[发明专利]聚合物盘管组件及其制备方法

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求于2013年4月4日提交的美国专利专利申请No.61/808608和2013年5月6日提交的美国专利专利申请No.61/819743的权益，其公开以整体引用的方式被并入本文。

关于联邦资助研发的声明

不适用。

参照缩微平片附录

不适用。

发明背景

本发明涉及一种盘管组件，该组件包括由合成聚合物材料而不是金属(例如镀锌钢或不锈钢)制成的管，在热交换装置(尤其是蒸发式热交换装置)中使用时，该盘管组件在下文中通常称作“聚合物盘管组件”。本发明还涉及一种制造该聚合物盘管组件的方法。本发明的其他方面也在下文中有所阐述。

聚合物盘管组件可被原始热交换设备(通常是但不限于冷却塔)的制造商使用，或者作为现有设备中的替换盘管组件来使用。它在作为现有设备的替换盘管组件来使用时尤其有用，因为聚合物盘管组件的重量显著地小于由镀锌钢或不锈钢制成的典型盘管组件的重量。为了便于说明，将参考冷却塔，虽然聚合物盘管组件可以与任何其他热交换装置一同使用，这些热交换装置中盘管组件用于通过盘管组件的管的内部流动的流体与在盘管组件的管的外部流动的炉体之间的间接热交换。本发明的盘管组件，可以在干湿冷却操作、闭环和开环操作的系统中使用。聚合物盘管组件可用于间接热交换系统中或与直接热传递介质一同使用，例如可为挡水杆、波纹合成聚合物板或任何其它类型的直接热传递介质的接触体。

在使用由盘管组件提供的间接传热的蒸发式热交换器中，盘管组件被安装于该装置的管道或外壳中，其中热交换流体，一般是液体(通常为水)和气体(常常是空气)，在外部流过盘管组件以冷却或冷凝在盘管组件的管的内部流动的传热流体。盘管组件(包括本发明的聚合物盘管组件)可以被安装在逆流蒸发式热交换器中，使得当空气通过盘管组件向外上、向外行进时，水通过盘管组件向下和向外流动。盘管组件(包括本发明的聚合物盘管组件)也可以被安装在横流蒸发式热交换器中，其中外部液体(通常是水)向下且向外流过盘管组件，而气体(通常为空气)在到达压力通风系统之前大致横向穿过盘管组件且在外部通过盘管组件，空气通常在压力通风系统离开装置的顶部。也可以在蒸发式热交换器中安装本发明的聚合物盘管组件，在该蒸发式热交换器中，外部的液体(通常是水)和气体(通常是空气)同时或并行地向下和向外流过盘管组件。在这些布置任一种中，盘管的管的外表面上的水的蒸发，通过热传导冷却盘管组件并通过对流冷却管内的内部传热流体。

水由配水管道和喷嘴喷洒或从水槽喷洒，水槽中的水在盘管组件的上方由于重力流动。水通常被收集在热交换器的底部的水池中且通常与补充水一同循环，由于配水系统的蒸发，补充水由合适的泵通过阀以公知的方式添加。空气可被感应地吸入到装置中并由排气风扇(通常是螺旋桨式风扇)在外部排出通过盘管组件，接着通常排出热交换器的顶部，或者空气可以由各种类型的风机(例如离心鼓风机)以强制通风的形式被在外部排出通过盘管组件。

盘管组件通常由横跨蒸发式热交换器的冷却腔或室的金属管制成，其中该管通常被布置成一组蜿蜒管，该蜿蜒管包括大致笔直部分(有时候称作段)，该大致笔直部分由管系中的弯头(有时候称作“弯曲部(bight)”，或者如在本申请中称作“回弯部”)连接在一起。盘管组件的蜿蜒管可在冷却塔的热交换部(具有在交错的竖直高度上的段)被紧密地包装，使得水和空气可在外部行进通过盘管组件，或者蜿蜒管可被布置成在相邻竖直管层的段之间具有一些水平间隔。在通常用于克服逆流和横流装置中的水的阻力而抽吸或迫使空气在外部穿过盘管组件的功率需求和可用于热传递的盘管组件中的管的表面积之间存在折衷，这取决于盘管组件中的管的尺寸、数量和间隔。

冷却塔是拒绝来自许多应用(诸如发电、食品加工及暖通空调装置)中使用的热的工艺水的热量的最有效设备。闭环流体冷却器通过管壁传递热量可以间接地拒绝来自管内部流动的热工艺水的热量到外部气流。通常，流体冷却器热交换器由出于防腐蚀(常常暴露于水喷雾)目的的镀锌钢制成。然而，镀锌涂层只在管的外侧。因此，来自不断充气的开放系统的循环水将快速地损害钢管的内部。出于这个原因，该开放系统中运行的流体冷却器需要使用更加昂贵的不锈钢盘管。