卻塔10處于最大熱性能操作模式或位置。對于最大熱性能，應(yīng)理解為熱交換模塊18憑借相鄰的模塊在高度上變化而相互偏離，使得所述模塊的相鄰點(diǎn)大致被分隔開(如圖所示)。在所述最大熱性能位置中，每個旁路門24被打開，并且類似地，每個通氣門26被打開，同時干燥調(diào)節(jié)風(fēng)門38被關(guān)閉。
[0038]因此，以所述最大熱性能模式運(yùn)行期間，來自熱源的熱水通過導(dǎo)管被泵送并且被泵送到噴嘴33并且被噴射在蒸發(fā)媒質(zhì)30上。同時，軸流式通風(fēng)機(jī)(或風(fēng)扇)16如矢量和箭頭34所示的那樣對冷的外界空氣的氣流進(jìn)行抽吸，使其穿過蒸發(fā)媒質(zhì)30。在蒸發(fā)媒質(zhì)30中，空氣被加熱并且水氣被蒸發(fā)到空氣流中。攜帶熱水的空氣隨后被引導(dǎo)穿過干燥空氣流動導(dǎo)管20和潮濕空氣流動導(dǎo)管22 (如箭頭36所示)。在所述模式中，因?yàn)楦稍镎{(diào)節(jié)風(fēng)門38被關(guān)閉，將限制外界空氣經(jīng)由干燥導(dǎo)管20進(jìn)入塔10。
[0039]如箭頭36所示，憑借使流經(jīng)干燥空氣導(dǎo)管20的攜帶熱水的空氣或廢氣繞過每個熱交換模塊18而濕氣導(dǎo)管中的空氣在該處流動穿過每個模塊18，攜帶熱水的空氣進(jìn)入并且流經(jīng)干燥空氣導(dǎo)管20和潮濕空氣導(dǎo)管22。更具體地，繞過熱交換模塊18的空氣或廢氣減小了必須通過熱交換器模塊18的空氣的量，并且因此，穿過每個模塊18的空氣速度更小并且所導(dǎo)致的壓降更小。此外，由于空氣穿過旁通門24和熱交換模塊18的空氣進(jìn)入公共集氣室(common plenum) 40中，穿過門24和穿過模塊18的速度將被調(diào)節(jié)，以提供公共壓降(common pressure drop)。
[0040]現(xiàn)在具體參考圖2，冷卻塔10處于羽流減少模式或偏向圖1中描述的最大性能模式。對于羽流減少模式，應(yīng)理解為空氣旁路門24連同干燥導(dǎo)管通氣門26 —起被關(guān)閉，同時干燥調(diào)節(jié)風(fēng)門38被局部地或完全地打開。在運(yùn)行期間，直接熱傳導(dǎo)段11與圖1中示出的相關(guān)最大熱模式所討論的類似地運(yùn)行。隨著攜帶熱水的空氣或廢氣穿過清除器15并且進(jìn)入間接熱傳導(dǎo)段13，通氣門被關(guān)閉，迫使廢氣氣流穿過濕氣導(dǎo)管22并且進(jìn)入熱交換模塊18中。如之前所述的，調(diào)節(jié)風(fēng)門被局部地或完全地打開并且廢氣隨后穿過濕氣導(dǎo)管22行進(jìn)并且進(jìn)入熱交換模塊18的之前描述的氣流通道19中的一個。同時，如之前所述，外界干燥空氣38經(jīng)由調(diào)節(jié)風(fēng)門38進(jìn)入干燥空氣導(dǎo)管20，以產(chǎn)生第二氣流。于是，外界干燥空氣被引導(dǎo)穿過熱交換器模塊18的分隔開的流動通道17 (優(yōu)選地，垂直于廢氣的流動)。外界干燥空氣起到在熱交換器模塊18上產(chǎn)生冷卻表面的作用，從而使熱量從第一空氣流傳遞到第二空氣流。外界干燥空氣還在熱交換模塊18上提供了冷卻表面，以便來自廢氣或第一空氣流的水蒸氣冷凝在其上。來自廢氣的冷凝物于是可從熱交換單元的熱交換器模塊18再次下落到冷卻塔的主集水區(qū)域中(未示出)。隨著兩個空氣流退出交換模塊18，兩個空氣流在集氣室40中合并且經(jīng)由護(hù)罩14排出。
[0041]在這一模式中，干燥空氣導(dǎo)管20的入口處的干燥調(diào)節(jié)風(fēng)門38可被完全地打開，以最大化地減少羽流，或干燥空氣導(dǎo)管20的入口處的干燥調(diào)節(jié)風(fēng)門38可被節(jié)流，以減小干燥空氣攝入并且增加潮濕段11氣流。然而，隨著外界溫度升高，冷卻可能不充分，但是仍可期望減少一些羽流。
[0042]現(xiàn)在參考圖3，示出的冷卻塔10處于局部羽流減少位置中，其中，與圖2中示出的位置相比，在所述位置提供了更潮濕的段11的性能，同時仍提供了羽流減少。然而，空氣旁路門24和干燥導(dǎo)管通氣門26都在圖2中示出的方向上被關(guān)閉，濕氣導(dǎo)管中的空氣旁路門24被打開，同時干燥導(dǎo)管門26和干燥導(dǎo)管中的空氣旁路門24在圖3中示出的局部減少模式中被關(guān)閉。干燥空氣導(dǎo)管的入口處的干燥調(diào)節(jié)風(fēng)門38可被完全地打開，以最大化地減少羽流，或干燥空氣導(dǎo)管20的入口處的干燥調(diào)節(jié)風(fēng)門38可被節(jié)流，以減小干燥空氣攝入并且增加潮濕段氣流。然而，隨著外界溫度升高，冷卻可能不充分，但是仍可期望減少一些羽流。具體地，在這一模式中，干燥外界空氣穿過干燥導(dǎo)管20并且穿過熱交換模塊18的通道17，并且一部分的潮濕廢氣由于打開的旁路門24而繞過熱交換模塊18，而其余的潮濕廢氣氣流穿過通道19。再次，廢氣從旁路通過能夠使穿過不同的空氣路徑的整體壓力損失被減少。經(jīng)過潮濕段的氣流被增加，這提高了熱性能。
[0043]現(xiàn)在參考圖4，示出了本發(fā)明的替代性實(shí)施例。如圖所示，冷卻塔10在其運(yùn)行和功能上與圖1-圖3中公開和描述的那些實(shí)施例非常類似，然而，在這一替代性的實(shí)施例中，模塊18被布置在相同的高度處。如圖4所示，并非交替的熱交換器模塊18的升高的高度在所述模塊18的相鄰點(diǎn)之間產(chǎn)生間隔，替代性地，模塊18被旋轉(zhuǎn)以便將相鄰的模塊18分隔開，從而產(chǎn)生旁路路徑70，旁路路徑70由旁路門24控制。
[0044]現(xiàn)在參考圖5和圖6，示出了本發(fā)明的另一替代性的實(shí)施例，其中，熱交換模塊18經(jīng)由機(jī)械線性提升裝置50而被機(jī)械式地升高和降低。提升裝置50可以為從動桿(drivenrod)、螺旋千斤頂、滑輪組、液壓缸或能夠改變模塊18的高度的任何其它設(shè)備。圖5示出了處于最大熱模式中的冷卻塔10，其中，交替的模塊18被升高，使得模塊18被布置在不同的高度處，從而產(chǎn)生旁路路徑52。在這一模式中，干燥空氣調(diào)節(jié)風(fēng)門38被關(guān)閉，同時干燥導(dǎo)管通氣門26被打開，從而允許廢氣繞過模塊18并且因此提供最大熱性能。
[0045]替代性地，圖6示出了處于羽流減少模式中的冷卻塔，其中，模塊18被布置在相同的高度處，從而阻塞旁路路徑。在這一模式中，干燥導(dǎo)管通氣門26被關(guān)閉，同時外界空氣調(diào)節(jié)風(fēng)門38被打開，從而允許冷卻氣流穿過干燥導(dǎo)管20并且流入模塊的通道17中，同時流動穿過潮濕導(dǎo)管22的潮濕廢氣僅穿過另一個通道19。
[0046]現(xiàn)在參考圖7和圖8，示出了本發(fā)明的另一替代性實(shí)施例。這一實(shí)施例與圖5和圖6中示出的實(shí)施例類似，然而，作為使熱交換器模塊18移動或平移到不同的高度的替代，模塊18被旋轉(zhuǎn)以便產(chǎn)生旁路路線54。如圖7和圖8所示，冷卻塔10具有例如為線纜、滑車輪和線性提升裝置的提升機(jī)械系統(tǒng)56。如圖7所示，憑借使熱交換器模塊18向上旋轉(zhuǎn)以提供旁路路徑54，冷卻塔10處于最大熱性能模式。
[0047]替代性地，圖8示出了處于羽流減少模式中的冷卻塔，憑借使模塊18向下旋轉(zhuǎn)以使得相鄰點(diǎn)接觸、封閉旁路并且迫使潮濕廢氣穿過相應(yīng)的模塊，同時打開的調(diào)節(jié)風(fēng)門38允許干燥外界空氣流動穿過干燥空氣導(dǎo)管20并且流入所述模塊中。
[0048]通過詳細(xì)的描述，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，因而所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入到本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有的這些特征和優(yōu)點(diǎn)。此外，由于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員能夠容易地想到各種改型和變化，因此并不希望將本發(fā)明限制于所示出和描述的具體的構(gòu)造形式和運(yùn)行方式，相應(yīng)地，所有適合的改型和等效方案依從于本發(fā)明的范圍并且落入到本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有縱向軸線的冷卻塔，包括: 沿所述縱向軸線位于第一位置處的蒸發(fā)媒質(zhì)； 液體分配系統(tǒng)，所述液體分配系統(tǒng)將熱的液體分配到所述蒸發(fā)媒質(zhì)之上； 第一熱交換器模塊，所述第一熱交換器模塊具有與第一流動導(dǎo)管流體連通的第一組通道和與第二流動導(dǎo)管流體連通的第二組通道，其中，所述第一模塊將熱量從第一空氣流傳遞到第二空氣流中； 第二熱交換器模塊，所述第二熱交換器模塊具有與第三流動導(dǎo)管流體連通的第三組通道和與第四流動導(dǎo)管流體連通的第四組通道，其中，所述第二模塊將熱量從第三空氣流傳遞到第四空氣流中； 第一旁路流動路徑，所述第一旁路流動路徑在所述第一熱交換器模塊和所述第二熱交換器模塊之間延伸；以及 氣流發(fā)生器，所述氣流發(fā)生器引導(dǎo)所述第一空氣流、所述第二空氣流、所述第三空氣流、所述第四空氣流以及旁路空氣流穿過所述冷卻塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括布置在所述第二流動導(dǎo)管中的第一通氣門，其中，所述第一門對所述第二空氣流穿過所述第二流動導(dǎo)管的流動進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括布置在所述第三流動導(dǎo)管中的第二通氣門，其中，所述第二門對所述第三空氣流穿過所述第三流動導(dǎo)管的流動進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述第一熱交換器模塊具有菱形的幾何形狀，并且所述第二熱交換器模塊具有菱形的幾何形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述第一熱交換器模塊沿所述縱向軸線位于第二位置處，并且其中，所述第二熱交換器模塊沿所述縱向軸線位于第三位置處，所述第三位置位于所述第二位置的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻塔，其中，所述第一位置和所述第二位置沿所述縱向軸線位于的所述第一位置的豎直上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括位于所述第二流動導(dǎo)管上的第一調(diào)節(jié)風(fēng)門。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括第二調(diào)節(jié)風(fēng)門和所述第三流動導(dǎo)管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述氣流發(fā)生器引導(dǎo)所述第一空氣流穿過所述第一組通道，并且其中，所述氣流發(fā)生器引導(dǎo)所述第二空氣流穿過所述第二組通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括: 第二旁路流動路徑，所述第二旁路流動路徑在所述第二熱交換器模塊和所述冷卻塔的壁之間延伸；以及 布置在所述第二旁路流動路徑中的第二旁路門，其中，所述旁路第二門對所述第四空氣流穿過所述第二旁路流動路徑的流動進(jìn)行調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述第一空氣流動導(dǎo)管和所述第四空氣流動導(dǎo)管朝向所述冷卻塔的內(nèi)部開口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冷卻塔，其中，所述第二導(dǎo)管和所述第三導(dǎo)管朝向所述塔的內(nèi)部和所述塔的外部開口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括蓄液器，所述蓄液器收集從所述第一空氣流冷凝出的水。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述蒸發(fā)媒質(zhì)為逆流蒸發(fā)媒質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述蒸發(fā)媒質(zhì)為橫流蒸發(fā)媒質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述蒸發(fā)媒質(zhì)的上方的漂浮物清除器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，進(jìn)一步包括: 對穿過所述第一組空氣通道的空氣流動進(jìn)行控制的第一組門；以及 對穿過所述第二組空氣通道的空氣流動進(jìn)行控制的第二組門。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔，其中，所述液體分配系統(tǒng)包括多個噴嘴，所述多個噴嘴將熱水分配到所述蒸發(fā)媒質(zhì)之上。
19.一種用于減少冷卻塔中的空氣流的熱含量的方法，包括以下步驟: 引導(dǎo)第一空氣流穿過第一熱交換器模塊的第一組通道； 引導(dǎo)第二空氣流穿過所述第一熱交換器模塊的分隔開的第二組通道； 引導(dǎo)第三空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的第三組通道并且穿過其中具有門的第一芳路路徑； 引導(dǎo)第四空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的分隔開的第四組通道并且穿過其中具有門的第二旁路路徑；以及 將熱量從所述第一空氣流傳遞到所述第二空氣流中。
20.—種冷卻塔，包括: 用于引導(dǎo)第一空氣流穿過第一熱交換器模塊的第一組通道的組件； 用于引導(dǎo)第二空氣流穿過所述第一熱交換器模塊的分隔開的第二組通道的組件；用于引導(dǎo)第三空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的第三組通道并且穿過其中具有門的弟一芳路路徑的組件； 用于引導(dǎo)第四空氣流穿過所述第二熱交換器模塊的分隔開的第四組通道并且穿過其中具有門的第二旁路路徑的組件；以及 用于將熱量從所述第一空氣流傳遞到所述第二空氣流中的組件。
【文檔編號】F28C1/14GK104457316SQ201410461295
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】埃爾頓·F·莫克瑞, 肯尼斯·P·莫坦森, 克拉格·J·?？寺? 申請人:Spx冷卻技術(shù)公司