[发明专利]混合式流体冷却方法和装置

说明书

一种提供增强的热交换的混合式流体冷却器组件。该装置包括多个邻近地间隔开的阵列，每个阵列具有多个冷却导管以及直接热交换部分。此外，该装置包括空气流入口，空气流入口提供了接连地首先横穿直接热交换部分和然后横穿间接热交换部分的单股空气流涌流。

技术领域

本发明涉及利用热交换液体以及热交换气体的热交换器。更具体地，本发明涉及具有间接闭合回路蒸发式热交换器以及直接接触热交换器的混合式流体冷却器，该混合式流体冷却器用于排出由各种工业过程产生的大量的热。

背景技术

蒸发式热交换器广泛地用于许多应用中，在这些应用中需要对流体和/或气体进行冷却或冷凝，流体和/或气体必须保持与传递热的热交换介质不接触。例如，用于大型建筑物的空调系统采用蒸发式热交换器来执行冷却过程必不可少的一部分热交换。在这些系统中，建筑物内部的空气被迫通过含有冷却的制冷剂气体的盘管，从而将热从建筑物内部传递到制冷剂气体中。然后，将升温的制冷剂通过管道输送到建筑物的外部，其中必须从制冷剂除去余热，以便制冷剂气体可以被再次冷却并且使冷却过程继续。此外，例如化学生产、金属生产、塑料生产、食品加工、发电等工业过程产生必须被消散和/或处理的、常常通过使用蒸发式热交换器而被消散和/或处理的热。在所有需要消散或处理热的步骤的前述过程和许多其它过程中，已经采用了蒸发式热交换器。

蒸发式热交换过程的一般原理涉及：将被提取热的流体或气体流过具有外部表面的管道或导管，该外部表面被蒸发性液体(通常为水)连续地润湿。空气经过湿的管道循环以促进水的蒸发，并且需要用于蒸发水的蒸发热由管道内的流体或气体供应，从而产生排热。不蒸发的一部分冷却水被再循环，并且由蒸发引起的流体损失被补充。

传统的蒸发式热交换器目前广泛用于例如工厂综合体、化学加工厂、医院、公寓和/或公寓综合体、仓库和发电站这样的领域中。这些热交换器通常包括向上延伸的框架结构，该框架结构支撑形成盘管组件的管道阵列。空气通道由其内设置有盘管组件的支撑结构形成。通常在盘管组件的上方设置有喷洒部分，以将水向下喷洒到盘管组件的各个管道上。风扇被布置成以与向下流动的喷洒水成逆向流动的关系将空气吹入靠近风扇底部的空气通道并且向上进入管道之间。替代地，位于顶部的风扇可以在空气借助风扇排出之前通过热交换器抽吸空气。来自穿过盘管组件管道的流体或气体的热量通过管道壁传递到在管道之上所喷洒的水。当流动的空气与管道上的喷洒水接触时，一些喷洒水的部分蒸发随着热从喷洒水传递到空气而发生。然后，空气继续流动离开热交换器系统。剩余的未蒸发的喷洒水聚集在导管的底部并且以再循环的方式被泵送回喷洒部分并且从喷洒部分抽出。

用于改进上述热传递过程的目前做法包括增加热交换管道的表面面积。这可以通过尽可能地将管道“装填(packing)”成紧密的阵列而增加使用在蒸发式热交换器中的盘管组件管道的数量来实现，以使可用于热传递的管状表面最大化。紧密装填的盘管还增加了在相邻管道部段之间流动的空气的速度。空气和水之间产生的高的相对速度促进了蒸发，从而增强了热传递。

当前为增加热传递表面面积所采用的另一种做法是使用从管道的表面沿竖向方向向外延伸的紧密间隔的散热片(fins)。散热片通常由热传导材料构成，其中它们的作用是传导来自管道表面的热并提供用于热交换的附加表面面积。

此外，目前用于增加热交换的另一种方法是使用与盘管组件成竖向关系定位的呈飞溅式填充结构或膜式单元形式的直接热交换部分。

这些目前的做法会具有缺陷。例如，附加的管道的使用要求附加的盘管平面面积、连同使空气移动通过紧密装填的盘管组件而所需的增大的风扇马力，这增加了单位元成本以及操作成本。此外，在各个管道之间放置散热片可能使得热交换器更容易产生污垢和颗粒积聚。

因此，希望提供一种用于实现蒸发式热交换的方法和装置，该方法和装置可以提供提高的效率，或者不会不期望地增加单元尺寸、单元制造成本和/或单元操作成本。

发明内容