空气对空气的大气热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及减少冷却塔羽流和/或从冷却塔排出物中或其它排热装置中回收水。更具体地，本发明涉及用于减少冷却塔羽流和/或从冷却塔排出物中回收水以便提供洁净水源并且减少冷却塔的耗水量的方法和设备。
【背景技术】
[0002]在例如使用蒸汽驱动的涡轮机的电力生产中，水被燃烧炉加热而产生蒸汽，蒸汽对涡轮机进行驱动而产生电力。为了使这个过程所需的洁净水的量减少到最小，蒸汽必须通过除热而再次转化成水，以便水能够在这个过程中可被重复利用。在例如用于大型建筑物的空气调节系统中，建筑物内部的空气被迫使经过包含有冷却的气体制冷剂的盘管，由此将热量从建筑物内部转移到气体制冷剂中。然后，升温后的制冷剂通过管道被输送到建筑物外部，此时必须将多余的热量从制冷剂中除去，使得制冷剂气体能够被重新冷却并且冷却过程能够连续进行。
[0003]在前述两种过程中，以及在需要消除多余热量的步骤的其它的大量过程中，使用了冷却塔。在湿式冷却塔中，水被泵送经过包含有加热蒸汽、制冷剂、或其它加热的液体或气体的冷凝器盘管，由此将热量转移到水中。然后，水被泵送至冷却塔并且喷洒到冷却塔介质(包括薄板材料或飞溅杆)上。当水从冷却塔介质流下时，环境空气被迫使经过加热的水并且热量通过显著的热传导和蒸发性热传导从水中转移到空气中。然后所述空气被迫使从冷却塔离开并且消散到周围空气中。
[0004]冷却塔是消散这种多余热量的高效并且节省成本的装置，并因而被广泛地用于此目的。然而，冷却塔所共有的缺点在于，在一定大气条件下，来自加热水源的水气蒸发到空气流中并且被携带到冷却塔的顶部外而产生羽流。在冷却塔非常大的散热设备中，如在发电厂的情况下，羽流会在冷却塔的附近产生低位雾气。当较低的温度能够使羽流中的水气冻结时，羽流还会在冷却塔的附近引起道路结冰。
[0005]因此，已经采取了措施来限制或消除由冷却塔产生的羽流。这些措施的示例存在于本领域中，例如提供有抑制羽流冷却塔，其中，环境空气除了从冷却塔的底部被引入并且随着热水被洒下到填料单元上时被迫使向上行进经过填料单元之外，还通过热水喷洒头下方的独立的导热通道被引入到冷却塔中。这些由诸如铝、铜等导热材料制成的通道允许环境空气在没有水气蒸发到空气中的情况下吸收一些热量。在冷却塔的顶部处，含湿气的加热空气和干燥的加热空气混合，由此减少羽流。
[0006]另一示例包括有羽流防止系统，其中，热水在被提供到冷却塔之前被部分地冷却。热水的部分冷却使用单独的热交换器(运行有诸如空气或水的单独的冷却介质)来进行。如在该专利中所论述的，单独的热交换器降低了冷却塔的效率，因而应当仅在当会使冷却塔产生羽流的大气条件存在时使用。
[0007]在又一示例中，可以使用如下系统，其中，热水首先被泵送经过干燥空气冷却区段，空气在该区段被迫使穿过与水流相连接的散热片。然后，已经被部分冷却的水被喷洒到定位在干燥空气冷却区段下方的填料单元上并且空气被迫使通过填料单元以进一步对水进行冷却。然后，湿空气被迫使在冷却塔内向上行进并且与来自干燥冷却过程的加热的干燥空气混合并且被迫使从冷却塔的顶部离开。
[0008]尽管上述系统针对湿式冷却塔的羽流问题提供了有效的解决方案，但它们需要构造出复杂的、并且很多时候是费用高昂的湿式和干式空气传热机构。仍然需要的是一种简单和费用低廉的湿式和干式空气冷却机构，其中，干燥的加热空气和含湿气的加热空气能够在离开冷却塔之前混合以由此减少羽流。
[0009]冷却塔的另一已意识到的问题是，用于冷却的水会变得使污染物浓缩化。随着水从冷却塔中蒸发出，另外的水被添加，但应当容易意识到的是水中的污染物将变得更为浓缩化，因为污染物并不随着蒸发而被除去。如果将化学物质添加到冷却水中以对水进行处理，这些化学物质会变得高度浓缩化，如果被释放到环境中将是非常不利的。如果用海水或废水来替换所蒸发的水(在淡水无法获得或费用高昂的情况下的常规做法)，水中的盐类和固体颗粒也会在冷却水回路中聚集。随着这些污染物变得更为浓缩化，它们会粘结在薄蒸发片材之间，从而逐渐降低冷却塔的冷却效率。
[0010]为了防止上述问题，习惯做法是对含有浓缩污染物的水的一部分进行“排放”并且使用来自水源的淡水对其进行替换。尽管这防止了冷却塔的水中的污染物变得过分浓缩化，但在排放过程期间排出水对环境存在影响。因此，已经采取了措施来减少冷却塔中的水消耗量。
[0011]与本领域中目前使用的冷却塔有关的另一问题是对海水进行淡化以及对其它水源进行净化，以产生可饮用的饮用水。已经开发了大量的方法来从湿空气流中提取净化水。主要的工业化生产过程包括多级闪急蒸馏、多效蒸馏、蒸汽压缩蒸馏和反渗透。
[0012]前述内容表明，存在有对用于将海水或包含有高水平污染物的其它水源转化成纯净水源的淡化系统的需要。因此，需要一种简单和节省成本的将冷却塔的排出物冷凝来作为水源的设备。
【发明内容】
[0013]一种用于与具有第一轴线和第二轴线的热交换设备一起使用的填料单元，包括:
[0014]多个片材，每个所述片材具有第一、第二、第三和第四边缘，其中，每个所述片材大致处于大致平行于所述第一轴线的平面中，并且所述多个片材相组合以形成多个第一管道和多个第二管道，每个所述片材进一步包括:
[0015]第一竖直肋部，所述第一竖直肋部顺着大致平行于所述第一轴线的第一方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于所述第一和第二边缘之间，其中，所述第一竖直肋部沿第二方向从所述片材所处平面突出出来；
[0016]第二竖直肋部，所述第二竖直肋部顺着所述第一方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于大致平行于所述第一竖直肋部的所述第一和第二边缘之间，其中，所述第二竖直肋部沿所述第二方向从所述片材所处平面突出出来；
[0017]第一水平肋部，所述第一水平肋部顺着大致平行于所述第二轴线的第三方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于所述第三和第四边缘之间，其中，所述第一水平肋部沿与所述第二方向相反的第四方向从所述片材所处平面凹陷进去，其中，所述第一水平肋部与所述第一竖直肋部相交；
[0018]第二水平肋部，所述第二水平肋部顺着所述第三方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于大致平行于所述第一水平肋部的所述第三和第四边缘之间，其中，所述第二水平肋部沿与所述第二方向相反的所述第四方向从所述片材所处平面凹陷进去，其中，所述第二水平肋部与所述第二竖直肋部相交，其中，所述第一和第二竖直肋部以及所述第一和第二水平肋部形成了围绕至少一个大致平面状区域的边界；
[0019]至少一个硬化拐角，其中，所述至少一个硬化拐角包括所述多个第一和第二管道，所述多个管道中的相邻的管道彼此接触，并且其中，所述第一边缘和所述第三边缘在所述至少一个硬化拐角处承受荷载。
[0020]一种具有多个片材的填料单元，每个所述片材具有第一、第二、第三和第四边缘，所述填料单元用于与具有第一轴线和第二轴线的热交换设备一起使用，每个所述片材大致处于大致平行于所述第一轴线的平面中，并且其中，所述多个片材相组合以形成多个管道，每个所述片材进一步包括:
[0021]第一竖直肋部，所述第一竖直肋部顺着大致平行于所述第一轴线的第一方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于所述第一和第二边缘之间，其中，所述第一竖直肋部沿第二方向从所述片材所处平面突出出来；
[0022]第二竖直肋部，所述第二竖直肋部顺着所述第一方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于大致平行于所述第一竖直肋部的所述第一和第二边缘之间，其中，所述第二竖直肋部沿所述第二方向从所述片材所处平面突出出来；
[0023]第一水平肋部，所述第一水平肋部顺着大致平行于所述第二轴线的第三方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于所述第三和第四边缘之间，其中，所述第一水平肋部沿与所述第二方向相反的第四方向从所述片材所处平面凹陷进去，其中，所述第一水平肋部与所述第一竖直肋部相交；
[0024]第二水平肋部，所述第二水平肋部顺着所述第三方向沿所述片材延伸并且基本上始终位于大致平行于所述第一水平肋部的所述第三和第四边缘之间，其中，所述第二水平肋部沿与所述第二方向相反的所述第四方向从所述片材所处平面凹陷进去，其中，所述第二水平肋部与所述第二竖直肋部相交，其中，所述第一和第二竖直肋部以及所述第一和第二水平肋部形成了围绕至少一个大致平面状区域的边界，并且其中，所述至少一个大致平面状区