一种复合型闭式冷却塔

1.本发明涉及冷却设备领域，具体地说是涉及一种复合型闭式冷却塔。


背景技术：

2.冷却塔是一种高效冷却设备，主要利用水的蒸发潜热带走工艺流体(通常为循环水)的热量，完成对工艺流体的冷却，同时实现了喷淋水的循环利用。对于闭式冷却塔，工艺流体在盘管内流动，通过管壁将热量传导到管外；与此同时，管外有喷淋水进行喷淋，在管的外壁形成水膜，在空气的作用下，通过喷淋蒸发，在管外发生传热、传质的热交换过程，从而实现热量传递。闭式冷却塔能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。
3.管式蒸发冷却盘管作为闭式冷却塔的核心部件，其性能直接影响闭式冷却塔的冷却效果。现有的闭式冷却塔，大多采用水平盘管式换热器作为换热设备，盘管大多采用光滑金属圆管，但其换热效率相对较低且材料消耗较多，造价较高，这些因素使得它的使用和推广在一定程度上受到限制。
4.淋水填料作为普通冷却塔中的重要部件，其作用是通过增大水和空气的接触表面积，延长接触时间，将与盘管内流体换热而升温的喷淋水进一步冷却，提高冷却塔的效率。但是常用的材料为pvc，容易破损，不易清洗，寿命较短，需要经常更换，且更换成本较高。如果能够取消淋水填料，则能够降低闭式冷却塔运行费用。
5.另外，在水平盘管闭式冷却塔中，喷淋水与光滑圆管碰撞换热，当喷淋水流量较大时，盘管容易震动，并且碰撞噪声较大；而且，喷淋水自上而下流动，管内冷却水水平流动，两者呈交错流动；另外，由于盘管大多采用正三角形叉排方式布置，空气流道较小，阻力较大，并且迎风侧容易结垢，影响换热效果。
6.闭式冷却塔广泛应用于各行业领域循环水系统，作为系统重要设备，其方案的选择直接影响系统的整体性能和能耗。节能高效的愈发重视对冷却塔提出尺寸小、重量轻、容量大和效率高的要求。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的不足，本发明提供一种复合型闭式冷却塔，喷淋水与循环空气的流动方向一致，喷淋水膜沿着换热管轴线方向流动，由于循环空气和喷淋水在同一方向流过换热管，喷淋水能很好地覆盖在换热管表面，保证换热管表面完全湿润，这种同向流动减少因为风水逆向在换热管迎风面形成干点而结垢的可能性；另外由于喷淋水膜与循环空气流动方向一致，依靠循环空气的驱动，水膜的流动速度加快，在换热管表面容易形成湍流状态，因而喷淋水在换热管表面的边界层较薄，使得喷淋水与管内冷却介质的换热效果较佳，可以节约喷淋水使用量，因此喷淋水泵功率可以降低，使得闭式冷却塔整体经济、换热效果更好，节省换热器体积、重量和耗材。
8.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
9.一种复合型闭式冷却塔，包括有冷却塔主体，所述冷却塔主体的上部外侧面设有喷淋系统和风机，所述冷却塔主体的下部内设有集水盘，所述集水盘通过带有喷淋水泵的管道与喷淋系统连接，所述风机用于引导所述冷却塔主体内的气体流动，所述冷却塔主体内设置有立式盘管式换热器和翅片式换热器，其中，
10.所述立式盘管式换热器竖直设置且所述翅片式换热器水平设置，所述立式盘管式换热器的上端朝向所述喷淋系统的出水口且所述立式盘管式换热器的下端与所述翅片式换热器的一端连接，所述立式盘管式换热器的表面的水蒸气和喷淋水同向流动，以使得表面的水膜的流动速度加快而形成湍流状态，喷淋水在所述立式盘管式换热器的表面的边界层较薄，利用喷淋水蒸发吸热，所述翅片换热器则进一步对工艺流体进行降温。
11.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，还包括第一挡水填料和第二挡水填料，所述第一挡水填料和第二挡水填料围蔽设置在所述风机的进风口，以阻挡所述立式盘管式换热器和所述翅片式换热器的水蒸气中夹带的液滴。
12.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述立式盘管式换热器包括进口集管和出口集管，所述进口集管和所述出口集管之间竖向设置有若干片立式蛇形盘管，每片所述立式蛇形盘管的进口和出口分别与所述进口集管和所述出口集管相连接，所述立式盘管式换热器与所述翅片式换热器之间通过所述出口集管串联。
13.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述立式盘管式换热器包括有第一进口集管、第二进口集管和出口集管，所述出口集管置于所述换热器的下部，所述第一进口集管和所述第二进口集管置于所述立式盘管式换热器的上部，所述第三进口集管和所述出口集管之间设置有第一立式蛇形盘管，所述第二进口集管和所述出口集管支架设置有第二立式蛇形管，所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形盘管对称设置，并分别连接在所述出口集管的左右两侧，所述立式盘管式换热器与所述翅片式换热器之间通过所述出口集管串联。
14.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形管之间设置有淋水填料。
15.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述第一立式蛇形盘管和所述第二立式蛇形管的外侧设置有淋水填料。
16.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，每片所述立式蛇形盘管由多根扭曲管盘状组成，相邻的两根扭曲管之间的中心距与所述扭曲管管外长轴距离相等时，所述两根扭曲管之间存在若干个接触点。
17.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述进口集管、出口集管以及立式蛇形盘管的材质可以采用不锈钢、铜或碳钢的任一种。
18.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述若干片立式蛇形盘管中相邻两片之间存在间距，所述间距范围为20～200mm。
19.如上所述的复合型闭式冷却塔，进一步地，所述立式蛇形盘管可以采用光滑圆管、低肋管、椭圆管或扭曲管的任一种。
20.本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的喷淋水与循环空气的流动方向一致，喷淋水膜沿着换热管轴线方向流动，由于循环空气和喷淋水在同一方向流过换热管，喷淋水能很好地覆盖在换热管表面，保证换热管表面完全湿润，这种同向流动减少因为
风水逆向在换热管迎风面形成干点而结垢的可能性；另外由于喷淋水膜与循环空气流动方向一致，依靠循环空气的驱动，水膜的流动速度加快，在换热管表面容易形成湍流状态，因而喷淋水在换热管表面的边界层较薄，使得喷淋水与管内冷却介质的换热效果较佳，可以节约喷淋水使用量，因此喷淋水泵功率可以降低，使得闭式冷却塔整体经济、换热效果更好，节省换热器体积、重量和耗材。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明一种复合型闭式冷却塔的实施案例一较优选结构示意图；
23.图2为本发明一种复合型闭式冷却塔的实施案例二较优选结构示意图；
24.图3为本发明一种复合型闭式冷却塔的实施案例三较优选结构示意图；
25.图例说明：
26.1、立式盘管换热器；2、风机；3、喷淋水泵；4、翅片式换热器；5、喷淋系统；6、集水盘；7、上层挡水填料；8、下层挡水填料；9、淋水填料；11、立式蛇形盘管；12、进口集管；13、出口集管；14、第一进口集管；15、第二进口集管；16、第一立式蛇形盘管；第二立式蛇形管。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.实施例：
29.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理
解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.参见图1至图3，图1为本发明一种复合型闭式冷却塔的实施案例一较优选结构示意图；
33.图2为本发明一种复合型闭式冷却塔的实施案例二较优选结构示意图；图3为本发明一种复合型闭式冷却塔的实施案例三较优选结构示意图。
34.本发明的目的是提出一种复合型闭式冷却塔，喷淋水与循环空气的流动方向一致，喷淋水膜沿着换热管轴线方向流动，由于循环空气和喷淋水在同一方向流过换热管，喷淋水能很好地覆盖在换热管表面，保证换热管表面完全湿润，这种同向流动减少因为风水逆向在换热管迎风面形成干点而结垢的可能性；另外由于喷淋水膜与循环空气流动方向一致，依靠循环空气的驱动，水膜的流动速度加快，在换热管表面容易形成湍流状态，因而喷淋水在换热管表面的边界层较薄，使得喷淋水与管内冷却介质的换热效果较佳，可以节约喷淋水使用量，因此喷淋水泵功率可以降低，使得闭式冷却塔整体经济、换热效果更好，节省换热器体积、重量和耗材。
35.一种复合型闭式冷却塔，包括有冷却塔主体，所述冷却塔主体的上部外侧面设有喷淋系统5和风机2，所述冷却塔主体的下部内设有集水盘6，所述集水盘6通过带有喷淋水泵3的管道与喷淋系统5连接，所述风机2用于引导所述冷却塔主体内的气体流动，所述冷却塔主体内设置有立式盘管式换热器和翅片式换热器4，其中，
36.所述立式盘管式换热器竖直设置且所述翅片式换热器4水平设置，所述立式盘管式换热器的上端朝向所述喷淋系统5的出水口且所述立式盘管式换热器的下端与所述翅片式换热器4的一端连接，所述立式盘管式换热器1的表面的水蒸气和喷淋水同向流动，以使得表面的水膜的流动速度加快而形成湍流状态，喷淋水在所述立式盘管式换热器1的表面的边界层较薄，利用喷淋水蒸发吸热，所述翅片换热器则进一步对工艺流体进行降温。
37.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括第一挡水填料和第二挡水填料，所述第一挡水填料和第二挡水填料围蔽设置在所述风机2的进风口，以阻挡所述立式盘管式换热器1和所述翅片式换热器4的水蒸气中夹带的液滴。
38.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述立式盘管式换热器1包括进口集管12和出口集管13，所述进口集管12和所述出口集管13之间竖向设置有若干片立式蛇形盘管11，每片所述立式蛇形盘管11的进口和出口分别与所述进口集管12和所述出口集管13相连接，所述立式盘管式换热器1与所述翅片式换热器4之间通过所述出口集管13串联。
39.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述立式盘管式换热器1包括有第一进口集管14、第二进口集管15和出口集管13，所述出口集管13置于所述换热器的下部，所述第一进口集管14和所述第二进口集管15置于所述立式盘管式换热器1的上部，所述第三进口集管12和所述出口集管13之间设置有第一立式蛇形盘管16，所述第二进口集管15和所述出口集管13支架设置有第二立式蛇形管，所述第一立式蛇形盘管16和所述第二立式蛇形盘管11对称设置，并分别连接在所述出口集管13的左右两侧，所述立式盘管式换热器1与所述翅片式换热器4之间通过所述出口集管13串联。
40.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述第一立式蛇形盘管16和所述第
二立式蛇形管之间设置有淋水填料9。
41.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述第一立式蛇形盘管16和所述第二立式蛇形管的外侧设置有淋水填料9。
42.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，每片所述立式蛇形盘管11由多根扭曲管盘状组成，相邻的两根扭曲管之间的中心距与所述扭曲管管外长轴距离相等时，所述两根扭曲管之间存在若干个接触点。
43.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述进口集管12、出口集管13以及立式蛇形盘管11的材质可以采用不锈钢、铜或碳钢的任一种。
44.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述若干片立式蛇形盘管11中相邻两片之间存在间距，所述间距范围为20～200mm。
45.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述立式蛇形盘管11可以采用光滑圆管、低肋管、椭圆管或扭曲管的任一种。
46.下面以实施例的方式对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
47.实施例一
48.参见图1，本发明提供的一种复合型闭式冷却塔，主要包括：立式盘管式换热器1、风机2、喷淋水泵3、翅片式换热器4、喷淋系统5、集水盘6以及第一挡水填料7和第二挡水填料8等。集水盘6中的冷却水通过喷淋水泵3的驱动流经喷淋系统5均匀地喷洒到立式盘管式换热器表面，吸收管内工艺流体的热量而升温，从换热器流出的喷淋水在翅片式换热器表面与空气进行热质交换，部分水蒸气被空气带走，喷淋水温度降低，最后返回集水盘中，完成一个循环。空气中夹带的液滴被挡水填料阻挡重新返回集水盘中。
49.工艺流体先后流经立式盘管式换热器1和翅片式换热器4，最后重新供应给设备使用。
50.立式盘管式换热器主要由进口集管12、出口集管13和两者之间若干片立式蛇形盘管11构成，立式蛇形盘管11进出口与集管12、13之间通过焊接的方式连接，所述立式蛇形盘管11可以采用光滑圆管、低肋管、椭圆管、扭曲管等；本实施例优先采用扭曲管，由于扭曲管横截面为椭圆形状，当相邻扭曲管之间的中心距与其管外长轴相等时，相邻扭曲管之间会存在若干个接触点，通过这些接触点起到相互支撑的作用，可以有效防止换热管由于喷淋水和高速气流略过而产生的振动，从而可以提高管外空气的流速。
51.若干片立式蛇形盘管11平行布置，根据闭式冷却塔换热量大小合理设计立式蛇形盘管11的数量，相邻两片之间的距离相同，根据空气流速进行设计，当上述距离较大时，可以在两者之间插入少量填料，防止喷淋水直接滴落接水盘中，同时还可以增大喷淋水与循环空气的接触面积，有效冷却其温度。
52.实施例二
53.参见图2，为本发明所提出的一种复合型闭式冷却塔较优先的实施例二，从图中可以看出，其与实施例一的区别在于该立式管换热器具有两个冷却介质入口，这种结构适合于冷却介质流量较大的场合，通过设置两入口有利于降低单根换热管内冷却介质流速，从而减少摩擦阻力。
54.在左右两个盘管中设置一层淋水填料9，增加喷淋水与空气的接触面积，有效降低喷淋水温度，提高冷却塔换热效果。另外，通过左右对称的方式布置两排换热管有利于减少
整个换热器的长度，从而减少闭式冷却塔外形尺寸，减少占地面积。
55.实施例三
56.参见图3，为本发明所提出的一种复合型闭式冷却塔用换热器较优先的实施例三，从图中可以看出，其与实施例二的区别在于左右立式盘管的出口全部位于出口集管13的最高处，实施例二中存在的缝隙没有了，因而换热器宽度更小。由于换热器宽度减小了，两侧可以设置两组较小的淋水填料9，增加喷淋水与空气的接触面积，有效降低喷淋水温度，提高冷却塔换热效果。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。