防结冰节能型冷却塔的制作方法

本实用新型涉及冷却设备技术领域，尤其涉及一种防结冰节能型冷却塔。

背景技术：

冷却塔是化工企业常用的一种化工设备，化工产品生产过程中产生的废热，一般要用冷却水来导走，冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。在寒冷季节，冷却塔使用时，普遍存在结冰问题，导致冷却塔不能正常运转。

而且，一般冷却塔系统冷却水系统，循环水泵和风机定频开启，未针对负荷需求进行风速调节，特别在冬季或环境温度较低时会出现循环水过度降温，导致冷却水系统长期浪费电能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种防结冰节能型冷却塔，主要目的是在使冷却塔系统节约电能的基础上，防止冷却塔结冰。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种防结冰节能型冷却塔，其包括：塔体、热交换部和控制部；

所述塔体设置于水池上方，所述塔体的上端设有出风口，所述塔体的下端侧设有进风口；

所述热交换部包括风机、填料层、环形腔体、进水管和多个进风管，所述风机安装于所述出风口处，所述填料层和所述环形腔体上下排列于所述进风口上方的所述塔体内，所述环形腔体的外部轮廓呈倒圆台形，多个所述进风管分别依次贯穿所述塔体侧壁、所述环形腔体的外侧壁和所述环形腔体的内侧壁，所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管延伸至所述填料层上方的所述塔体内部空间，所述第二进水管连接于所述环形腔体的外侧壁，所述环形腔体的内侧壁均布有多个喷水孔；

所述控制部包括采集控制器、进水温度传感器和风机变频控制器，所述进水温度传感器安装于所述第一进水管，所述进水温度传感器的输出端连接于所述采集控制器的输入端，所述风机变频控制器的输入端连接于所述采集控制器的输出端，所述风机变频控制器的输出端连接于所述风机。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，所述进风管自所述塔体侧壁向所述环形腔体的内侧壁倾斜。

可选的，所述热交换部还包括多个螺旋喷头，每一个所述螺旋喷头安装于其中一个所述喷水孔处。

可选的，所述热交换部还包括喷淋环管，所述喷淋环管位于所述填料层的正上方，所述喷淋环管连接于所述第一进水管，所述喷淋环管均布有多个喷淋头。

可选的，还包括多个百叶窗百叶，多个所述百叶窗百叶依次转动安装于所述进风口。

可选的，还包括出水管和水位传感器，所述出水管的一端连接于所述水池的下端侧，另一端连接于输水泵，所述水位传感器安装于所述水池，所述水位传感器的输出端连接于所述采集控制器的输入端，所述采集控制器的输出端连接于所述输水泵。

可选的，所述控制部还包括外界温度传感器，所述外界温度传感器的输出端连接于所述采集控制器的输入端。

可选的，所述出风口连接于风筒，所述风机安装于所述风筒内。

可选的，还包括步进电机，所述步进电机通过连杆机构驱动多个所述百叶窗百叶转动。

借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：

循环水在换热设备中完成热量换热过程，一部分循环水回水经第一进水管到达填料层的上方，并经填料层向下流动；另一部分循环水回水经第二进水管进入环形腔体中，因为环形腔体的内侧壁为倾斜环形面，该另一部分循环水回水经多个喷水孔倾斜向上喷出，延长了该另一部分循环水和空气热量交换的时间。同时由于风机的向上抽气作用，一部分外界冷空气依次经进风口和环形腔体的下端口并向上运动；另一部分外界冷空气经进风管到达环形腔体的中部并向上运动。

在上述过程中，两部分空气向上流动，从而和两部分循环水回水逆流换热。在塔体中换热后的水分最终沿环形腔体的内侧壁的倾斜面流下，避免冷却后的循环水接近进风口，避免循环水在进风口处结冰。

在冬天时，因为另一部分循环水回水(该回水含有一定的温度)直接喷出至环形腔体的中部，避免环形腔体的中部空间温度较低，避免环形腔体的内侧壁和填料层的下表面结冰。同时，因为另一部分外界空气流经进风管直接到达环形腔体中部，对自填料层下落的冷却水滴起到打散和扰流作用，以使两部分循环水回水充分混合，而且该部分空气流持续吹出至环形腔体的中部，避免循环水回水流入进风管，从而避免进风管内结冰。

进水温度传感器时时检测循环水回水进入塔体时的温度，并将温度值转化为电信号，并传递给采集控制器，采集控制器根据该电信号向风机变频控制器发出控制指令，风机变频控制器控制风机的转速，从而控制塔体内循环水回水和空气的接触速度，从而控制循环水回水和空气的热交换速度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种防结冰节能型冷却塔的结构示意图；

图2为图1中a部分的放大图；

图3为本实用新型实施例提供的环形腔体的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的百叶窗转动结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：塔体1、水池2、填料层3、环形腔体4、进风管5、第一进水管6、第二进水管7、喷水孔8、采集控制器9、进水温度传感器10、风机叶片11、驱动电机12、螺旋喷头13、喷淋环管14、喷淋头15、百叶窗百叶16、出水管17、水位传感器18、输水泵19、外界温度传感器20、风筒21、步进电机22、连杆机构23、主动摇杆231、从动摇杆232、连杆233。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型的一个实施例提供的一种防结冰节能型冷却塔，其包括：塔体1、热交换部和控制部；

所述塔体1设置于水池2上方，所述塔体1的上端设有出风口，所述塔体1的下端侧设有进风口；

所述热交换部包括风机、填料层3、环形腔体4、进水管和多个进风管5，所述风机安装于所述出风口处，所述填料层3和所述环形腔体4上下排列于所述进风口上方的所述塔体1内，所述环形腔体4的外部轮廓呈倒圆台形，多个所述进风管5分别依次贯穿所述塔体1侧壁、所述环形腔体4的外侧壁和所述环形腔体4的内侧壁，所述进水管包括第一进水管6和第二进水管7，所述第一进水管6延伸至所述填料层3上方的所述塔体1内部空间，所述第二进水管7连接于所述环形腔体4的外侧壁，所述环形腔体4的内侧壁均布有多个喷水孔8；

所述控制部包括采集控制器9、进水温度传感器10和风机变频控制器，所述进水温度传感器10安装于所述第一进水管6，所述进水温度传感器10的输出端连接于所述采集控制器9的输入端，所述风机变频控制器的输入端连接于所述采集控制器9的输出端，所述风机变频控制器的输出端连接于所述风机。

防结冰节能型冷却塔的工作过程如下:

循环水在换热设备中完成热量换热过程，一部分循环水回水经第一进水管6到达填料层3的上方，并经填料层3向下流动；另一部分循环水回水经第二进水管7进入环形腔体4中，因为环形腔体4的内侧壁为倾斜环形面，该另一部分循环水回水经多个喷水孔8倾斜向上喷出，延长了该另一部分循环水和空气热量交换的时间。同时由于风机的向上抽气作用，一部分外界冷空气依次经进风口和环形腔体4的下端口并向上运动；另一部分外界冷空气经进风管5到达环形腔体4的中部并向上运动。

在上述过程中，两部分空气向上流动，从而和两部分循环水回水逆流换热。在塔体1中换热后的水分最终沿环形腔体4的内侧壁的倾斜面流下至水池2中，避免冷却后的循环水接近进风口，避免进风口处结冰。

在冬天时，因为另一部分循环水回水(该回水含有一定的温度)直接喷出至环形腔体4的中部，避免环形腔体4的中部空间温度较低，避免环形腔体4的内侧壁和填料层3的下表面结冰。同时，因为另一部分外界空气流经进风管5直接到达环形腔体4中部，对自填料层3下落的冷却水滴起到打散和扰流作用，以使两部分循环水回水充分混合，而且该部分空气流持续吹出至环形腔体4的中部，避免循环水回水流入进风管5，从而避免进风管5内结冰。

当夏天时，外界空气温度较高，不需要防止塔体1结冰，就将第二进水管7的阀门关闭，以使所有的循环水回水自填料层3的上方下落。

进水温度传感器10时时检测循环水回水进入塔体1时的温度，并将温度值转化为电信号，并传递给采集控制器9，采集控制器9根据该电信号向风机变频控制器发出控制指令，风机变频控制器控制风机的转速，从而控制塔体1内循环水回水和空气的接触速度，从而控制循环水回水和空气的热交换速度。

在本实用新型的技术方案中，根据循环水的实际温度情况，风机以可变功率运行，避免风机一直以最大功率运行，节省电能。同时，在冬天，外界温度较低时，利用循环水回水本身的热量避免填料层3的下方塔体1空间结冰，避免塔体1损坏。

具体的,风机包括风机叶片11、减速机构和驱动电机12，所述驱动电机12的输出轴同轴连接于减速机构的输入端，减速机构的输出端平键连接于风机叶片11。

具体的，环形腔体4的上端外边缘密封连接于塔体1的内侧壁，以使经填料层3下落的循环水回水只能沿环形腔体4的内侧壁的倾斜面下落，从而避免循环水回水流动至塔体1的进风口，避免进风口结冰。

如图1所示，在具体实施方式中，所述进风管5自所述塔体1侧壁向所述环形腔体4的内侧壁倾斜。

在本实施方式中，具体的，外界空气经进风管5流入环形腔体4的中部。同时，即使少量冷却水短暂积聚于进风管5的内端口，也不能沿进风管5倾斜向上流入进风管5，从而进一步避免进风管5内结冰。

如图1和图2所示，在具体实施方式中，所述热交换部还包括多个螺旋喷头13，每一个所述螺旋喷头13安装于其中一个所述喷水孔8处。

在本实施方式中，具体的，另一部分循环水回水经螺旋喷头13喷出，提高了该回水水滴的分散性，有利于提高该回水热量散失的效率。

如图1所示，在具体实施方式中，所述热交换部还包括喷淋环管14，所述喷淋环管14位于所述填料层3的正上方，所述喷淋环管14连接于所述第一进水管6，所述喷淋环管14均布有多个喷淋头15。

在本实施方式中，具体的，一部分循环水回水流动至喷淋环管14，并经多个喷淋头15喷出，以使一部分循环水回水环形喷出至填料层3上方，以使一部分循环水回水充分接触填料层3，以较大程度的延长一部分循环水回水在填料层3内的停留时间，提高换热效率。

如图1所示，在具体实施方式中，还包括多个百叶窗百叶16，多个所述百叶窗百叶16依次转动安装于所述进风口。

在本实施方式中，具体的，多个百叶窗百叶16依次转动，以改变相邻百叶窗百叶16的间隙，从而改变进风口的空气流通量。在风机转速一定的情况下，出风口的空气流量稳定不变，进风口的空气流通量减小了，进风管5的空气流通速度就增大了，从而在环形腔体4中部，增强了流动空气对循环水回水水滴的碰撞力度，进一步促进水滴的分散程度，进一步提高了循环水回水的换热降温效果。

如图1所示，在具体实施方式中，还包括出水管17和水位传感器18，所述出水管17的一端连接于所述水池2的下端侧，另一端连接于输水泵19，所述水位传感器18安装于所述水池2，所述水位传感器18的输出端连接于所述采集控制器9的输入端，所述采集控制器9的输出端连接于所述输水泵19。

在本实施方式中，具体的，为了稳定控制水池2内的水位，水位传感器18时时检测水池2内的液位，并转化为电信号，并将该电信号传递给采集控制器9，采集控制器9向输水泵19传递控制指令，控制输水泵19的输出功率，从而控制水池2内的液位保持稳定。

具体的，采集控制器9的输出端连接于输水泵19变频控制器的输入端，输水泵19变频控制器的输出端连接于输水泵19的接线盒。

如图1所示，在具体实施方式中，所述控制部还包括外界温度传感器20，所述外界温度传感器20的输出端连接于所述采集控制器9的输入端。

在本实施方式中，具体的，外界温度传感器20和进水温度传感器10同时连接于采集控制器9，采集控制器9内集成有比较器，比较器根据外界温度和进水温度的差值，调节风机的输出功率。当进水温度和外界温度相差不大时，降低风机的输出功率；当进水温度和外界温度相差较大时，提高风机的输出功率。

如图1所示，在具体实施方式中，所述出风口连接于风筒21，所述风机安装于所述风筒21内。

在本实施方式中，具体的，风机安装于风筒21内，用于对风机产生的气流起到导向作用，从而提高塔体1内气流的方向性，从而提高热量传递的方向性，从而提高循环水的冷却效率。

如图4所示，在具体实施方式中，还包括步进电机22，所述步进电机22通过连杆机构23驱动多个所述百叶窗百叶16转动。

在本实施方式中，具体的，采集控制器9的输出端连接于步进电机22；连杆机构23的主动端固定连接于步进电机22的输出轴，连杆机构23的从动端分别固定连接于百叶窗百叶16的转动轴。采集控制器9控制步进电机22的步进角度和转动方向，从而控制百叶窗百叶16的转动方向和转动角度，以改变相邻百叶窗百叶16的间隙，从而控制进风口的空气流通量。

具体的，连杆机构23包括主动摇杆231、多个从动摇杆232和连杆233，主动摇杆231的一端固定连接于步进电机22的输出轴，每一个从动摇杆232的一端固定连接于其中一个百叶窗百叶16的转动轴，连杆233依次转动连接于主动摇杆231的另一端和多个从动摇杆232的另一端，从而使百叶窗百叶16的转动轴和步进电机22的输出轴同步转动。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。