[发明专利]水量最小化方法以及与蒸发冷却装置一起使用的设备

说明书

一种蒸发冷却系统，包括：主冷却单元，其利用流动通过主换热介质的冷却流体来冷却流经主换热介质的供气；排出管线以及相对于供气的流动方向布置在主冷却单元上游的辅助冷却单元。主冷却单元包括：供应管线，其用于将冷却流体供应到主换热介质；容器，其用于收集被供应到主换热介质的冷却流体；和泵，其用于使被收集在容器中的冷却流体再循环返回到供应管线。排出管线从主冷却单元排出再循环冷却流体的一部分。辅助冷却单元包括辅助换热介质，所述辅助换热介质接收从主冷却单元通过排出管线排出的冷却流体。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2014年9月10日提交的申请号为62/048,541的美国临时专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及利用热力学定律冷却流体的蒸发冷却系统、调节系统的改进。即，流体从液相改变为蒸汽相的变化能够因相位变化所涉及的蒸发热量而导致温度降低。

背景技术

在典型的蒸发冷却器中，原水(raw water)被供应到换热器或者再循环通过换热器并且通过从流过换热器的供气中提取热量而蒸发。最易获得的原水形式包括各种污染物，最常见的是溶解的盐和矿物质。在再循环蒸发冷却系统中，供应到换热器但是没有蒸发掉的过量水被收集在容器中，并且随后被泵送返回到换热器。随着水通过热交换而蒸发，溶解在原水中的矿物质和盐保留下来，从而随着水量的减少而积累浓度。将补给水供应到系统以补充已蒸发的水，但是盐和矿物质仍然保留，并且如果浓度过高，就有可能沉积在换热器上成为水垢。

为了缓解水垢的高浓度，使用水的大部分蒸发冷却装置都装有通向排水沟的排水装置以控制容器中的盐和矿物质的含量。确定有效排出量的技术各种各样并且众所周知。通常，排出量取决于给水中的矿物质污染物水平和水的化学性质，但是这会在从低达约占给水的10％(针对非常干净的水的情况)到高达约占给水的50％以上(在矿物质含量较高的情况下)的范围内有所变化。即使在利用化学处理扩展矿物质的溶解度的情况下，也仍然需要进行排出以用干净的水置换矿物质饱和的水，从而防止在蒸发处理中结垢。

图3给出了典型的直接蒸发式冷却器100的示意图。使用泵114使水或者另一种适当的冷却液体从容器110再循环通过供应管线112抵达分配器116。分配器116将供水均匀地分配到换热器例如蒸发垫118上。供气124通过蒸发垫，在此对供气进行冷却和加湿以作为冷却的空气126离开。从分配器116供给的水向下流动并且通过垫并且当其遇到温暖的供气124时蒸发。由阀120控制的排出流例如通过排出管线或者排水管线121从系统移除到排水沟122以控制水中的矿物质积聚。根据需要从水源128添加干净的补给水，以置换已蒸发和排出的水。补给水能够由设置在容器110中的浮阀或者其它的液位感测装置(未示出)进行控制。

图4示出了典型的间接蒸发式冷却器，在此情况下为流体冷却器200。流体冷却器200包括壳体202，所述壳体202具有进气口204和出气口206。用作容器的集液池210布置在壳体202的底部。换热器218布置在集液池210上方，所述换热器218具有流体入口218-1和流体出口218-2。使用泵214从集液池210通过供应管线212抽取水或者另一种合适的冷却剂。泵送的水被供应到喷头216，所述喷头216将水喷洒到换热器218上，以便从换热器带走热量。喷洒的水被收集在集液池210中。就像在直接蒸发式冷却器中一样，为了控制冷却水中的盐和矿物质的浓度，排出阀220设置在供应管线212中，以便通过排出管线221将冷却水排放到排水沟222。使用由马达经由带(belt)驱动的风扇230通过进气口204抽取空气并且通过出气口206送出空气。将待冷却的流体通过入口218-1供应到换热器218并且通过出口218-2排出。