一种冷却塔的制作方法

本申请涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种冷却塔。

背景技术：

冷却塔是用水作为循环冷却剂，从某一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其原理是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温，以保证系统的正常运行。

现有技术中的冷却塔仍然存在冷却能力不足的技术问题，增加热交换面积可以提高冷却塔的冷却能力。为了增加热交换面积，本领域技术人员可以设置多层填料层并将多层填料层直接堆叠在一起，但是，在工程实践中发现，采用直接堆叠多层填料层的冷却塔热交换能力仍然不足，并且使用一段时间之后冷却塔的热交换效率会降低，甚至无法使用。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种具有多层填料层的冷却塔，解决了现有技术中多层填料层直接堆叠设置时上层填料与下层填料间隙不能够完全对正导致风阻增加，致使冷却塔热交换效率不足以及使用一段时间之后冷却塔的热交换效率降低的技术问题。

本申请实施例提供了一种冷却塔，包括：壳体，包括形成于其下部并使外部空气流入的下部空气流入口，以及形成于其上部并排出气流的上部空气排出口；填料部，设置于壳体的内部，填料部的设置位置高于下部空气流入口，使外部空气流经填料部并流动到上部空气排出口，填料部具有至少两层填料层，并且相邻的两层填料层之间设有均压腔；排出部，位于上部空气排出口，排出通过填料部的空气；以及喷淋部，设置于填料部的上侧，喷淋部向填料部喷洒冷却介质。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、填料部具有至少两层填料层，并且两层填料层之间设有均压腔。均压腔一方面能够起到平衡相邻的上层填料层和下层填料层之间的空气压力，使得空气能够趋向于均衡；另一方面，在上层填料层和下层填料层上均设置第一填料区域和第二填料区域时，能够实现填料片的设置密度可控；再一方面，解决了多层填料直接堆叠设置时，填料层之间的填料片交错而引起积累杂质导致堵塞的技术问题。

2、补风通道能够对均压腔的边缘处补充空气，提高该均压腔上方的填料层特别是上层填料层边缘处的空气供给量，从而提高上层填料层的热交换效率，并且，挡水板与上述壳体的侧壁外表面围合形成一开口向上的腔，外部空气通过上述的开口向上的腔流入均压腔内的同时可以防止冷却水从上述开孔处溅出。

附图说明

图1为本申请一种实施例的冷却塔的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图，即一种实施例的填料部的布局示意图；

图3为图1的A-A剖视图，即一种实施例的填料部的布局示意图；

图4为图1的A-A剖视图，即一种实施例的填料部的布局示意图；

图5为图1的A-A剖视图，即一种实施例的填料部的布局示意图；

图6为图1的A-A剖视图，即一种实施例的填料部的布局示意图；

图7为图1的B-B剖视图，即一种实施例的喷淋部的布局示意图；

图8为本申请另一种实施例的冷却塔的结构示意图；

图9为本申请再一种实施例的冷却塔的结构示意图；

图10为本申请又一种实施例的冷却塔的结构示意图；

图11为图10的局部放大图Ⅰ，即一种实施例的补风通道的结构示意图；

图12为图10的局部放大图Ⅰ，即一种实施例的补风通道的结构示意图；

图13为图10的局部放大图Ⅰ，即一种实施例的补风通道的结构示意图；

图14为图10的局部放大图Ⅰ，即一种实施例的补风通道的结构示意图；

图15为图10的局部放大图Ⅰ，即一种实施例的补风通道的结构示意图；

图16A为本申请一种实施例的冷却塔中的支撑架的俯视图；

图16B为本申请一种实施例的冷却塔中的支撑架的F向视图；

图17为本申请又一种实施例的冷却塔的结构示意图；

图18A和图18B为图17的局部放大图M；

图19为本申请又一种实施例的冷却塔的结构示意图；

图20为图19的局部放大图N；

图21为图19的D-D剖视图；

图22为本申请一种实施例的冷却塔的工作原理示意图。

附图标记说明

110-壳体 120-填料部

130-喷淋部 140-排出部

150-墙板 170-储水池

180-水平支撑梁 221-第一填料层

222-第二填料层 223-均压腔

313-补风通道 460、560-导风结构

G1、G2-高效流通路径

具体实施方式

下面为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用不同于在

此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

首先，对本申请的一种实施例的冷却塔进行说明。

参考图1所示，本申请的冷却塔包括壳体110、填料部120、喷淋部130和排出部140。

上述壳体110包括下部空气流入口111和上部空气排出口112。上述壳体110还可以包括形成于壳体110底部的用于汇集、储存冷却介质的储水池170。

上述壳体110可形成为中空的圆筒形状、四边形筒形状或六角筒形状等多角筒形状。

另外，上述壳体110可以由混凝土材质制成，也可以由玻璃钢材质制成，还可以采用多种材质例如混凝土和玻璃钢材质制成，对于壳体110的材质不作特别地限定。

上述下部空气流入口111形成于填料部120的下部，使外部空气能够流入壳体110内并供给到填料部120。当壳体110为四边形筒形状时，上述下部空气流入口111可以为两个，分别设置在相互对称的壳体110的侧壁上；上述下部空气流入口111也可以为四个，分别设置在壳体110的四个侧壁上。

当壳体110为圆筒形状时，上述下部空气流入口111可以连续地形成在上述壳体110的侧壁上，也可以间断的形成在上述壳体110的侧壁上。

上述上部空气排出口112形成于壳体110的上部，在上部空气排出口112内设有排出部140，具体地，排出部140包括电动机141和叶片144；电动机141的输出轴与叶片144直接或者间接地传动连接，当电动机141的输出轴转动时，输出轴带动叶片144旋转向壳体110的外侧排出空气形成气流。上述排出部140还可以包括传动轴142和减速机143，上述电动机141的输出轴通过传动轴142与减速机143的输入端连接，减速机143的输出端与叶片144传动连接。

上述填料部120设置于壳体110的内部，填料部120的位置高于下部空气流入口111，使上述外部空气流经上述填料部120并流动到上述上部空气排出口112。上述填料部120具有至少两层填料层。图1示出了设置两层填料层的情形，即第一填料层221和第二填料层222。通过增加填料层的层数，能够增加填料部120与冷却水的接触面积，从而提高热交换效率。

但是，如果将上述多层填料层直接堆叠放置，也就是说，将上层的填料层的底面直接放置在下层填料层的顶面上，将引起上层填料层的填料片之间的缝隙与下层填料层上填料片之间的缝隙不对齐，一方面造成了填料片之间的间隙不可控，难以达到最优的冷却效果；另一方面，在上层填料层的填料片与下层填料层的填料片之间的连接处通径变窄，从而在该处积累冷却水中的颗粒物等杂质，造成填料片之间的缝隙被封堵，冷却塔的热交换效率降低甚至无法使用。

为了解决上述技术问题，如图1所示，上述填料部120具有至少两层填料层，并且相邻的两层填料层之间设有均压腔223。均压腔223一方面能够起到平衡相邻的上层填料层和下层填料层之间的空气压力的作用，使得空气能够趋向于均衡；再一方面，解决了多层填料直接堆叠设置时，上层填料层和下层填料层的填料片缝隙交错，填料密度不可控的技术问题；又一方面，解决了填料层直接堆放时，填料层之间由于积累杂质而堵塞的技术问题。

为了实现填料部120的分层设置，作为优选的实施例，可以在两层填料层之间放置如图1、图16A和图16B中所示的支撑架224，上述支撑架224可以采用管件或者杆件通过焊接或者螺纹连接等方式连接而成。

或者，也可以采用图9和图9放大图中所示的吊杆225来实现上层填料层的固定，上层的填料层下侧设有托架226，上述托架226通过吊杆225吊设于壳体110内的水平支撑梁180上，可以在吊杆225的底部设置螺母来实现吊杆225与托架226的连接。

接着，对本申请的另一种实施例的冷却塔进行说明。

参照图1所示，本申请的冷却塔包括壳体110、填料部120、喷淋部130和排出部140。

由于空气流动具有“走捷径”的特性，图1示出了壳体110内的空气流场分布示意，虚线内区域的空气流速较高，风量较大，虚线内的区域定义为高效流通路径G1、G2，虚线以外区域定义为低效流通路径。

需要说明的是，图1中的冷却塔中间设置了墙板150，墙板150将壳体110内的空间分隔成为两个腔室；但即使如图8所示，不设置墙板150，壳体110内仍然具有上述高效流通路径和低效流通路径的分布。

本实施例中，如图1和图2所示，第一填料区域121设置在从所述下部空气流入口111到所述上部空气排出口112之间的高效空气流通路径G1、G2上，并且所述第一填料区域121的填料设置密度大于所述填料部120上同层填料上的其余区域(以下称第二填料区域122)的填料设置密度。

本实施例中，由于第一填料区域121的填料设置密度大于填料部120上同层填料上第二填料区域122的填料设置密度。一方面，第一填料区域121内流通的空气与冷却介质之间具有更大的接触面积，提高了第一填料区域121的热交换效率；另一方面，第一填料区域121处的空气流通阻力大于第二填料区域122的空气流通阻力，部分空气转向第二填料区域122流通，增大了低效流通路径的空气流通量，也就是说，同时提高了第二填料区域122的热交换效率。综合来看，本实施例技术方案同时提高了高效流通路径和低效流通路径上的热交换效率，从而提高了冷却塔的整体热交换效率。

上述填料部120内至少设置有一处第一填料区域121，上述第一填料区域121设置在从下部空气流入口111到上部空气排出口112之间的高效空气流通路径G1、G2上，第一填料区域121的填料设置密度大于上述填料部120上同层填料上的其余区域的填料设置密度。

冷却塔的填料可以分为：S波填料，斜交错填料，台阶式梯形斜波填料，差位式正弦波填料，点波填料，六角蜂窝填料，双向波填料，斜折波填料。填料在冷却塔中的作用就是增加散热量，延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量。填料由呈片状的填料片叠加构成，通过减小相邻的两片填料片之间的空隙宽度即可实现本申请中所述的提高填料的设置密度。

填料部120的设置数量和位置跟壳体110的形状，以及下部空气流入口111和上部空气排出口112的相对位置有关。

具体地，图2至图6示出了几种优选实施例的填料部120的布局示意图。

图2示出了壳体110为四边形筒形状且在壳体110的底部相对的侧壁上设置了两处下部空气流入口111的情形，其中，第一填料区域121a为两处，均设置在从下部空气流入口111到上部空气排出口112之间的高效空气流通路径G1、G2上，即所述第一填料区域121a为多处且在水平方向上分散设置，第二填料区域122a为除第一填料区域121a外的其余区域，并且第一填料区域121a的填料设置密度大于第二填料区域122a的填料设置密度。

图3示出了壳体110为四边形筒形状且在壳体110的底部四边的侧壁上均设有下部空气流入口111的情形，其中，第一填料区域121b为四处，四处第一填料区域121b均设置在从下部空气流入口111到上部空气排出口112之间的高效空气流通路径上，即所述第一填料区域121b为多处且在水平方向上分散设置，第二填料区域122b为除第一填料区域121b外的其余区域，并且第一填料区域121b的填料设置密度大于第二填料区域122b的填料设置密度(以下不再赘述)。

图4示出了壳体110为四边形筒形状且在壳体110的底部四边的侧壁上均设有下部空气流入口111的情形，其中，第一填料区域121c为一处，且围合为方形环状。

图5示出了壳体110为圆筒形状且在壳体110的底部圆周上开设有连续的下部空气流入口111的情形，其中，第一填料区域121d为一处，且围合为圆环形状。

图6示出了壳体110为圆筒形状且在壳体110的底部圆周上对称设有两段下部空气流入口111的情形，其中，第一填料区域121e为两处且均呈弧形状，其余区域为第二填料区域122e。

参考图1所示，上述喷淋部130形成于上述填料部120的上侧，上述喷淋部130用于向上述填料部120喷洒冷却介质。喷淋部130包括主供水管路131、中间管路132、分支管路133和喷头135。

上述主供水管路131与壳体110内的水平支撑梁180连接，该水平支撑梁180可以为钢筋混凝土结构、也可以为金属结构制成。主供水管路131与外部的供水系统连接，从外部的供水系统获取冷却水。

上述中间管路132为多个，且形成于主供水管路131的下侧，中间管路132与主供水管路131连接。

上述分支管路133的一端与中间管路132连接，另一端与喷头135连接。

参考图7所示，上述喷淋部130相应于上述第一填料区域121a设有第一喷射区域130a，上述第一喷射区域130a相对于其余喷射区域(即第二喷射区域130b)具有较高的喷水量。

本实施例中，由于第一填料区域121的填料设置密度大于填料部120上同层填料上第二填料区域122的填料设置密度，并且相应于第一填料区域121a设置有第一喷射区域130a。一方面，第一填料区域121内流通的空气与冷却介质之间具有更大的接触面积，采用提高第一填料区域121的喷水量的技术手段，进一步提高了第一填料区域121内的热交换效率；另一方面，提高第一填料区域121的喷水量，进一步使得第一填料区域121处的空气流通阻力大于同层填料上其余区域(即第二填料区域122)的空气流通阻力，部分空气转向上述第二填料区域122流通，增大了低效流通路径的空气流通量，也就是说，同时提高了第二填料区域122的热交换效率。本实施例的技术方案同时提高了高效流通路径和低效流通路径上的热交换效率，从而进一步地提高了冷却塔的整体热交换效率。

为了提高第一喷射区域130a的喷水量，可以采用如图7所示的技术手段，即第一喷射区域130a内的喷头135的设置密度多于第二喷射区域130b的喷头设置密度。该技术方案中，采用同样规格的喷头135即可增加第一喷射区域130a的喷水量。

此外，还可以增大第一喷射区域130a内喷头135的规格，即增加喷头135的通径，也可以实现增加第一喷射区域130a的喷水量。

另外，上述喷淋部130还可以包括阀门134，阀门134的一端与分支管路133连接，阀门134的另一端与喷头135连接。上述阀门134优选为球阀。通过打开/关闭部分阀门134，或者调整阀门134的开度也可以实现增加第一喷射区域130a的喷水量的技术效果。

优选地，上述的多层填料层在相对应的位置上设置第一填料区域121和第二填料区域122，其中每一层填料层上的第一填料区域121上的填料设置密度大于第二填料区域122上的填料设置密度。

接着，对本申请的又一实施例的冷却塔进行说明。

图10中示出了一种实施例的冷却塔的结构示意图，其中，本实施例的冷却塔还包括补风通道313，上述补风通道313的一端与外部空气连通，另一端与上述均压腔223连通。

上述的补风通道313能够对均压腔223的边缘处补充空气，提高该均压腔223上方的填料层特别是上层填料层边缘处空气供给量，从而提高上层填料层的热交换效率。

参考图11所示，上述补风通道313为形成于壳体110上的开孔。需要说明的是，补风通道313的设置位置根据冷却塔的设计需要，当冷却塔为四边形筒形状时，补风通道313可以设置在其中的一个侧壁上或者两个、三个、四个侧壁上均可。当冷却塔为圆筒形状时，补风通道313可以设置在冷却塔的整个圆周方向上连续设置，也可以分段设置。

另外，上述补风通道313也可以为通过管路来实现，例如，在冷却塔内设置若干处通风管，该通风管的一端与外界空气连通，另一端与均压腔223的边缘处连通，上述通风管可以经过一次或者多次弯曲而形成在壳体110上。

如图12和图13所示，壳体110的外侧壁上相应于上述开孔的位置设有挡水板314a、314b，上述挡水板314a、314b与上述壳体110的侧壁外表面围合形成一开口向上的腔，外部空气通过上述的开口向上的腔流入均压腔223内的同时，挡水板314a、314b可以防止冷却水从上述开孔处溅出。

上述的挡水板314可以为如图12所示的多个平板拼接而成的挡水板314a，也可以为如图13所示圆弧形状的挡水板314b。

参考图14所示，挡水板314a的顶端枢接有盖板315a，盖板315a能够旋转以打开上述的补风通道313且关闭上述的补风通道313。在壳体110的侧壁外表面上相应于盖板315的位置设有第一凸台316，当盖板315a旋转至将补风通道313封闭的状态时，第一凸台316能够起到支撑盖板315自由端的作用。

参考图15所示，也可以将补风通道313的上侧开口处设置相互对应的第一凸台316和第二凸台317，其中，第一凸台316设置在壳体110的侧壁外表面上，第二凸台317设置在挡水板314a的内侧，第一凸台316和第二凸台317能够起到支撑盖板315b的作用。由于均压腔223内的负压和盖板315b自身的重力作用，盖板315b能够压合在第一凸台316和第二凸台317上，对补风通道313起到密封的作用。

接着，对本申请的又一实施例的冷却塔进行说明。

参考图17和图18A所示，上述冷却塔内还设有导风结构460，上述导风结构460位于上述填料部120的下侧空间(即雨区)内，上述下侧空间由导风结构460分隔为多个导风区域，每个上述导风区域均与上述下部空气流入口连通。

冷却水从填料部220流通后，流经上述的雨区。需要注意的是，从下部空气流入口111被供给到填料部220的空气也需要流经上述的雨区，在空气流通的过程中，受到下落的冷却水的阻碍作用，供给到填料部220中间区域的空气量较少，造成填料部220中间的填料区域热交换效率较低。

在本实施例中，如图18A所示，上述导风结构460包括第一导风板461、第二导风板462和第三导风板463，上述第一导风板461和上述第三导风板463通过上述第二导风板462连接，上述第一导风板461和上述第三导风板463在铅垂方向上错开设置，在上述第二导风板462的下侧投影区域形成导风通道465。

如图18A所示，上述冷却塔的底部设有储水池170，上述导风结构460的底部延伸至上述储水池170内的液面以下，从而形成相互隔离的导风区域。

当然，如图18B所示，上述的导风结构460的底部也可以高于储水池170的液面，由于靠近液面的区域空气流量较少，导风结构460高于储水池170的技术方案仍然具有较好的导风效果。

参考图21所示，上述导风结构460在水平方向上由上述下部空气流入口111向上述壳体110内侧延伸第一距离，上述导风结构460的外侧与上述下部空气流入口111连接，上述导风结构460的内侧与上述壳体110的假想中心平面具有第二距离。也就是说，导风结构460并未延伸到墙板150处。其作用是，通过上述导风通道465向位于中心位置的填料部120导送空气，以提高该位置处的空气供应量，进而提高该位置处的热交换效率。

另外，参考图17所示，作为优选的实施例，上述第三导风板463位于上述第一导风板461远离上述壳体110的邻近侧壁的一侧，上述邻近侧壁是指与该第一导风板461位置最近且平行的侧壁。从而增加了靠近壳体110侧壁处的导风区域的通径，提高了靠近边缘处的填料部120的空气供应量，也提高了靠近边缘处的填料部120的热交换效率。

作为优选，图17所示的实施例中，冷却塔内设置有一层填料层，在该填料层内设置有如图2所示的第一填料区域121a和第二填料区域122b，上述的导风结构460设置在第一填料区域121a和第二填料区域122b的交界处，分别相第一填料区域121a和第二填料区域122b供给空气。

接着，对本申请的又一实施例的冷却塔进行说明。

参考图19、图20和图21所示，本实施例的冷却塔设置有两层填料层，分别为第一填料层521和第二填料层522，在第一填料层521和第二填料层522之间为均压腔523。

上述冷却塔内还设有导风结构560，上述导风结构560位于上述填料部220的下侧空间内，上述下侧空间由上述导风结构560分割为多个导风区域，上述导风区域与上述下部空气流入口111连通，上述导风结构560向上延伸至上述均压腔523，上述均压腔523由上述导风结构560分隔为相互隔离的多个腔室。

具体地，如图19所示，上述导风结构560包括第一导风板561、第二导风板562和第三导风板563，上述第一导风板561和上述第三导风板563通过上述第二导风板562连接，上述第一导风板561和上述第三导风板563在铅垂方向上错开设置，在上述第二导风板562的下侧投影区域形成导风通道565。第一导风板561向上延伸至均压腔523，从而实现了将均压腔523分隔为多个腔室。

上述导风结构460、560还可以包括导风支架464、564，导风支架464、564由杆件或者管件组装或者焊接形成，其作用是为各导风板提供支撑，提高各导风板的刚度和强度。

以下结合图22所示实施例对本申请的工作原理进行说明：

首先，本实施例中填料部120具有两层填料层，并且两层填料层之间设有均压腔223。均压腔223一方面能够起到平衡相邻的上层填料层和下层填料层之间的空气压力，使得空气能够趋向于均衡；另一方面，在上层填料层和下层填料层上均设置第一填料区域121a和第二填料区域122a时，能够实现填料片的设置密度可控；再一方面，解决了多层填料直接堆叠设置时，填料层之间由于积累杂质而堵塞的技术问题。

再次，参考图2和图22所示，排出部140向外排出空气，外部空气从下部空气流入口111流入壳体110的内部，在高效流通路径G1和高效流通路径G2的填料部120上设置第一填料区域121a，并且所述第一填料区域121a的填料设置密度大于所述填料部120a上同层填料上的其余区域(即第二填料区域122a)的填料设置密度。第一填料区域121a内流通的空气与冷却介质之间具有更大的接触面积，提高了第一填料区域121a内的热交换效率；并且第一填料区域121a处的空气流通阻力大于同层填料上其余区域的空气流通阻力，部分空气转向上述第二填料区域122a流通，增大了低效流通路径的空气流通量，同时提高了第二填料区域122a的热交换效率，从而提高了冷却塔的整体热交换效率。

再次，补风通道313能够对均压腔223的边缘处补充空气，提高该均压腔223上方的填料层特别是上层填料层边缘处空气供给量，从而提高上层填料层的热交换效率。并且，挡水板314与上述壳体110的侧壁外表面围合形成一开口向上的腔，外部空气通过上述的开口向上的腔流入均压腔223内的同时可以防止冷却水从上述开孔处溅出。

又次，导风通道465向位于中心位置的填料部120导送空气，以提高该位置处的空气供应量，进而提高该位置处的热交换效率。

在本申请中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。