一种强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置的制作方法

本发明涉及工业用、民用冷却设备领域，尤其涉及的是一种强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置。

背景技术：

冷却塔是一种蒸发冷却设备，主要通过水的蒸发来带走高温循环水中的大量热量；在冷却塔的运行过程中，循环水的蒸发量较大，约为循环水总量的1.2%~1.6%；同时，接近饱和的湿热空气排出冷却塔外之后，与干冷空气混合，由于温度的降低，湿空气中的水蒸气发生凝结而在塔外形成白雾，进而对周围区域环境及可见度产生影响，并带来环境与安全问题，因而，研究冷却塔的节水消雾具有重要的现实意义。

现有技术中，冷却塔的消雾常常采用降低出口空气的温度以使水蒸气冷凝析出的方法，例如，现有专利文献cn103727805a公开了一种深度凝水除雾环保装置，利用该装置中的多排菱形布置的换热组件对湿热空气进行冷凝，以达到节水消雾的效果；但是，该装置换热面积较小，菱形布置造成的流动阻力较大，尤其在不容易产生白雾的季节，该换热装置就很难起到节水的作用。

又如，现有专利文献cn107560456a公开了一种具有冷凝聚液消雾功能的机械通风冷却塔，该冷却塔在配水系统和顶部排风机之间设置风冷凝聚收水装置，冷风由塔底的抽供装置提供，并在出风管的路径上设有降温装置；但是，由于冷风需要从塔底输送到塔上部收水装置中，需耗费大量的电能，冷风的降温需增加额外的降温装置，投资较大。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，可有效降低湿热空气的湿度。

同时，本发明还提供一种冷却塔，具有节水降雾的效果，且在无需除雾的季节还不用增加额外的功耗。

本发明的技术方案如下：一种强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，包括多组换热板、多块密封条和两块密封侧板；每两块换热板作为一组换热板，多组换热板之间平行间隔排列，两块密封侧板固定在每组换热板的两端面；每组换热板中的两块换热板之间的上下两面均通过所述密封条密封形成左右通风的干冷空气通道；两块密封侧板上对应干冷空气通道的位置处分别设置有干冷空气通风槽作为干冷空气的进、出风口；相邻两组换热板之间的空间为上下通风的湿热空气通道。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：每组换热板中，朝向所述湿热空气通道的换热板表面设置有超疏水涂层，且该面的换热板表面上间隔排列有多个锥状凸起，所述锥状凸起均朝向湿热空气通道设置；以及，所有锥状凸起的表面均设置有超亲水涂层。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：每组换热板正反两个外相对表面上的锥状凸起的朝向方向相反且对称设置。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：所述超疏水涂层为碳氟树脂涂层，或者为纳米二氧化硅涂层；所述超亲水涂层为聚丙烯酸涂层，或者为纳米二氧化钛涂层。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：所述锥状凸起的直径为2~3mm，高为2~3mm，相邻两锥状凸起的间距为2~3mm。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：每组换热板的外表面上，每间隔2~3排锥状凸起还设置有一弧形导流凸槽，所述弧形导流凸槽沿每组换热板的长度方向设置。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：所述弧形导流凸槽的表面设置有超疏水涂层；所述超疏水涂层为碳氟树脂涂层，或者为纳米二氧化硅涂层。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：所述弧形导流凸槽的凸出高度为1~2mm，其长度与换热板的长度相适配。

所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置，其中：所述换热板采用厚度0.5~1.0mm的铜、铝或导热塑料制作成折线板状、s型曲面板状或梯形板状。

一种冷却塔，包括塔身、顶部出口风机喷淋装置和换热器，所述顶部出口风机安装在塔身的顶部，所述喷淋装置和换热均安装在塔身的内部，且所述换热位于顶部出口风机与喷淋装置之间，其中：所述换热器设置为上述中任一项所述的强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置。

本发明所提供的一种冷却塔及其气-气换热装置，由于采用了流向相垂直且交替设置的湿热空气通道与干冷空气通道，利用干冷空气冷却湿热空气的同时，对湿热空气中的水汽进行回收，有效降低了湿热空气的湿度，达到了节水降雾的效果，且在无需除雾的季节还不用增加额外的功耗。

附图说明

图1是本发明气-气换热装置实施例的结构示意图；

图2是本发明气-气换热装置所用单组换热板的一侧外表面局部放大结构示意图；

图3是本发明气-气换热装置所用单组换热板的侧面放大结构示意图；

图4是本发明冷却塔实施例的内部结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。

如图1所示，图1是本发明气-气换热装置实施例的结构示意图，该气-气换热装置300包括两块密封侧板(310和320)、多组换热板330和多块密封条340；多组换热板330之间平行间隔排列，两块密封侧板(310和320)固定在每组换热板330的两端面；每两块换热板作为一组换热板330，并在其内部空间的上下两面分别用所述密封条密封340进行密封，形成从每组换热板330左右端面通风的干冷空气通道c，相应的，两块密封侧板(310和320)上对应干冷空气通道c的位置处分别设置有干冷空气通风槽311作为干冷空气的进风口和出风口；而相邻两组换热板330之间的空间为上下通风的湿热空气通道h。

也就是说，在本发明气-气换热装置300中，湿热空气通道h与干冷空气通道c的流向相垂直，且在与两者流向相垂直的方向上交替设置；较好的是，湿热空气通道h的宽度是干冷空气通道c宽度的两倍以上，以进一步提高对湿热空气中的水汽的回收效率。

本发明强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置300属于间壁式气-气板式换热器，其中的单组换热板330是主要部件，其形状除了可以采用图1所示的波浪形曲面板状之外，还可以采用折线板状或梯形板状，以截留湿热空气中携带的微小飘滴，并减小湿热空气通道的流动阻力。

结合图2和图3所示，图2是本发明气-气换热装置所用单组换热板的一侧外表面局部放大结构示意图，图3是本发明气-气换热装置所用单组换热板的侧面放大结构示意图；以波浪形曲面板状的单组换热板330为例，在本发明气-气换热装置300的优选实施方式中，单组换热板330的两个外表面朝向不同湿热空气通道h，而朝向湿热空气通道h的表面上又间隔排列有多个锥状凸起331，即每组换热板330的两个外表面上均间隔排列有多个锥状凸起331，这些锥状凸起331的凸出方向朝向均朝向湿热空气通道h设置，且所有锥状凸起331的表面均设置有超亲水涂层，用于吸聚湿热空气中的水汽并形成水珠；而每组换热板330的两个外表面，即朝向所述湿热空气通道h的表面设置有超疏水涂层，用于快速将水珠回收并流入冷却塔内部，避免在换热板330的表面形成水膜以影响换热效果；每组换热板330中，对于朝向其内部干冷空气通道c的两块换热板的表面，可不用设置超疏水涂层。

本发明强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置300根据水的表面张力作用原理，当干冷空气经过干冷空气通道c，与上升的湿热空气经过湿热空气通道h时，通过换热板330进行热交换，湿热空气的水汽遇冷后在设置有超亲水涂层的锥状凸起331处快速凝结成水珠并增大，在重力的作用下从单组换热板330上设置有超疏水涂层的外表面滑落；同时，所述锥状凸起331增加了每组换热板330的换热面积，提高了其换热效率；而且，所述锥状凸起331也增强了对湿热空气的扰动，提高了湿热空气侧(和干冷空气侧)的湍流程度，增大了每组换热板330的对流传热系数，进一步强化了整个换热过程；以及，所述锥状凸起331还能够增大微小飘滴与每组换热板330的碰撞概率，强化对微小飘滴的捕获过程，减少微小飘滴的损失；湿热空气被锥状凸起331冷却析湿和吸聚凝水，结合每组换热板330截留微小飘滴和回收水汽，大大降低了湿热空气通道h出口处的湿度，实现了节水消雾的目的，而干冷空气经换热升高温度后也被排出冷却塔之外。

在本发明强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置300的具体实施方式中，具体的，所述换热板330可采用厚度0.5~1.0mm的铜、铝或导热塑料板制作成折线板状、s型曲面板状或梯形板状。

具体的，所述湿热空气通道h的宽度可设置在15mm~20mm之间，而单个干冷空气通道c的宽度可设置在5mm~10mm之间

具体的，所述超亲水涂层可采用聚丙烯酸涂层，也采用纳米二氧化钛涂层；所述超疏水涂层可采用碳氟树脂涂层，也采用纳米二氧化硅涂层。

具体的，所述锥状凸起331的直径为2~3mm，高为2~3mm，相邻两锥状凸起331的间距为2~3mm。

较好的是，在每组换热板330的外表面，每间隔2~3排锥状凸起331还设置有一弧形导流凸槽332，所述弧形导流凸槽332沿每组换热板330的长度方向设置，以汇聚从锥状凸起331处凝结的水珠形成液滴，并减小上方锥状凸起331处凝结的水珠对下方锥状凸起331造成的影响，进一步提高换热板330回收水汽的效率。

较好的是，所述弧形导流凸槽332的表面也设置有超疏水涂层，以加速对液滴的导流效果；具体的，所述超疏水涂层为碳氟树脂涂层，或者为纳米二氧化硅涂层；具体的，所述弧形导流凸槽332的凸出高度为1~2mm，其长度与换热板330的长度相适配。

为了最大化提高水汽回收量，优选的，每组换热板330正反两个外表面上的锥状凸起331的朝向方向相反且对称设置，配合每组换热板330的形状，可最大化地对湿热空气通道h中的水汽进行冷却析湿和吸聚凝水，并可最大化地对湿热空气通道h中的微小飘滴进行截留和捕捉。

实施例一、该气-气换热装置300具体采用厚度0.5mm的铜板制成波浪形换热板330组件，并预先在其外表面上制出锥形凸起331和弧形导流凸槽332，其上锥形凸起331的直径2mm、高2mm，相邻两锥形凸起331的间距2mm，弧形导流凸槽332的凸出高度1mm，湿热空气通道h的宽度16mm，干冷空气通道c的宽度6mm，涂敷在锥形凸起331表面上的超亲水涂层采用聚丙烯酸涂层，涂敷在每组换热板330外表面及其弧形导流凸槽332内表面上的超疏水涂层采用碳氟树脂涂层；实验后的数据统计表明，使用实施例一的气-气换热装置300之后，冷却塔循环水的节水率可达到15~30%。

实施例二、该气-气换热装置300具体采用厚度0.8mm的铝板制成波浪形换热板330组，并预先在其外表面上制出锥形凸起331和弧形导流凸槽332，其上锥形凸起331的直径3mm、高3mm，相邻两锥形凸起331的间距3mm，弧形导流凸槽332的凸出高度1.5mm，湿热空气通道h的宽度18mm，干冷空气通道c的宽度8mm，涂敷在锥形凸起331表面上的超亲水涂层采用纳米二氧化钛涂层，涂敷在每组换热板330外表面及其弧形导流凸槽332内表面上的超疏水涂层采用纳米二氧化硅涂层；实验后的数据统计表明，使用实施例二的气-气换热装置300之后，冷却塔循环水的节水率可达到14~28%。

此外，为了提高换热板330的稳定性，避免换热板330在长期的使用过程中出现松动和移位，较好的是，在图2中所述换热板330的上下两边沿处还间隔设置有多个固定孔333，并通过图1中的多个连接杆350和相应的螺母(图未示出)对所有的换热板330进行连接和固定。

需要说明的是，在并不需要消雾的干燥季节，可以关闭干冷空气通道c，本发明的气-气换热装置300可作为收水器使用，但仍具有截留微小飘滴和吸聚凝水的作用，还不用增加额外的能耗。

基于上述强化冷却塔节水消雾的气-气换热装置300，本发明还提出了一种冷却塔，结合图4所示，图4是本发明冷却塔实施例的内部结构示意图，本发明的冷却塔200包括塔身210、顶部出口风机220、喷淋装置230、换热器240和水泵250；所述塔身210底部的空间用于盛装循环水，并通过所述水泵250将冷却后的循环水供入到下级设备中，所述塔身210下部的侧壁上设置有进风口211，所述顶部出口风机220安装在塔身210的顶部，所述喷淋装置230和换热器240均安装在塔身210的内部，且所述喷淋装置230位于塔身210的中上部，所述换热器240位于顶部出口风机220与喷淋装置230之间，以及所述换热器240为上述任一项实施例中的气-气换热装置300。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。