專利名稱：用于冷凝冷卻塔流出物的空氣對空氣常壓熱交換器的制作方法
技術領域：
本申請通常涉及一種冷卻塔流出物或其他排熱設備的水回收。更特別地，本發(fā)明涉及一種用于回收來自冷卻塔流出物中的水的方法和設備，以提供一種清潔水源，降低冷卻塔的水耗和/或減少冷卻塔煙流。
背景技術：
在使用蒸汽驅動渦輪發(fā)電中，用燃燒器加熱水以產生驅動渦輪發(fā)電的蒸汽。為了將該工序中需要的潔凈水量降低到最小，通過移走熱量必須使蒸汽轉變回水，以便在此工序中能夠將水再次使用。在大建筑物的空氣調節(jié)系統(tǒng)中，迫使建筑物內部的空氣通過包含有冷卻的制冷氣體的盤管，進而將熱量從建筑物內部傳遞到制冷氣體中。隨后，用管子將變暖的制冷劑傳送到建筑物的外邊，此處過度的熱量必須從制冷劑中移除以使制冷氣體能被再次冷卻并持續(xù)冷卻工序。
在前述工序以及其他許多要求散除過度熱量步驟的工序中，都已經使用了冷卻塔。在濕型冷卻塔中，通過包含熱蒸汽、熱冷卻劑或其他熱的液體或氣體的冷凝器盤管抽取水，進而將熱量傳遞給水。隨后，水被抽取到冷卻塔的頂部并被噴濺在由材料薄片組成的冷卻塔介質或攪棒上。當水沿冷卻塔介質流下時，外界空氣被迫經過熱水并通過敏感型和蒸發(fā)型熱量傳送裝置把熱量從水中傳遞給空氣。隨后，將空氣排出冷卻塔并散布在周圍的空氣中。
冷卻塔是散除這些過度熱量并為此目的而廣泛使用的高效及廉價的設備?？墒?，冷卻塔的一個已知缺陷是，在一定氣壓條件下，由于熱水源的濕氣蒸發(fā)進入冷卻塔頂部外的氣流中而引起煙流。冷卻塔非常大的地方，如發(fā)電廠這種情況中，煙流能夠在冷卻塔附近引起低處漂浮煙霧。所述煙流也能引起冷卻塔附近道路結冰，該處更冷的溫度引起煙流中的濕氣凍結。
因此，已做出許多努力來限制或消除由冷卻塔引起的煙流。這樣努力的示例能在以下的美國專利申請中找到Vouche的美國專利申請No.6247682描述了煙流消除的冷卻塔，當熱水向下噴濺在填充部件上時，其中外界空氣除在冷卻塔的底部進入并被向上推動通過填充部件外，通過熱水噴頭下方的隔熱傳導通道被帶進冷卻塔中。由如鋁，銅等熱傳導材料制成的這些通道，允許外界空氣在濕氣沒有蒸發(fā)到空氣中時吸收一些熱量。在塔的頂部，含濕氣的熱空氣和干熱空氣被混合并進而減少煙流。
Howlett的美國專利申請No.4361524描述了一個煙流阻止系統(tǒng)，其中熱水在供給進入冷卻塔之前被部分地冷卻。使用分開的冷卻介質，如空氣或水運作分開的熱交換器來實現(xiàn)熱水的部分冷卻。如本專利中所述，分開的熱交換器降低冷卻塔的效率，并因此僅在冷卻塔將產生煙流的大氣條件存在時予以使用。
設計用于減少濕型冷卻塔中煙流的系統(tǒng)的其他示例可在冷卻塔協(xié)會1993年會中的《TP93-01號技術論文》，和Paul A.Lindahl，Jr.等人的《PlumeAbatement and Water Conservation with the Wet/Dry Cooling Tower》里找到。在該論文所述的系統(tǒng)中，熱水被首先抽取通過干燥空氣冷卻部分，其中迫使空氣通過與氣流相連的熱交換臂。已經被部分冷卻的水，隨后被噴濺到位于干燥空氣冷卻部分下的填充部件的上方，并且迫使空氣通過填充部件以進一步冷卻水。所述濕空氣隨后在塔中被向上推進并與來自干燥冷卻工序的已加熱的干燥空氣相混合，并被排出塔頂外部。
雖然上述系統(tǒng)提供了關于濕型冷卻塔煙流問題的有效解決方案，但其也需要復雜的結構和昂貴的濕型和干型空氣熱傳遞設備。仍然需要簡單和廉價的濕型和干燥空氣冷卻裝置，能在傳出冷卻塔之前混合干燥熱空氣和含有濕氣的熱空氣以減少煙流。
冷卻塔的另一已知問題是，用于冷卻的水由于污染物而變得濃縮。當水蒸發(fā)出冷卻塔，補充附加的水時，應當意識到因為水中的污染物沒有隨蒸汽被移走而使水變得更加濃縮。即使在冷卻水中添加化學藥品來處理水，如果釋放到環(huán)境中亦不希望這些化學藥品變得高度濃縮。不能得到淡水或淡水費用昂貴的實際情況下，如果用海水和廢水替代蒸發(fā)水，水中的鹽分和固體也能堵塞冷卻塔循環(huán)。當這些污染物變得更濃時，其能在薄蒸發(fā)片之間結塊降低冷卻塔的冷卻效率。
為了阻止上述“排污”常規(guī)操作的問題，具有濃縮污染物的部分水被來自源水的淡水替換。雖然這阻止了冷卻水中污染物變得過分濃縮，但對于排水而言，在排污過程中也有環(huán)境影響。以前所做出的努力用于減少冷卻塔中的水耗。
Houx等人的美國專利申請No.4076771描述了減少冷卻塔中水消耗方面的現(xiàn)有技術當前水平。在該專利所描述的系統(tǒng)中，冷卻塔蒸發(fā)型熱量傳遞介質和敏感地傳遞熱量的盤管部分都被設置在相同的系統(tǒng)中。所述盤管的敏感熱傳遞部分提供冷卻水的工序但絲毫不消耗水。
雖然上述專利在現(xiàn)有技術中的冷卻塔的基礎上提出更為顯著的改進，但期望裝置加以改進，即從煙流中再提取水而不需要用于敏感熱傳感器的盤管部分回流到冷卻塔蓄水池中。
已經注意到的分離問題是海水的脫鹽以及其他水源的提純，以生產可以喝的飲用水。已經發(fā)現(xiàn)許多方法從潮濕氣流中移出提純的水。主要的經濟方法包括多級淡水蒸餾方法、多效蒸餾方法、蒸汽壓縮蒸餾方法以及反滲透方法。參見1990年由Research Department Saline Water Conversion Corporation修改并重新編寫O.K.Buros為International Desalination Association作出的《The Desalting ABC’s》。用于脫鹽或廢熱的低溫水的系統(tǒng)示例包括如下2000年8月ADA北美雙年會議和展覽會學報中，Lu等人的論文《零排水脫鹽》。這篇論文提供了關于從冷氣流和來自低等廢熱源的暖濕氣流中生產淡水的設備信息。淡水沿著分開兩股氣流的器壁被凝結。同樣，冷水被噴濺到暖濕空氣上以增大冷凝。
Baurngartner等人在1991年，Vol.4，International Symposium onDesalination and Water Re-Use上發(fā)表了論文《Open Multiple EffectDesalination with Low Temperature Process Heat》。這篇論文提供了一種用于脫鹽的塑料管熱交換器的信息，其中所述脫鹽使用塑料管內部的冷循環(huán)水以及在塑料管外部流動的暖濕空氣予以完成。所述的冷凝液形成在冷凝管外部。
以上示出了對于一種脫鹽系統(tǒng)的需求，其中該系統(tǒng)用于把海水或其他含有高濃度污染物的水源轉變成純凈水源。使冷卻塔流出物冷凝為水源的簡單而經濟的有效設備是令人滿意的。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個方面中，設置形成有用于接收第一空氣流的第一組通路的熱交換器。在熱交換器中也設置有用于接受第二氣流的第二組通路，所述第二氣流比第一氣流熱。第一組通路中的每個通路被分開但與第二組通路中至少一個通路相鄰近，使得所述第二氣流的熱量能被第一氣流所吸收。也提供了一種用于接收在所述第二氣流外部冷凝的濕氣的蓄水器。
在本發(fā)明的另一方面中，設置具有兩個配有孔洞以使第一氣流通過的相對器壁的熱交換器。在第一器壁上的孔洞和第二器壁上相應位置的孔洞之間設置管，用于引導第一氣流從該處通過。在一個器壁的至少兩個平行邊緣和所述第二器壁相應平行邊緣之間設置有器壁，確保第二氣流能被引導通過所述管，以便冷凝第二氣流外部的濕氣。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一種減少氣流中濕氣成分的方法，其中具有流速在10和80每平方英尺每分干空氣磅(pda/ft2/min)之間以及相對濕度處在或大于90％的第一氣流被直接通過第一組通路。在第二氣流下具有流速在10和80pda/ft2/min之間以及干球溫度至少5華氏溫度的第二氣流被直接通過第二組通路。第一組通路的每個通路通過薄的熱傳導材料與第二組通路中至少一個通路相分離。第二氣流的熱量被吸收到第一氣流中，并接收第二氣流外部冷凝的水。仍然在本發(fā)明的另一實施例中，設置具有逆流蒸發(fā)介質和在逆流蒸發(fā)介質上分布熱水的配水系統(tǒng)的冷凝塔。設置吸收從第一氣流到第二氣流中的熱量的熱交換器，所述熱交換器具有第一組通路和第二組通路。冷卻塔中的風扇引導空氣通過逆流蒸發(fā)介質以產生所述的第一氣流，并引導具有流速在10和80每平方英尺每分干空氣磅(pda/ft2/min)之間以及相對濕度處在或大于90％的第一氣流通過第一組通路。所述風扇也引導在另一氣流下具有流速在10和80pda/ft2/min之間且干燥管溫度至少5華氏溫度的第二氣流通過第二組通路。第一組通路的每個通路通過薄熱傳導材料與第二組通路的至少一個通路相分離。提供一種用于接收在第一氣流外部冷凝的濕氣的蓄水器。
在本發(fā)明的另一個方面中，設置具有在冷卻塔頂部用于在冷卻塔內部產生負壓的風扇的冷卻塔。逆流蒸發(fā)介質沿將熱水噴灑到逆流蒸發(fā)介質上的噴頭設置。熱交換器具有用于將氣流從冷卻塔外部傳輸進入冷卻塔中心的第一組通路，并在熱交換器中也設置有用于傳輸來自蒸發(fā)介質的排出氣流的第二組通路。來自冷卻塔外部的氣流吸收流出物氣流的熱量，并因此凝結流出物外部的水。
在本發(fā)明的另一發(fā)明方面中，冷卻塔設置有在冷卻塔頂部用于在冷卻塔內部產生負壓的風扇。設置橫向氣流蒸發(fā)介質以及噴濺熱水到橫向氣流蒸發(fā)介質上的熱水分配系統(tǒng)。熱交換器具有用于將氣流從冷卻塔外部傳輸進入冷卻塔中心的第一組通路，并在熱交換器中也設置有用于傳輸來自蒸發(fā)介質的流出物氣流的第二組通路。來自冷卻塔外部的氣流吸收流出物氣流的熱量，并因此凝結流出物氣流外部的水。
因此，已經相當廣泛地概括出本發(fā)明的更多主要特征，以便能更好地理解下面詳細的說明，以及能更好地理解本發(fā)明對該領域所作的貢獻。當然，下面也將說明本發(fā)明的附加技術特征，并將其形成所附權利要求的主題。
在此方面，詳細說明本發(fā)明至少一個實施例之前，應當理解本發(fā)明不限制于下面圖中的描述或說明所闡述的結構零件和部件布置的詳細應用。本發(fā)明可以由其他實施例和以各種方法予以實踐和完成。同樣，應當理解在此所運用的措詞和術語以及摘要，都是為了說明的目的并不應認為起到限制的作用。
同樣地，本領域普通技術人員將理解，以上述構思為基礎的上述公開，可以很容易被其他構造、方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)本發(fā)明所述的幾個目的。因此，重要的是在沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，權利要求被認為包含這些等效結構。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的熱交換器部分的透視圖；圖2為圖1中所示熱交換器部分放大詳圖的透視圖；圖3為熱交換器的濕度計算圖的圖解說明；圖4為煙流消除工序的濕度計算圖的圖解說明；圖5為用濕氣冷凝熱交換器進行煙流消除處理的濕度計算圖的圖解說明；圖6為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖7A和7B為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖8A和8B為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖9為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖10為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖11為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖12為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖13為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖14為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖15為根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的管狀熱交換器的說明；圖16為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明；圖17為根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的冷卻塔的框圖說明。
具體實施例方式
熱交換器部件現(xiàn)在參照圖，其中相同的參考標記表示相同的元件，在圖1中示出了蒸汽凝結型熱交換器部件(packs)10。所述熱交換器部件10由許多粘合在一起形成具有兩個不同氣流的第一通路14和第二通路16的部件的薄片12構成。在優(yōu)選實施例中，所述兩個氣流相互垂直地進入熱交換器部件10中并通過薄片12保持相互分離。
薄片12是相當薄的人造樹脂材料，其被構形成輔助冷凝從經過通路14并傳遞熱量給經過通路16的冷氣流的含有熱水氣流的蒸汽。在優(yōu)選實施例中，所述材料為0.005至0.040英寸厚并優(yōu)選地為0.015至0.020英寸厚。表面18可以具有一定紋理，以提供為每個氣流所設定的對于氣流流動具有最小阻力的擴展表面區(qū)域。紋理圖案的示例可適用于如Kinney、Jr等人的美國專利申請No.5944094、以及Cates的美國專利申請No.3995689中，其所披露的內容在此引作參考。也可以包括其他紋理圖案而不限于類似高爾夫球洞的凹坑紋理圖案，以及類似于塑料板中凸起的屏柵圖案的隔柵紋理圖案。增加的表面面積增大了薄片的熱傳遞能力并增加了薄片表面附近的速度變化，這些改善了單獨氣流的局部混合。增加的變化以及所產生的氣流的局部混合也改善了薄片的熱傳遞能力。
如圖2所示，為了阻止兩個氣流在熱交換過程中的混合，在薄人造樹脂板的第一邊緣上形成封條20。該封條由薄板材料12的凸起邊緣22形成，其中所述凸起邊緣位于與氣流通路14中心相交的薄片的一邊緣上，換句話說，在通路14的一半寬度處凸起。該邊緣封條20沿空氣通路14的長度平行于空氣通路16延伸。
類似地，封條24由薄板材料12的凸起邊緣26形成，所述凸起邊緣在與氣流通路16的中心相交并垂直封條20的邊緣上，換句話說，在通路16的一半寬度處凸起。該邊緣封條24沿空氣通路16的長度平行于空氣通路14延伸。
盡管在此沒有顯示，平行于封條20的邊緣和平行于封條24的邊緣同樣被粘結。因此，垂直通路14，16被形成在熱交換器部件中。
凸起邊緣26離開所形成的薄片沿薄片的正向延伸，另一邊緣22向下或沿負向延伸。在這種布置中，單一薄片部件能作為形成全部熱交換器部件的基礎。通過在每個薄片的頂部堆積薄片12以及翻轉每個其他的薄片并將其定位在以前的薄片上來裝配部件時，完成上述布置。盡管僅說明了三個通路，應當很容易地理解，在運用熱交換器部件中能有一些垂直的通路，并且在使用所說明的薄片12時能夠形成任意數量的通路。
為了維持氣流路徑的開啟，在薄片材料中形成間隔旋鈕或按鈕。這些按鈕與邊緣封條同樣間隔，并以從形成薄片的正向28(positively)或從形成薄片的負向30(negatively)延伸出氣流通路開口寬度一半的距離。在優(yōu)選實施例中，當氣流通過通路16的方向觀看時，沿正向延伸的按鈕28具有平頂表面的圓錐形。當放置在一起時，一個薄片的按鈕的平坦表面被設置得與臨近薄片上按鈕的平面相對。每個正向凸起按鈕28沿薄片的長度平行于氣流的方向延伸。在優(yōu)選實施例中，負向凸起的按鈕30與正向凸起的按鈕28具有相同的形狀，但二者方向垂直。此外，薄片的負向凸起的按鈕30被設置得與臨近薄片的負向凸起按鈕相對。定位及聯(lián)結薄片的間隔器可選的實施例可以在Kinney‘094中找到。
當在兩個通路之間施加不同的壓力時，前述特征的設計使其維持氣流通路的恒定寬度以及阻止通路的破裂。按鈕的構造也被設計成用于對氣流提供最小阻力，同時對于通路的破裂提供足夠的抵抗力。對于冷卻氣流或充滿蒸汽的氣流的每個通路的寬度，可根據具體任務的設計條件予以改變。同樣，冷氣流通路16和充滿蒸汽的氣流通路14不必具有相同的寬度。實際上，對于本發(fā)明的特定目的，通路寬度可以最小為0.5英寸寬以及最大3.0英寸寬，優(yōu)選寬度在1.0英寸和1.5英寸之間。
薄片全部部件的所有尺寸也依賴于本發(fā)明的特定設計目的。因此，設計所預想的部件最小尺寸為2英尺乘2英尺，并且最大尺寸為6英尺乘24英尺。
進入到熱交換器部件表面的空氣，其特征在于氣團(mass)流過總表面區(qū)域。典型地，這表示為每平方英尺每分鐘的干燥氣流磅(pda/ft2/min)。在優(yōu)選實施例中，每組空氣通路具有在大約10pda/ft2/min至大約60pda/ft2/min之間的氣團流速。
對于三種處理，即水保持、水凈化以及消除煙流的優(yōu)選實施例，暖濕氣流的溫度典型為冷卻塔和其他排廢熱設備所經受的溫度。這些溫度應當在大約150F的最大值至40F的最小值范圍內變化。蒸發(fā)型冷卻塔排出飽和或近乎飽和(大約100％相對濕度)的空氣。相似的蒸發(fā)設備提供具有90％相對濕度或更高的空氣，也適用于本發(fā)明。具有相對濕度低于90％的氣流需要非常敏感的熱傳導器，來冷卻氣流到各自的露點。僅能在氣流達到飽和曲線露點處之后發(fā)生冷凝。
對于優(yōu)選實施例，用于熱交換器部件的實際壓力與標準冷卻塔實際壓力幾乎相同，即在+/-6毫巴范圍內。在常規(guī)的冷卻塔中，處在或接近大氣壓下運作。冷卻塔具有軸向風扇和/或吹風機，如已知的離心式風扇，其使大氣壓產生微小的改變以產生氣流通過部件介質、噴頭和漂浮物清除器。這些不同的部件由于摩擦力和速度的差異引起對于氣流的一種約束，因此要求大氣壓的變化迫使氣流通過冷卻塔。這些壓力對于軸向風扇典型地處于+/-3毫巴范圍內，對于具有吹風機的系統(tǒng)典型地處于+/-6毫巴范圍內。通常認為在相對小的壓力下運作的冷卻塔系統(tǒng)不同于在大氣壓下運作的冷卻塔系統(tǒng)。
一般冷凝處理如上所述，蒸發(fā)冷凝型熱交換器被設置在具有兩個不同氣流通路的部件中。在通路16中，從外部供應源或從周圍氣團傳送冷空氣。獲得冷空氣的方法依賴于設備的特定應用。冷空氣的溫度通常地明顯低于相反通路14中氣流的氣團溫度。在相反通路14中，暖濕空氣被傳送到路徑里。所述暖濕空氣典型地具有水飽和蒸汽或具有干球溫度計溫度，即處于或接近產生濕球溫度計溫度的溫度。該氣團類似于冷卻塔所產生的在工序中排除廢熱的氣團?？墒?，產生類似暖濕氣流的其他處理和方法能用于輸入該設備，如蒸發(fā)型冷凝器。
如圖3的濕度計算圖中所示，暖濕空氣位于所示飽和曲線上點32處。飽和曲線上點32的位置，即暖濕空氣所處的位置說明了暖濕空氣由于具有高溫水蒸汽而處于100％飽和。進入其他通路的冷空氣位于飽和曲線34下面的點處。在濕度計算圖上的冷空氣的位置表明，該處的溫度比進入的暖空氣的溫度要低。與該氣流相關的濕氣含量通常與設備的功能相關?？墒窃跓熈飨那闆r中，進入空氣的濕氣含量不僅影響“混合氣體”的濕氣含量，而且也影響混合線(mix line)的接觸。
由于兩股氣流通過熱交換器，暖氣流被冷卻而所述冷氣流增加了溫度。因為兩股氣流相互沒有物理性接觸，冷氣流以一種不添加濕氣或從氣流中移出濕氣的方式被加熱。這就是熟知的氣流顯熱。注意到濕度計算圖上，在離開熱交換器處，冷空氣具有增加的溫度但濕氣含量被保持在常數36。
暖濕空氣從其飽和曲線32上的初始點被冷卻到一更低的溫度。由于暖濕氣團被冷卻，所以必須減少氣流的濕氣含量。因為氣流為100％飽和，在氣流的外部冷凝水，并且導致溫度的降低將沿100％飽和曲線到新的更低溫度38。在暖飽和氣流中損失的熱量一定與冷干氣流中所獲得的熱量相等。
脫鹽研究引出這種偶然發(fā)現(xiàn)，即空對空型熱交換器的排出干空氣比預期的要高。該發(fā)現(xiàn)使得運用先前設想的不適當的設備來消除煙流成為可能。常規(guī)知識說明，用于消除煙流的空對空型熱交換器比水對空氣型熱交換器，如Kinney在‘094中所說明的盤管或塑料熱交換器的效率低，其從冷卻塔的外部提取冷的外界空氣并被加熱。因為空氣具有更大的質量，用于加熱該空氣的熱源似乎有助于在空氣上面的水。例如，‘094中的塑料熱交換器典型地具有20gpm/sf或更大的流速。因此，氣團的流速典型地為20gpm/sf×8.33lbm/gallon＝167lbm/sf/min或更大。上述空對空型熱交換器在10至80pad/sf/min范圍內運作?？倸鈭F流通過乘以干空氣速度倍數(1+ws)予以確定，其中ws為濕氣比例。假定100°F的飽和空氣，濕氣比例ws為0.0432。該氣流的氣團從10.4變化到83.5lbm/sf/min。因此，‘094塑料熱交換器的水流量一般要比本發(fā)明的空氣流量要大好幾倍。比較空氣交換器的干熱空氣量，需要改變在‘094熱交換器中水流溫度的兩股氣流幾倍的溫度。除非表面增加為水對空氣型熱交換器的表面面積的幾倍來完成同樣的熱交換，否則這被認為是不可能的。因此，空對空型熱交換器的尺寸似乎增加了難以處理或不經濟的比例?？墒?，使用圖1中熱交換器10，使上述的暖濕氣流承受冷凝處理。在冷凝處理中，暖空氣與冷表面接觸并冷凝空氣外部的水。在該過程中，釋放了顯熱和潛熱，絕對濕度降低了。由于潛熱和顯熱在設備中被傳遞，所以比以前的可能性要更加有效。
在暖濕空氣14的通路中，當蒸汽與冷通路的冷表面接觸時，在暖濕氣流的通路的表面上形成冷凝滴。這些水滴是暖濕空氣被冷卻的結果并導致氣流中濕氣的減少。這些水滴凝結在薄片的表面上并沿薄片的暖濕氣流通路表面向下流淌。冷凝在薄片上的濕氣能在薄片的底部收集或返回到初始水源。這種水的利用將在下文進一步說明。
熱交換器的過程A.冷卻塔的水保持如前面部分所述，流過熱交換器通路的暖濕空氣被冷卻并減少了濕氣含量。暖空氣的濕氣含量的減少引起在薄片的暖空氣通路上形成水滴。水滴聚合并從薄片的底部落下。從濕氣流中回收利用的水能減少冷卻塔裝置中水消耗。
冷卻塔通過蒸發(fā)處理降低處理水的溫度，并因此提供移除系統(tǒng)熱量的場所。移除的熱量通常不能用于其他處理和稱為“低級廢熱”，并被釋放到周圍空氣中。通過冷卻塔處理一定比例的工藝用水，其中的水通過系統(tǒng)循環(huán)并由于蒸發(fā)而減少。由于蒸發(fā)過程而減少的水量典型地占整個流量比率的0.5％到3％。通常地，這對于每個10°F的冷工藝用水大體為0.8％。這種水的損耗對于冷卻塔裝置的操作員來講是浪費的。
由于蒸發(fā)而離開冷卻塔的水處于純凈蒸汽狀態(tài)，因此如固體，溶解的固體，鹽分等污染物被留在了工藝用水中。隨著時間的過去，由于純凈水被移走而析出了工藝用水中的這些污染物。為了減少污染物，連續(xù)移除一定比例的工藝用水。系統(tǒng)中移除的水稱為排水(blowdown)。因此，為了運轉冷卻塔，必須添加水來補償水的蒸發(fā)和所需的排水。在一些實例中，由于水中含有化學成份以及增加的排水規(guī)則，這樣的水很難直接排放到環(huán)境中。因此，減少排水量有很明顯的經濟優(yōu)勢。
根據圖1中空對空型熱交換器，上述從暖濕氣流中回收的水能被放回到系統(tǒng)中。這將有效減少了冷卻塔的蒸發(fā)和系統(tǒng)所需的排水。結合這種熱交換器的冷卻塔構造將在下文中予以說明。因為冷卻塔系統(tǒng)回收的水接近純凈水，在許多示例中，其比初始添加的水有更好的質量。這種改善的水質量也能潛在地減少冷卻塔處理中所需的化學制品含量。
為了使熱交換器有效地運行以及將水返回到系統(tǒng)中，進入冷空氣通路的空氣溫度必須比進入相反通路的暖空氣的溫度要低。對于水保持裝置，當兩個溫度接近到相同數值時，蓄水池中返回的水量將減少。如果熱交換器的冷卻壁被施以外界空氣的溫度而不用其他設備予以冷卻，在溫度變得更低或在冬季運行時，熱交換器將回收更多的水。在夏季運行過程中，熱交換器將回收到較少的水?；厥盏叫钏刂兴耐ㄓ弥?，處于冬季月份中蒸發(fā)水的40％到夏季運行中蒸發(fā)水的3％的范圍內?；厥盏乃谀甓然鶞史矫娓鶕乩砦恢靡蛩貞斣?0％到30％左右。下表1示出了夏季和冬季中各地所回收的蒸發(fā)水的百分比。所提供的數字為冷卻塔流出物中所回收水的最大量，其以局部條件和25華氏溫度范圍內的發(fā)電站的工作狀態(tài)為基礎。

B.水凈化和脫鹽冷卻塔在蒸發(fā)/排熱過程中產生暖濕空氣。該暖濕空氣包含幾乎純凈的蒸汽并沒有如固體、溶解固體、鹽分和化學成份的污染物。在使用這種類型的熱交換器時能夠重新獲得該純凈蒸汽的主要部分。除循環(huán)水返回到冷卻塔蓄水池中外，純凈蒸汽在轉變回水態(tài)時能用于需要潔凈水源的其他應用。由于為冷卻塔提供工藝用水的費用，所以常用補給水是來自海洋的鹽水和工業(yè)加工的廢水。當被用作水回收設備時，該熱交換器具有轉變水的能力，其中所述水是用別的方法獲得，因為水的質量不符合要求。
雖然不純凈，但所獲得的水沒有大量的雜質。在蒸汽中可產生病毒菌素，生物雜質和少量溶解固體。同樣，少量工藝冷水也能進入濕氣流并污染冷凝水。這種類型的帶出在冷卻塔工業(yè)中稱作“飄流”。第二凈化處理可以用來進一步獲得所需程度的水質量。本發(fā)明方法所提供的優(yōu)勢能在海水脫鹽產生飲用水的情況下看出。在海水脫鹽的情況中，加工中花費最高的步驟之一是移除鹽分。前述冷卻塔回收處理能用于相當大地減少鹽分，使得更少花費的處理能用于最后水的凈化。一種用于最后凈化處理的加工實例是反滲透處理。
除了從熱交換器部件中再回收的水能在分開的水槽中收集以外，其他用途的再回收水的處理主要與前述水保持部分中所說明的相同。具有蓄水池的冷卻塔應用的細節(jié)將在下文中說明。
由于具有水保持塔，如果周圍空氣被用作冷邊溫度源，同樣由于在夏季月份中增加的空氣溫度，使得潔凈水的產量將下降。從該系統(tǒng)再回收的水為年度基準上總蒸發(fā)水的20％至25％。如果能得到冷空氣源或水源，從系統(tǒng)中能回收更多的水。例如，如果可以得到冷海水源，其能用于冷卻熱交換器的冷通路中進入的空氣。因為在熱交換器薄片的暖邊和冷邊的溫度差異增加，所以將增加冷凝并因此產生更多的潔凈水。在可以得到冷海水源時，將于下文中說明一種改善潔凈水產生比例的結構。
因為暖濕空氣的產生，水凈化設備也適用于冷卻塔，可是其他產生暖濕空氣的設備也可以用來與該設備連接。
C.冷卻塔的煙流消除本發(fā)明的熱交換器也可用于減少冷卻塔的可見煙流。這種處理和水保持處理基本相同。唯一的區(qū)別是在冷邊通路中加熱的冷空氣與含有暖濕氣的空氣流相混合。通過不同于典型煙流消除塔的方法，這兩股氣流的混合體能有效地減少可見煙流的存在。
在圖4的濕度計算圖的基礎上說明用于減少冷卻塔中可見煙流的具體方法。如圖中所示，從冷卻塔的蒸發(fā)部分所排出的氣體為暖熱100％飽和的空氣40。來自熱源的暖水也通過盤管或位于冷卻塔一側的其他熱交換器。暖水被用來加熱外界空氣42。空氣進而經過蒸發(fā)加熱部分和水/空氣熱交換器。流經水/空氣熱交換器的外界空氣42在濕氣成份(也就是說，顯熱傳遞裝置)44沒有任何改變的情況下被加熱。隨后暖干空氣44離開水/空氣熱交換器。
離開水/空氣熱交換器的暖干氣流44進而和離開冷卻塔蒸發(fā)部分的濕氣流40相混合。兩股氣流的混合體產生一氣流46，其具有一種特性，即在離開冷卻塔時，氣流46的溫度和外界空氣溫度42通過濕度計算圖上的直線相連接，所述連接線48沒有跨過100％飽和曲線。如果外界空氣與離開空氣相混合時，連接線48跨過100飽和曲線，出現(xiàn)蒸發(fā)部分氣流的水蒸汽的冷凝，產生可見煙流或水霧。在100％飽和曲線上方的區(qū)域是過分飽和區(qū)域，也稱作水霧區(qū)域。因此，系統(tǒng)被設計得當離開冷卻塔的氣團的特性和外界氣團的特性相混合時，對給定的設計條件不產生可見煙流。
使用圖1中所示本發(fā)明的空對空型熱交換器，通過減少蒸發(fā)部分的氣流中濕氣含量并提供暖干加熱源來改變典型的處理工序以減少煙流。暖濕氣流中濕氣的減少是氣流絕對濕度的減少。來自冷卻塔蒸發(fā)部分的空氣中的水分通過使用上述空對空型熱交換器被減少。暖干空氣源是外界空氣，其在熱交換器中由冷空氣通路被加熱。
在圖5的濕度計算圖中說明使用本發(fā)明的空對空型熱交換器的煙流消除處理。當來自冷卻塔蒸發(fā)部分40的離開空氣通過熱交換器時，溫度和濕氣含量降低50。在相反通路中加熱的外界空氣42產生更熱的干氣流52。兩股氣流混合在一起形成飽和曲線下方的合成氣團54。當外界空氣團42與兩股氣流的混合氣團54在冷卻塔中相混合時，特性曲線沒有跨過曲線的過分飽和區(qū)域或水霧區(qū)域。這通過連接濕度計算圖上外界氣團42和混合氣團54的線56予以說明。
上述煙流消除方法對于減少煙流是非常有效的，因為能引起煙流形成的濕氣在進入周圍外界環(huán)境之前部分地從塔中移除。因為在熱交換系統(tǒng)中沒有使用水，所述方法也不復雜。因為在熱交換器中沒有使用水，所以消除了設置冷卻塔的其他導管系統(tǒng)的復雜性。
冷卻塔結構使用上述熱交換器的冷卻塔58的第一優(yōu)選實施例在圖6中說明。在此結構中，熱交換器10以逆流方向設置在蒸發(fā)介質60的上面。熱交換器的這種安排對于水保持和煙流消除構造是最適合的。該冷卻塔所使用的方法在下文中說明。
通過具有噴頭62的管道抽取來自加熱源的熱水，并噴灑在蒸發(fā)介質60上。一軸向風扇(或多個風扇)64輔助外界冷空氣66的氣流通過蒸發(fā)介質。在蒸發(fā)介質60中，所述空氣被加熱并且濕氣被蒸發(fā)進入氣流中。含水的熱空氣直接通過熱交換器10的氣流通路14。外界空氣68隨后垂直于含水的熱空氣的流向而直接通過熱交換器10的分開的通路16。外界冷空氣68在熱交換器10上產生冷的表面，以使蒸汽能冷凝在其上。冷凝液15從熱交換器落回到冷卻塔的主要的水集中區(qū)域。冷凝水滴尺寸在圖中為了表述清晰而被放大。從熱交換器中離開的兩股氣流70、72在風扇進氣口附近混合。
空對空型熱交換器10在連接冷卻塔中時，將對風扇64產生阻力。增加的阻力則需要增加風扇64的功率，以便借助附加的熱交換器來維持相同流速通過冷卻部分。如圖7A和7B中所示，在運作時間過程中需要更多冷卻塔性能時，可以打開位于冷卻塔中的排氣孔門74。當打開這些門74時，大量空氣將旁通熱交換器10并直接到達風扇64。這將減少由熱交換器10所產生的空氣阻力并增加流過冷卻塔介質60的空氣量。通過增加流過介質60的氣流，將增加冷卻塔的性能。可是，當旁通熱交換器10時，停止水保持、水凈化和煙流消除的處理。
圖8A和8B示出了門的一個可選實施例。在該結構中，門76不僅提供一種允許暖濕空氣旁通熱交換器10的方法，也提供一種隔離熱交換器冷壁的方法。實際上，成為節(jié)氣閥門。
減少熱交換器10中阻力的另一種方法是增加熱交換器部件的流動區(qū)域。如圖9中所示，為了使兩股不同氣流(暖濕空氣和外界冷空氣)流過冷卻塔的單一風扇64，冷卻塔介質的流動區(qū)域的一部分被阻斷。因為流動區(qū)域的一部分被阻斷，氣流的速度必須相應地增加。增加的流速在通過熱交換器10時產生更多的阻力。為了減少阻力，熱交換器的流動區(qū)域可由于阻斷量而被擴展。在此結構中，熱交換器部件10處于超出冷卻塔介質60的有效懸臂中。這減少通過熱交換器的暖濕空氣的速度并減少系統(tǒng)中壓力下降量。
如圖10中所示，構造熱交換器10的第三種方法是將熱交換器部件10朝風扇64向上80傾斜。這種結構為熱交換器提供一個增加的流動區(qū)域，并和以上所述相同而減少壓力下降。因為路徑的出口的設置更加朝向風扇64，所以這種結構為熱交換器10面向內的部分68上流動的空氣也提供一種改進的空氣路徑(冷路徑)。改進的空氣路徑對于熱交換器冷壁將產生更少的阻力和壓力下降。傾斜的熱交換器10也在懸臂式的熱交換器10沒有超出冷卻塔介質60的情況下完成。
在圖11的結構中，熱交換器部件10的長度在上部分82被縮短。在這種結構中，由于更少的熱交換器介質用于暖濕空氣通過，所以系統(tǒng)的壓力下降被減少。該結構也提供濕氣流和干氣流更好的混合。為了確保暖濕空氣不和外界冷空氣混合而產生水霧，兩股氣流的混合在煙流消除處理中是非常重要的。類似地，如圖12所示，熱交換器部件10的下部能被縮短84以減少壓力下降。
在冷卻塔的一個可選實施例中，如圖13所示用橫流介質86替換逆流蒸發(fā)介質。所述熱交換器介質10位于橫流冷卻塔的通風區(qū)域中的濕氣流離開的路徑中。熱交換器10和蒸發(fā)介質86在此結構中的設置，對于水凈化和煙流消除處理是最好的。下面說明冷卻塔的運作。
來自熱源的熱水被抽取到配水系統(tǒng)88中并分布在橫流蒸發(fā)介質86上。軸向風扇64輔助外界空氣90的氣流通過蒸發(fā)介質86以及熱交換器10的面向內的板16。離開蒸發(fā)介質86的空氣流向上直接通過蒸汽冷凝介質(熱交換器)10的面向外的板14。外部冷空氣90使蒸汽凝結在面向外的板上。凝結水滴從熱交換器上落回蓄水池92中，在此凝結水滴能被收集用于其他用途或返回到主要循環(huán)水系統(tǒng)中。來自朝向內的板和朝向外的板的氣流94、96在風扇出口附近組合。
如圖7A、7B、8A和8B中所示，能進一步理解用于逆流冷卻塔的門74和76可以很容易地與橫流冷卻塔結構相結合。而且，如圖10、11和12中所示，用于逆流冷卻塔的熱交換器部件10的傾斜和熱交換器部件的階梯，可以很容易地與橫流冷卻塔結構相結合。
在作為水凈化系統(tǒng)或脫鹽系統(tǒng)的系統(tǒng)運作過程中，外部溫度可以足夠的冷以便從冷凝過程中提供所需的潔凈水量。為了增加熱交換器10的潔凈水產量，需要第二系統(tǒng)來降低進入到熱交換器10的冷壁上的溫度。如圖14所示，在熱交換器10的冷壁入口前設置另一排的冷卻塔熱傳遞介質98。冷卻塔介質98被噴濺有冷水以冷卻進入的空氣。冷水的一個可能水源為海水源或其他比外界干球溫度計冷的大體積水源。如果濕球溫度低，冷水源不必比外界干球溫度冷很多?？諝怆S后進入到冷卻塔介質中，并且空氣的溫度在進入到熱交換器冷壁中之前已被降低。
在圖15所示的可選實施例中，管狀熱交換器100被用來替換薄人造樹脂薄片部件10。該管狀熱交換器提供了與薄人造樹脂薄片部件相同的熱力學性能。管狀熱交換器的管102可由與前述熱交換器相同的薄人造材料，或者如電鍍煙囪管的耐腐蝕金屬制成。這些管102通過孔洞附在薄片104上，使得管106內部的外界冷空氣與管108上的暖濕氣流相分離。在優(yōu)選實施例中，管102的直徑為6英寸。使用這種類型的熱交換器100的冷卻塔結構與前所述的結構相同。
在圖16中所示的逆流冷卻塔以及圖17中所示的橫流系統(tǒng)的一個可選實施例中，外界空氣可通過一個或多個輸送管110被管送到位于通風區(qū)域中的熱交換器部件10。所述部件通常處于交錯對角傾斜的模式。在該模式中，部件沒有直接堆積在彼此的上面，因此減少了系統(tǒng)中總的壓力下降。本實施例通過施加外界冷空氣到每個熱交換器部分進而在每個熱交換器部分產生最大量的熱傳遞，減少了所需熱交換器10的總量。在這種結構中，幾何形狀給混合兩股氣流提供更好的混合，這將有助于煙流的減少。
在兩種不同氣流之間傳遞熱量的氣體對氣體型熱交換器常被用于工業(yè)和發(fā)電作業(yè)中。一種類型的氣體對氣體型熱交換器稱作散熱片熱交換器。這些熱交換器通常由金屬制成并由一系列波紋形薄片所分開的平板組成。所述波紋形薄片用來提供熱交換器的結構支撐，并通過改變邊界層中流動結構提供增加的熱傳遞以及分離板(散熱片)的增加的傳導性能。分離板，熟知為隔板，分離兩股氣流和在兩股氣流之間通過熱傳導性傳遞熱量。參見，CRCPress，Inc.1994，Hewitt、Shires和Bott的《Process Heat Transfer》。
本發(fā)明的熱交換器的一個優(yōu)點是熱交換器具有更輕的重量。根據圖16中所示的優(yōu)選實施例，具有6隔間(bays)的冷卻塔的運作重量大約為1100lbs。等效運行的塑料熱交換器的運作重量，如Kinney‘094專利中所述，大約為2200lbs。而且，‘094的發(fā)明將重量集中在外部柱體，反之圖16中熱交換器的重量分布在三個隔間。這減少附加到單獨柱體上的負荷量。較少的重量或質量也適于地震設計。
本發(fā)明在傳統(tǒng)煙流消除和水保持的基礎上提供一種經濟優(yōu)勢。如上所述，空氣對空氣熱交換器避免了管送熱水到冷卻塔的干燥部分的費用。不僅免除了管送的費用，也避免了抽取水到干燥部分上的附加費用?？墒?，由于推進濕氣流通過空對空型熱交換器，使風扇受到靜壓的增加。本發(fā)明在比較傳統(tǒng)的2個具有虹吸管環(huán)的流通盤管以最小水頭(head)時，要求近似相同的功率量，或在比較單一流通盤管或Kinney在‘094的發(fā)明時，本發(fā)明要求較少的功率。在后者情況中，節(jié)省的總功率量累計大約為15’水頭，即200,000gpm塔流大約為900馬力。在$0.03/kw-hr時，每年能節(jié)省大約$175,000比功率節(jié)省更重要的是保持和所需水質的費用節(jié)省。盤管典型地具有1”到1.25”直徑的管。更大的管一般對于所需熱傳遞是不合適的。水質必須足以阻止管的污垢和堵漏。在使用海水或鹽水的情況中，傳統(tǒng)有散熱片的管必須由優(yōu)良材料制成。這可通過使用如Kinney在‘094中所述的塑料熱交換器予以避免，其所披露的內容在此引作參考?？墒牵琄inney‘094中的熱交換器水通路比盤管更受限制。如果水質不合適，必須使用過濾和或化學處理來改善和維持水質。這就非常昂貴。本發(fā)明免去了改善和維持水質的費用。濕氣流中的濕氣接近純凈而不會堵塞空對空型熱交換器。水質比適合于本發(fā)明所使用的煙流處理或水保持所已經可能想到的水質要差。
同樣，一些冷卻塔的應用可以存在含有比熱交換器通路大的碎片的水，所述碎片將堵塞通路。一個實例是“直流”的發(fā)電站應用，其中從河流或其他貯水池中析出的水，通過冷凝器被加熱并隨后在排放回貯水池之前送到冷卻塔。冷卻塔的潮濕部分具有濺射填料和大管口配水噴頭，如發(fā)給本代理人的美國專利U.S.4700893中所披露的。具有1.875”和2.5”直徑管口的‘893發(fā)明已經被商業(yè)化，并且所述直徑在理論上能夠更大。因此，能使用具有比之前為煙流處理所可能考慮到的尺寸大的碎片的水。
冷卻塔的潮濕部分具有如Bugler的美國專利U.S.4700893中所披露的濺射填料和大管口配水噴頭，其所披露的內容在此引作參考。因此免去污垢修護和水質改善的費用。這在大的發(fā)電塔具有每年$1,000,000或更多的經濟效果。
最后，本發(fā)明的初始資金花費比現(xiàn)有技術的要少。煙流消除塔具體花費為傳統(tǒng)潮濕型單塔費用的2至3倍。對于建立大發(fā)電站，煙流消除塔花費$6,000,000或更多。本發(fā)明在傳統(tǒng)盤管技術上能節(jié)省$1,000,000或更多。
對于脫鹽，每1000加侖水的花費大約為$1.50，相比較，具有多級快速脫鹽的花費為$4以及反滲透的花費為$3。本發(fā)明需要二次處理來產生飲用水。這添加大約$0.50/1000加侖。對于工廠每天生產5百萬加侖水，這種處理每天能節(jié)省$5,000到$7,500或每年節(jié)省大約$2,000,000。
本發(fā)明在沒有任何花費的情況下提供用于脫鹽而設計的塔的副產品——煙流消除。另外，對于需要煙流消除的冷卻塔應用，通過使用本發(fā)明具有非常小的收集費用而使得脫鹽成為副產品。本發(fā)明的一些特征和優(yōu)點從詳細說明中變得清晰，因此，通過附加權利要求來覆蓋落于本發(fā)明的精神和范圍內的本發(fā)明的所有這些技術特征和優(yōu)點。此外，雖然對于本領域技術人員來說，很容易想到許多修改和改變，但不希望將本發(fā)明限定到已說明的和已描述的具體結構和具體操作中，相應地，在本發(fā)明范圍內所有適當的修改和等價物都落入本發(fā)明范圍內。
權利要求
1.一種冷卻塔，包括一逆流蒸發(fā)介質；一在逆流蒸發(fā)介質上分配熱水的配水系統(tǒng)；一用于吸收第一氣流的熱量進入第二氣流中的熱交換器，所述熱交換器具有第一組通路和第二組通路；一風扇，其引導空氣通過逆流蒸發(fā)介質以產生所述的第一氣流，并引導具有流速在10和80每平方英尺每分干空氣磅(pda/ft2/min)之間以及相對濕度處在或大約90％的第一氣流通過第一組通路，并且引導在第二氣流下具有流速在10和80pda/ft2/min之間且干燥管溫度至少5華氏溫度的所述第二氣流通過第二組通路，所述第一組通路的每個通路通過薄熱傳導材料與所述第二組通路的至少一個通路相分離；和一用于接收在第一氣流外部冷凝的濕氣的蓄水器。
2.如權利要求1所述的冷卻塔，其中第二組通路的一端開向外部空氣而另一端開向冷卻塔內部。
3.如權利要求2所述的冷卻塔，其中熱交換器從冷卻塔內部的外邊緣延伸少于橫穿冷卻塔內部最短距離的一半的距離，所述第二組通路從冷卻塔的外邊緣延伸到熱交換器的最內部邊緣，進而允許空氣從冷卻塔的外部通過第二組通路進入到冷卻塔的中心。
4.如權利要求3所述的冷卻塔，進一步包括設置在熱交換器底部的覆蓋層，以阻止流出物通過熱交換器周圍。
5.如權利要求3所述的冷卻塔，進一步包括一個門，所述門在關閉時迫使全部流出物流過熱交換器，在開啟時允許部分流出物流過熱交換器周圍。
6.如權利要求3所述的冷卻塔，進一步包括一個門，所述門關閉所述第一組通路，以阻止空氣從冷卻塔的外部通過，同時也允許部分所述流出物流過熱交換器周圍，位于第一位置的門用于使空氣從冷卻塔的外部通過，而位于第二位置的門阻止流出物流過熱交換器周圍。
7.如權利要求3所述的冷卻塔，其中冷卻塔包含熱交換器的部分比包含蒸發(fā)介質的部分具有更寬的內部空間。
8.如權利要求3所述的冷卻塔，其中熱交換器相對于蒸發(fā)介質傾斜。
9.如權利要求8所述的冷卻塔，其中熱交換器被傾斜使得朝向冷卻塔中心處比冷卻塔邊緣處要高。
10.如權利要求3所述的冷卻塔，其中熱交換器呈階梯型以提供多個具有不同截面寬度的部分。
11.如權利要求10所述的冷卻塔，其中底端部分比頂端部分寬。
12.如權利要求10所述的冷卻塔，其中頂端部分比底端部分寬。
13.如權利要求3所述的冷卻塔，其中所述熱交換器包括在冷卻塔內以交錯對角線布置方式堆積的熱交換器部分，其中所述第二氣流通過輸送管流過至少一個所述熱交換器部分的第二通路。
14.如權利要求1所述的冷卻塔，進一步包括設置在冷卻塔開口前面的熱傳遞介質，所述第一氣流通過該介質被吸入冷卻塔中。
15.如權利要求14所述的冷卻塔，其中在熱傳遞介質上噴濺涼的液體，以便在第一氣流進入熱交換器之前冷卻第一氣流。
16.如權利要求1所述的熱交換器，其中第一組通路和第二組通路通過在二者中間夾入薄片而一起形成。
17.如權利要求16所述的熱交換器，進一步包括沿薄片材料的兩個平行邊緣正向凸起的邊緣，以及沿薄片兩個平行邊緣垂直于具有正向凸起的邊緣而負向凸起的邊緣；所述第一通路通過翻轉兩個薄片以及粘合一側邊上的正向凸起邊緣和粘合另一側邊上的正向凸起邊緣而一起形成；和所述第二通路通過翻轉兩個薄片以及粘合一側邊上的負向凸起邊緣和粘合另一側邊上的負向凸起邊緣而一起形成
18.如權利要求17所述的熱交換器，其中所述第一通路能夠通過在一組薄片中交替粘結負向凸起邊緣和正向凸起邊緣，垂直于所述第二通路而取向。
19.如權利要求18所述的熱交換器，進一步包括在薄片中正向和負向形成的按鈕，其用于在第一通路和第二通路之間存在壓差情況下維持通路打開。
20.如權利要求19所述的熱交換器，其中第一薄片上正向形成的按鈕壓靠第一鄰近薄片上正向形成的按鈕，負向形成的按鈕壓靠第二鄰近薄片上負向形成的按鈕。
21.如權利要求20所述的熱交換器，其中正向形成的按鈕的構成以減少第一氣流在第一方向上流動的阻力，負向形成的按鈕的構成以減少第二氣流在第二方向上流動的阻力。
22.如權利要求21所述的熱交換器，其中所述薄片由人造樹脂薄膜制成。
23.如權利要求22所述的熱交換器，其中所述薄片由PVC制成。
24.一種冷卻塔，包括一橫流蒸發(fā)介質；一將熱水分配到橫流蒸發(fā)介質上的分配系統(tǒng)；一用于吸收第一氣流的熱量進入第二氣流中的熱交換器，所述熱交換器具有第一組通路和第二組通路；一風扇，其引導空氣通過橫流蒸發(fā)介質以產生所述的第一氣流，并引導具有流速在10和80每平方英尺每分干空氣磅(pda/ft2/min)之間以及相對濕度處在或大約90％的第一氣流通過第一組通路，并且引導在第二氣流下具有流速在10和80pda/ft2/min之間且干燥管溫度至少5華氏溫度的所述第二氣流通過第二組通路，所述第一組通路的每個通路通過薄熱傳導材料與所述第二組通路的至少一個通路相分離；以及用于接收在第一空氣流外部冷凝的水的蓄水器。
25.如權利要求24所述的冷卻塔，其中冷卻塔外部的所述第一氣流在離開冷卻塔之前和所述流出物相混合。
26.如權利要求25所述的冷卻塔，其中熱交換器從冷卻塔內部的外邊緣延伸少于橫穿冷卻塔內部最短距離的一半的距離，所述第一組通路從冷卻塔的外邊緣延伸到熱交換器的最內部邊緣，因此允許第一氣流通過第一組通路進入到冷卻塔的中心。
27.如權利要求26所述的冷卻塔，進一步包括設置在熱交換器底部的覆蓋層以阻止流出物通過熱交換器周圍。
28.如權利要求26所述的冷卻塔，進一步包括一個門，所述門在關閉時迫使全部流出物流過熱交換器，在開啟時允許部分流出物流過熱交換器周圍。
29.如權利要求26所述的冷卻塔，進一步包括一個門，所述門關閉所述第一組通路以阻止空氣從冷卻塔的外部通過，同時也允許部分所述流出物流過熱交換器周圍，位于第一位置的門用于使空氣從冷卻塔的外部通過，而位于第二位置的門阻止流出物流過熱交換器周圍。
30.如權利要求26所述的冷卻塔，其中熱交換器相對于蒸發(fā)介質傾斜。
31.如權利要求30所述的冷卻塔，其中熱交換器被傾斜使得朝向冷卻塔中心處比冷卻塔邊緣處要高。
32.如權利要求26所述的冷卻塔，其中熱交換器呈階梯型以提供多個具有不同截面寬度的部分。
33.如權利要求32所述的冷卻塔，其中底端部分比頂端部分寬。
34.如權利要求32所述的冷卻塔，其中頂端部分比底端部分寬。
35.如權利要求26所述的冷卻塔，進一步包括設置在冷卻塔開口前面的熱傳遞介質，所述第一氣流通過該介質被吸入冷卻塔中。
36.如權利要求35所述的冷卻塔，其中在熱傳遞介質上噴濺涼的液體以便在第一氣流進入熱交換器之前冷卻第一氣流。
37.如權利要求24所述的冷卻塔，其中所述熱交換器包括在冷卻塔內以交錯對角線布置方式堆積的熱交換器部分，其中所述第二氣流通過輸送管流過至少一個所述熱交換器部分的第二通路。
38.一種減少冷卻塔煙流的方法，包括以下步驟采用顯熱處理傳遞來自離開冷卻塔蒸發(fā)介質的濕空氣源的熱量到外界空氣源；混合具有離開冷卻塔蒸發(fā)介質的氣流的外界熱空氣，使得所述混合體導致氣流落于濕度計算圖上100％飽和曲線的下方。
39.如權利要求38中所述的方法，其中熱傳遞步驟通過采用具有離開冷卻塔蒸發(fā)介質的濕空氣的第一組通路的熱交換器、以及和外界空氣的第二組通路予以實現(xiàn)。
40.如權利要求39所述的熱交換器，其中第一組通路和第二組通路通過在中間夾入薄片而一起形成。
41.如權利要求40所述的熱交換器，進一步包括沿薄片材料的兩個平行邊緣正向凸起的邊緣，以及沿薄片兩個平行邊緣垂直于具有正向凸起的邊緣而負向凸起的邊緣；所述第一通路通過翻轉兩個薄片以及粘合一個側邊上的正向凸起邊緣和粘合另一側邊上的正向凸起邊緣而一起形成；和所述第二通路通過翻轉兩個薄片以及粘合一側邊上的負向凸起邊緣和粘合另一側邊上的負向凸起邊緣一起而形成
42.如權利要求41所述的熱交換器，其中所述第一通路能夠通過在一組薄片中交替粘結負向凸起邊緣和正向凸起邊緣，垂直于所述第二通路而取向。
43.如權利要求42所述的熱交換器，進一步包括在薄片中正向和負向形成的按鈕，其用于在在負壓情況下維持通路打開。
44.如權利要求43所述的熱交換器，其中第一薄片上正向形成的按鈕壓靠第一鄰近薄片上正向形成的按鈕，負向形成的按鈕壓靠第二鄰近薄片上負向形成的按鈕。
45.如權利要求44所述的熱交換器，其中正向形成的按鈕的構成以減少第一氣流在第一方向上流動的阻力，負向形成的按鈕的構成以減少第二氣流在第二方向上流動的阻力。
46.如權利要求45所述的熱交換器，其中所述薄片由人造樹脂薄膜制成。
47.如權利要求46所述的熱交換器，其中所述薄片由PVC制成。
48.一種用于減少冷卻塔煙流的裝置，包括采用顯熱處理用于將離開冷卻塔蒸發(fā)介質的濕空氣源的熱量傳遞到外界空氣源的設備；用于混合具有離開冷卻塔蒸發(fā)介質的氣流的外界熱空氣，使得混合體導致氣流落于濕度計算圖上100％飽和曲線下方的設備。
49.如權利要求48所述的裝置，其中所述傳遞設備具有用于離開冷卻塔蒸發(fā)介質的濕空氣的第一組通路以及用于外界空氣的第二組通路。
全文摘要
公開了一種熱交換器部件(10)，其具有用于接收外界氣流的第一組通路(14)和用于接收含有暖水的氣流的第二組通路(16)。所述的第一組通路(14)和第二組通路(16)相互分離并允許通過外界氣流冷卻含有暖水的氣流，使得水能凝結在含有暖水的氣流外。冷卻塔構造包括，已公開的用于接收流出物煙流消除的熱交換器部件，接收部分流出物使其返回到冷卻塔蓄水器中或作為純凈水源。
文檔編號F28C1/14GK1589387SQ02822990
公開日2005年3月2日 申請日期2002年10月11日 優(yōu)先權日2001年10月11日
發(fā)明者布賴恩·J·休巴德, 埃爾登·F·莫克里, 小奧勒·L·金尼 申請人:馬利冷卻技術公司