[发明专利]用于具有冷却塔的冷却系统的热虹吸冷却器

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年5月27日申请的题目为“用于具有冷却塔的冷却系统的热虹吸冷却器（THERMOSYPHON COOLERS FOR COOLING SYSTEMS WITH COOLINGTOWERS）”的第61/349,080号美国临时申请案的优先权和权益，所述美国临时申请案以引用的方式并入本文。

背景技术

本发明大体上涉及热虹吸冷却器，且更特定来说，涉及用于在采用冷却塔的冷却系统中使用的热虹吸冷却器。

冷却塔常常用来从加热、通风和空气调节（HVAC）系统、发电站和工业过程中移除热量。大体上，冷却塔可包含喷嘴，所述喷嘴将水向下引导通过塔，同时一个风扇或自由循环将空气向上引导通过塔。空气与水之间的相互作用可促进水的一部分的蒸发，进而冷却剩余的水。在开环冷却塔中，冷却塔水可直接循环通过冷却系统，而在闭环冷却塔中，可将冷却塔水引导经过一个热交换器盘管，所述热交换器盘管冷却单独的冷却流体流，所述冷却流体流又循环通过冷却系统。

在蒸发期间，水可能从冷却塔损失，且例如盐或其它溶解的固体等杂质可能浓缩于冷却塔内。冷却塔水的含有浓缩杂质的一部分可被吹除。为了考虑由于蒸发和吹除带来的水损失，可将补充水添加到冷却塔。因此，冷却塔可能消耗非常大量的水，在一些情况下每年消耗数百万加仑的水，且可能是工艺内最大的水消耗体之一。

附图说明

图1是采用热虹吸冷却器和开环冷却塔的冷却系统的实施例的示意图。

图2是图1所示的热虹吸冷却器的实施例的透视图。

图3是图1所示的热虹吸冷却器的实施例的示意图。

图4是采用热虹吸冷却器和开环冷却塔的冷却系统的另一实施例的示意图。

图5是采用热虹吸冷却器和闭环冷却塔的冷却系统的实施例的示意图。

图6是描绘用于操作热虹吸冷却器的方法的流程图。

图7是继续图6所示的用于操作热虹吸冷却器的方法的流程图。

图8是描绘可用以操作热虹吸冷却器的输入和输出的图表。

图9是采用干式排热系统和开关冷却塔的冷却系统的实施例的示意图。

图10是描绘用于操作干式排热系统的方法的流程图

图11是采用热虹吸冷却器和开环冷却塔的冷却系统的另一实施例的示意图。

具体实施方式

本发明是针对可在使用冷却塔的冷却系统中采用的热虹吸冷却器。如本文使用，术语“冷却塔”包含开环和闭环冷却塔，其通过使用环境空气的蒸发冷却来冷却例如水等流体。冷却塔可尤其有用于冷却工艺流体，原因在于与干式冷却相比，通过蒸发冷却可实现相对低的温度。此外，冷却塔可在确定系统布局时提供灵活性，因为冷却塔可位于远离工艺的地方，从而允许被冷却建筑或工艺附近的地产用于其它目的。然而，由于蒸发冷却，冷却塔可能消耗大量的水。为了节约水，可能期望结合冷却塔采用其它类型的冷却系统，尤其是在水供应短缺和/或昂贵的区域中。

因此，本发明是针对干式排热系统，例如热虹吸冷却器，其可用以在包含冷却塔的冷却系统中提供额外和/或替代的冷却。热虹吸冷却器可在冷却系统中位于冷却塔的上游且与冷却塔串联，且可在热虹吸冷却器比冷却塔操作起来更经济和/或资源更充足时操作。举例来说，当环境温度较低时，操作热虹吸冷却器来减少冷却塔的水消耗可为有益的。当环境温度较高时，可能期望操作冷却塔以提供可通过蒸发冷却实现的较低的工艺冷却流体温度。根据某些实施例，例如环境温度、电力成本、水成本、退出工艺热交换器的受加热冷却流体的温度以及进入工艺热交换器的冷却流体的所需温度等等因素可用来确定是操作热虹吸冷却器、操作冷却塔还是操作这两者。

在示范性布置中，热虹吸冷却器将包含壳管式蒸发器和空气冷却式冷凝器。冷却塔水可流过蒸发器的管道，且可将热传递到在蒸发器与空气冷却式冷凝器之间循环的冷冻剂。热虹吸冷却器可经设计以使系统内的压降最小，使得冷冻剂通过自然对流在蒸发器与冷凝器之间循环。如本文使用，术语“自然对流”意味着在无机械力的情况下，例如在无由泵或压缩机提供的机械力的情况下流体的循环。根据某些实施例，受加热冷冻剂的浮力以及空气冷却式冷凝器与蒸发器之间的高度差可提供用于通过自然对流来循环冷冻剂的驱动力。因为冷冻剂可使用自然对流来循环，所以冷凝器风扇及其电动机可为热虹吸冷却器中仅有的移动零件。因此，热虹吸冷却器与实施泵抽防冻剂冷却回路的传统干式冷却器相比时可具有相对低比率的能量消耗和维护。