循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔的制作方法

循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔，该分散结构包括：上分散层、一个或者多个下分散层；上分散层与下分散层沿纵向自上而下依次间隔固定至筒状的防护部件内；上分散层的本体上及下分散层的本体上均设有多个通孔；上分散层与下分散层之间形成供冷却空气在冷却塔内由低处向高处流通的冷却通道。本发明使得经配水管排出的循环冷却水流在蓄液池的水平面上流过，且雨水不间断地均匀发生并在各分散层之间流动，冷却空气在冷却塔内沿冷却通道由低处向高处流通，从而与循环冷却水充分进行热交换，由于省去了填料，冷却空气在冷却塔中的阻力大大减弱，且不需要对循环冷却水进行雾化，降低了循环水泵的扬程，达到了节能的目的。
【专利说明】循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业循环水制冷领域，特别地，涉及一种循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔。
【背景技术】
[0002]冷却塔是用水作为循环冷却剂，从系统中吸收热量排放至大气中，进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到散热、对流传热和辐射传热等原理散去热量，以保证系统的正常运行。冷却塔的作用即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。现有的部分冷却节水设备的技术水平都存在不同程度的改进潜力，水的重复利用率远未达标在已建成冷却塔的改造和新建冷却塔懂得选型等方面，如果能充分考虑到节水节能的需要，冷却塔的先进技术，在工程实践的经济效益和社会效益上都是具有十分重要的应用推广价值。
[0003]冷却塔进行冷却的过程中，把水形成很小的水滴或极薄的水膜，扩大水与空气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发汽化，带走水中的大量热量，所以水在冷却塔中冷却的过程是传导散热和蒸发散热的过程。
[0004]水的蒸发散热
[0005]从分子运动理论来说，水的表面蒸发是由分子热运动而引起的，分子的运动又是不规则的，各分子的运动速度大小不一样，波动范围很大。当水表面的某些水分子的动能是以克服水内部对它的内聚力时，这些水分子就从水面逸出，进入空气中，这就是蒸发。由于水中动能较大的水分子逸出，那么余下来的其他水分子的平均动能减小，水的温度也随之降低，使水得到冷却，这就是蒸发散热的主要原因。所以蒸发散热是水分子运动的结果。
[0006]水的蒸发散热可以在沸腾时进行，也可以在低于沸点的温度下进行，而自然界中的蒸发散热大都是在低于沸点的温度下进行的蒸发。热水在冷却塔内的冷却是在低于沸点的情况下进行的蒸发散热现象。
[0007]从水面逸出的水分子，相互之间可能进行碰撞，或者逸出去的水分子与空气中已有的水分子之间进行相互碰撞，那么又可能重新进入到水中。如果在单位时间内逸出水分子多于回到水面中的水分子，那么水就不断蒸发，水温也就不断地降低，水就得到冷却。
[0008]水的表面蒸发因在水温低于沸点的情况下进行，这时，水和空气的相交面上存在着蒸气的压力差，一般认为水与空气的接触中，在其交界面处存在着一层极薄的饱和气层，称为水面饱和气层。水首先蒸发到饱和气层中去，然后扩散到空气中去。
[0009]设水面饱和气层的温度为h，水面的温度为tf，水滴越小或水膜越薄，那么h与tf就越接近。设水面饱和气层的饱和水蒸汽分压力为P1，而远离水面的空气中，温度为t时(t为干球温度)水蒸气的分压力为P2，那么它们之间的分压力差为:
[0010]Δ P=P1-P2
[0011]这个Λ P就是水分子向空气中蒸发扩散的推动力，只要存在P1>P2(即Λ P为正值)，那么水的表面一定产生蒸发，水一定会冷却，而与水面的温度tf是高于还是低于水面以上的空气温度t无关。如果说蒸发所消耗热量用H表示，那么在？1>?2的条件下，蒸发热量H总是由水面跑向空气，水中的热量总是减小的。
[0012]为加快水的蒸发散热速度，在冷却塔内要采取以下两条措施:
[0013]增加热水与空气之间的接触面积。接触面积越大，水分子逸出的机会越多，蒸发散热就越快。而水与空气的接触主要是在冷却塔内的淋水填料中进行，则一方面要求水在淋水填料中形成的水滴越小越好、水膜越薄越好；另一方面要求填料本身越薄越好，即填料的面积越大越好(填料越薄，总面积越大)。
[0014]传导散热也称接触散热，有时也称接触传导散热。这种散热是指热水水面与空气直接接触时的传热过程，包括传导和对流两种传热形式。如水的温度与空气温度不一样，将会产生传热过程，当水温高于空气温度时，水就把热量传给空气，空气自身的温度就逐渐升高，使水面以上周围的空气内部的温度不均匀，这样冷空气与热空气之间就产生对流作用，对流的结果是使空气本身各点的温度达到一致，最后到水面温度与空气温度一致时传导散热停止。上述可见:传导和对流是同时发生的，总称为接触散热。
[0015]冷却塔的效率取决于热水在塔内的分布情况、冷风的线速以及实际的热交换效果。逆流式冷却塔普遍存在边区填料严重缺气、布风不均等方面的缺陷，常规的普通支撑式逆流塔在该问题上没有采取有效的技术措施来克服这些缺陷，不合理的进风口结构对汽流造成不良影响，从而形成填料区周边缺气。
[0016]参照图1，现有的填料式冷却塔的内部结构由上至下包括:风机1、除水器2、配水系统3、淋水填料4、水池5。热的循环水由上水管道通过竖井送入热水分配系统。这种分配系统在平面上呈网状布置、槽式布水；循环水在凝汽器中经过热交换后温度升高，通过上水管道、竖井到主水槽，分配到分水槽、配水槽，再由喷嘴喷洒，向下喷洒的高温水与向上流动低温空气相接触，产生接触传热，同时，还会因为水的蒸发产生蒸发传热，热水表面的水分子不断转化为水蒸气，在该过程中，从热水中吸收热量，使水得到冷却。填料的作用是增大水与空气的接触面积，增长接触时间，故要求填料的亲水性强，通风阻力小。除水器2的作用是分离排出空气中的水滴，减少水量损失，消除飘滴对周围环境的影响。空气从进风口进入塔体.穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填料(故称逆流式)，塔外冷空气进入冷却塔后，吸收由热水蒸发和接触散失的热量，温度增加，湿度变大，密度变小.而塔外空气温度低、湿度小、密度大。由于塔内、外空气密度差异，在进风口内外产生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔内。淋水填料是热水在冷却塔内进行冷却的主要部件。需要冷却的热水经多次溅散成水滴或形成水膜，增加水与空气的接触面积和延长接触时间，促使热水与空气进行热交换，使水得到冷却。但现有的填料式冷却塔采用填料层，存在边区填料严重缺气、布风不均等方面的缺陷。且经过长期的运行后，填料的波形纹处会积聚大量的泥垢，减少了换热面积与换热时间，同时增加了冷却塔的通风阻力，影响了冷却塔的工作性能。另外，由于有较高的雨水层，容易产生比较大的噪音。
[0017]参照图2，现有的喷雾式冷却塔的内部结构由上至下包括:风机1、除水器2、配水系统3、雾化器6、水池5。喷雾式冷却塔采用雾化器6替代了填料，使得塔内阻力明显降低，在相同风量的条件下，处理水量更大，但将冷却水雾化需要0.2-2MPa的雾化压力，需要较高的冷却水泵扬程，且 雾化过程中产生大量漂水，需要补充大量的冷却水，故冷却水的重复利用率受损。
【发明内容】

[0018]本发明目的在于提供一种循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔，以解决现有的冷却塔填料冷却导致边区填料严重缺气、布风不均或者需要雾化冷却导致的循环水泵扬程高、冷却水量损失大的技术问题。
[0019]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0020]一种循环冷却水分散结构，用于冷却塔，该循环冷却水分散结构包括:上分散层、一个或者多个下分散层；
[0021]上分散层与一个或者多个下分散层沿纵向自上而下依次间隔固定至筒状的防护部件内，防护部件用于与冷却塔的内壁固定连接；
[0022]上分散层所处水平面之上设有用于将待冷却的循环冷却水导入冷却塔内的配水管；
[0023]上分散层的本体上及下分散层的本体上均设有用于将循环冷却水形成雨水的多个通孔；
[0024]上分散层与一个或者多个下分散层之间形成供冷却空气在冷却塔内由低处向高处流通的冷却通道。
[0025]进一步地，上分散层和/或下分散层在水平方向沿经溢流坝间隔分为多个区间，每个区间上均匀布置通孔，溢流坝为凸台结构。
[0026]进一步地，多个区间为方形或者多个区间为同心的圆环形。
[0027]进一步地，上分散层和/或下分散层上设有用于将配水管导出的循环冷却水隔断为多股液流的隔断层，隔断层为凸台结构，隔断层的凸台顶部设有多个通气孔。
[0028]进一步地，上分散层和/或下分散层至少设有一个溢流口，溢流口的出口面设置通孔。
[0029]进一步地，相邻两层的溢流口位置呈错位对称布置。
[0030]进一步地，溢流口的出口处设置除水器。
[0031]进一步地，配水管包括两个对称设置的水管段或者为环形水管段，上分散层的中心处设置冷空气出口，下分散层的两端与防护部件形成两个冷空气出口或者下分散层的中心形成冷空气入口，冷空气出口与多个冷空气入口依次错位形成冷却通道。
[0032]进一步地，通孔处设有嗔嘴。
[0033]根据本发明的另一方面，还提供一种冷却塔，包括设于冷却塔底部的蓄液池，冷却塔内设置有上述的循环冷却水分散结构。
[0034]本发明具有以下有益效果:
[0035]本发明循环冷却水分散结构及具有该结构的冷却塔，通过设置上分散层及一层或者多层下分散层，且上分散层和下分散层的本体上均设置多个用于将循环冷却水形成雨水的通孔，使得经配水管排出的循环冷却水流在蓄液池的水平面上流过，且雨水不间断地均匀发生并在各分散层之间流动，冷却空气在冷却塔内沿冷却通道沿低处向高处流通，从而与循环冷却水充分进行热交换，以将循环冷却水中的多余热量带走，由于省去了填料，冷却空气在冷却塔中的阻力大大减弱，且不需要对循环冷却水进行雾化，降低了冷却水泵的扬程，达到了节能的目的。[0036]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0037]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0038]图1是现有技术中填料式冷却塔的结构示意图；
[0039]图2是现有技术中喷雾式冷却塔的结构示意图；
[0040]图3是本发明第一优选实施例循环冷却水分散结构的示意图；
[0041]图4是图3的俯视示意图；
[0042]图5是优选实施例中上分散层的剖面示意图；以及
[0043]图6是本发明第二优选实施例循环冷却水分散结构的示意图。
[0044]附图标记说明:
[0045]10、上分散层；20、下分散层；30、防护部件；40、配水管；50、通孔；
[0046]60、溢流坝；70、冷空气出口 ；80、隔断层；81、通气孔；90、冷空气入口。
【具体实施方式】
[0047]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0048]参照图3至图5，本发明的优选实施例提供了一种循环冷却水分散结构，用于冷却塔，该循环冷却水分散结构包括:上分散层10、一个或者多个下分散层20 ;上分散层10与一个或者多个下分散层20沿纵向自上而下依次间隔固定至筒状的防护部件30内，防护部件30用于与冷却塔的内壁固定连接；上分散层10所处水平面之上设有用于将待冷却的循环冷却水导入冷却塔内的配水管40 ;上分散层10的本体上及下分散层20的本体上均设有用于将循环冷却水形成雨水的多个通孔50 ;上分散层10与一个或者多个下分散层20之间设有供冷却空气在冷却塔内由低处向高处流通的冷却通道。
[0049]本实施例中，下分散层20为多个，上分散层10与多个下分散层20沿纵向自上而下依次间隔固定至筒状的防护部件30内，为了保证分散层不塌陷，上分散层10及下分散层20与防护部件30之间设有支撑件，以支撑各分散层的重量。循环冷却水将配水管40进入上分散层10后，经过上分散层10上的通孔50形成雨水下落至紧邻的下分散层20，落入该下分散层20的循环冷却水接着再经其上的通孔50形成雨水下落至下一层的下分散层20，依次类推，且上分散层10的末端与防护部件30之间形成冷却空气出口，各下分散层20亦与防护部件30之间形成冷却空气入口，相邻的冷却空气入口错位相对设置，这样，使得冷却空气在相邻的分散层之间横向流动，以与雨水进行充分的传热，达到冷却循环冷却水的作用，经过层层传热后的循环冷却水最终落入位于冷却塔底部的蓄液池内。
[0050]本实施例通过设置上分散层10及一层或者多层下分散层20，且上分散层10和下分散层20的本体上均设置多个用于将循环冷却水形成雨水的通孔50，使得经配水管40排出的循环冷却水液流在蓄液池的水平面上流过，且雨水不间断地均匀发生并在各分散层之间流动，冷却空气在冷却塔内沿冷却通道沿低处向高处流通，从而与循环冷却水充分进行热交换，以将循环冷却水中的多余热量带走，由于省去了填料，冷却空气在冷却塔中的阻力大大减弱，且由于自然产生雨水不需要对循环冷却水进行雾化，降低了冷却水泵的扬程，达到了节能的目的。
[0051]优选地，为了增强循环冷却水在水平方向上的搅动，以加强循环冷却水与冷却空气间的换热，上分散层10和/或下分散层20在水平方向沿经溢流坝60间隔分为多个区间，每个区间上均匀设布置通孔50，溢流坝60为凸台结构。本实施例中，参照图4，上分散层10在水平方向上经多个纵横交错的溢流坝60形成多个方形的区间，这样，经配水管40导入上分散层10的循环冷却水，一部分经过通孔50形成雨水落入下分散层20，另一部分依次经溢流坝60进入下一个区间，从而既实现了循环冷却水的搅动，又增大了循环冷却水的冷却面积，延长了循环冷却水水平流动的时间，增强了冷却效果。下分散层20上亦可采用与上分散层10类似的溢流坝结构。
[0052]除了本实施例图4所示的溢流坝60的结构，其他实施例中，溢流坝60还可以设计为蛇形或者不规则形状，优选地，溢流坝60设计为圆环形，分散层上被溢流坝60隔离开的多个区间为同心的圆环形，从而，进一步延长循环冷却水的水平流动时间。
[0053]由于上分散层10上的循环冷却水一部分经通孔50形成雨水落入紧邻的下分散层20，另一部分经溢流坝逐个进入各区间，为了保证紧邻的下分散层20上有5% -15%的循环冷却水沿水平方向流动，优选地，上分散层10的末级的区间上不设置通孔50，且末级的区间与防护部件30之间留有冷却空气出口，相应地，对于紧邻的下分散层20，在与上分散层10的末级的区间位置对应的位置所处的区间亦不设置通孔50，这样保证该下分散层20上有5% -15%的循环冷却水的循环量。该下分散层20的末级区间与上分散层10的末级区间错位布置，同理，该下分散层20的末级区间亦不设置通孔50，紧邻该下分散层20的位于下方的下分散层20亦在上一层末级的区间位置对应的位置所处的区间不设置通孔50，依次类推，这样，保证了循环冷却水在各层之间的水平流动，延长了冷却空气与循环冷却水之间的传热时间，从而达到冷却空气与循环冷却水之间的传质传热效果，且由于每个分散层水平方向有5-15%的蓄水，大大延长了循环冷却水在冷却塔中的停留时间，增加了冷却效果；空气横向吹扫雨水，加速了雨水的冷却。
[0054]优选地，本实施例的上分散层10和/或下分散层20上设有用于将配水管40导出的循环冷却水隔断为多股液流的隔断层80，参照图5，隔断层80为凸台状，隔断层80的凸台高度高于溢流坝60的凸台高度，从而实现循环冷却水液流之间的隔断，在分散层中起导流以及加强冷却的作用。本实施例中，溢流坝60在水平方向上沿纵向间隔设置，隔断层80在水平方向上沿横向间隔设置，分散层上经纵横交错的溢流坝60和隔断层80的配合形成多个区间，在其他实施例中，若溢流坝60为圆环形，则隔断层80设计为位于圆环形的溢流坝60之间的环形状，以对循环冷却水进行分流及导流。优选地，为了保证冷却空气的流通，加强对流的传热效果，隔断层80的凸台顶部设有多个通气孔81。
[0055]优选地，为了增强上层径直流入下层的循环冷却水的流量，以增大循环冷却水水平流动的流量，实现循环冷却水的充分搅动及水平流动，上分散层10和/或下分散层20至少设有一个溢流口，溢流口的出口面设置通孔50。优选地，相邻两层的溢流口位置呈错位对称布置，从而延长循环冷却水的水平流动路径及时间。为了减少水量损失，分离气体中的水滴，优选地，溢流口的出口处设置除水器。[0056]图6给出了本发明第二优选实施例循环冷却水分散结构的示意图。实施例二与实施例一的区别在于:配水管40包括两个对称的水管段或者为环形水管段，上分散层10的中心处设置冷空气出口 70，下分散层20的两端与防护部件30形成两个冷空气入口 90或者下分散层20的中心形成冷空气入口 90，上下层间冷空气入口 90错位布置，即上分散层10的冷空气出口 70位于中心处，紧邻的下分散层20的冷空气入口 90位于末端，再接着的下分散层20的冷空气入口 90位于中心处，依次类推，冷空气出口 70与多个冷空气入口 90依次错位形成冷却通道。
[0057]优选地，为了增强经通孔50形成的雨水的分散效果，通孔50处设有喷嘴，该喷嘴将循环冷却水进一步低压分散为多股水流或水滴，增加水与空气接触的比表面积，以加强冷却空气与雨水之间的换热效果。
[0058]优选地，上分散层10和各下分散层20为可拆装结构，上分散层10和/或下分散层20上一个或多个区间设计为一个组装元件；各组装元件之间用螺丝或其它方式固定，从而满足了大型冷却塔的应用需要。本实施例中的循环冷却水用于与外界系统进行热交换，并在吸收热量后进入冷却塔进行冷却，以循环与外界系统进行热交换，本领域技术人员可以确定，本实施例中的循环冷却水还可以为其他的液体冷却介质，如油，故本实施例中的循环冷却水与其他液态的冷却介质等同。
[0059]根据本发明的另一方面，还提供一种冷却塔，包括设于冷却塔底部的蓄液池，冷却塔内设置有上述实施例的循环冷却水分散结构。本实施例中的冷却塔可设计为自然通风式和机械通风式两种冷却形式。机械通风式冷却塔的风机可以设置在冷却塔的出口上方，亦可设置在冷却筒底部的蓄液池的周边。本实施例由于减小了通风阻力，提高了冷却效果，在机械通风式冷却塔中降低通风机的耗电功率15-25%。
[0060]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种循环冷却水分散结构，用于冷却塔，其特征在于，该循环冷却水分散结构包括:上分散层(10)、一个或者多个下分散层(20)； 所述上分散层(10)与一个或者多个所述下分散层(20)沿纵向自上而下依次间隔固定至筒状的防护部件(30)内，所述防护部件(30)用于与所述冷却塔的内壁固定连接； 所述上分散层(10)所处水平面之上设有用于将待冷却的所述循环冷却水导入冷却塔内的配水管(40)； 所述上分散层(10)的本体上及所述下分散层(20)的本体上均设有用于将循环冷却水形成雨水的多个通孔(50)； 所述上分散层(10)与一个或者多个所述下分散层(20)之间形成供冷却空气在所述冷却塔内由低处向高处流通的冷却通道。
2.根据权利要求1所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 所述上分散层(10)和/或所述下分散层(20)在水平方向沿经溢流坝(60)间隔分为多个区间，每个所述区间上均匀布置所述通孔(50)，所述溢流坝(60)为凸台结构。
3.根据权利要求2所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 多个所述区间为方形或者多个所述区间为同心的圆环形。
4.根据权利要求3所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 所述上分散层(10)和/或所述下分散层(20)上设有用于将所述配水管(40)导出的循环冷却水隔断为多股液流的隔·断层(80)，所述隔断层(80)为凸台结构，所述隔断层(80)的凸台顶部设有多个通气孔(81)。
5.根据权利要求4所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 所述上分散层(10)和/或所述下分散层(20)至少设有一个溢流口，所述溢流口的出口面设置所述通孔(50)。
6.根据权利要求5所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 相邻两层的所述溢流口的位置呈错位对称布置。
7.根据权利要求6所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 所述溢流口的出口处设置除水器。
8.根据权利要求1至7任一所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 所述配水管(40)包括两个对称设置的水管段或者为环形水管段，所述上分散层(10)的中心处设置冷空气出口(70)，所述下分散层(20)的两端与所述防护部件(30)形成两个冷空气入口口(90)或者所述下分散层(20)的中心形成冷空气入口(90)，所述冷空气出口(70)与多个所述冷空气入口口(90)依次错位形成所述冷却通道。
9.根据权利要求8所述的循环冷却水分散结构，其特征在于， 所述通孔(50)处设有喷嘴。
10.一种冷却塔，包括设于冷却塔底部的蓄液池，其特征在于， 所述冷却塔内设置有权利要求1-9任一项所述的循环冷却水分散结构。
【文档编号】F28F25/02GK103851951SQ201410122680
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】许永宏 申请人:长沙海川节能技术有限公司