[发明专利]热交换装置及其方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种通过冷却剂或者制冷剂变成流体的方式来散热的热交换装置。

【背景技术】

通过使用冷却剂或者制冷剂变成流体的方式来散热的原理是众所周知，空调和工业冷凝塔就采用这一原理。空调系统中有一个蒸发器和冷凝器，该蒸发器将内部空气的热量传给制冷剂，该冷凝器续而将热量传给高温的户外。空气冷凝塔使用空气传递制冷剂中的热量。水冷制冷剂和水塔利用的也是蒸发制冷的原理。

本发明将详细描述关于冷却塔类型的热交换装置。不过，本发明应用于适当类型的热交换设备，该设备通过流体来降低冷却剂或制冷剂的温度。

工业冷却塔在工业生产中使用循环水。许多领域包括精炼厂、钢厂、石化生产、机械设备制造、电业和造纸业使用的设备或生产中都需要温度控制，上述温度控制都需要冷却水。冷却塔一般都设计为循环利用冷却高温水。冷却塔也经常被作为冷却系统在商业大厦内使用。

冷却塔通过水及其周围的空气引起了水分的部分蒸发来降低水的温度。该蒸发降低了水的温度。而包含了蒸发水的空气排放到大气层。蒸发水的蒸发留下了水中未被蒸发的盐以及其他化学物质。这些物质可能会导致腐蚀和结垢。为了控制这类化学品需要控制水提取或流出。新增水或补充水是必须的，这才能弥补蒸发所损失的水。通常考虑是尽量减少冷却塔的水损失。

有许多的办法和建议来减少冷却塔的水的消耗。现在已提出将流出的水循环返回到补充水内。还要通过一系列的过滤器，膜或类似的元件来除去水中的杂质。电导率控制器可用于自动控制出水。当导电性实在太高，自动流水装置通常会打开一个电磁阀来出水。

其他的办法，如集中对水的管理，如分流，把其他区的一个工业过程中的废水转变成补充水(净化视水质需要而定)。还可以监视系统中的热流，如果水温低于一定的值，可以提供旁通阀，使一些水绕过冷却塔。还有更多的例子，但都增加了操作和/或设备的成本。

因此，本发明在于提供一种热交换装置，其至少部分地解决上述缺点，或者为使用者提供一个有用的商业选择。

【发明内容】

本发明提供一种新式的热交换装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术：

根据本发明第一个例子，本发明提供一种把热量从冷却剂传递给循环系统中的流体的装置，该装置包括一个热交换区域，流体在此区域内流动并将热量从冷却剂传递给流体，以及一个为了循环该热交换区域的流体的循环回路，该流体在循环回路冷却后返回到热交换区域。

该流体可以是气体或者液体，最有代表性的分别是空气和水。该冷却剂设在冷凝器中，该冷凝器最有代表性的是水冷凝或者空气冷凝。当该流体是空气时，可减少甚至消除排放到空气中的污染物。最佳的是，该流体为空气，该冷却剂为水。

在热交换区域，热量从冷却剂传递给流体。其中冷却剂或流体的一种是气体，如空气；另一种冷却剂或流体是液体，例如水；冷却剂和流体通常密切接触。通常液体和气体的流动方向是逆流。此外，流体和液体是分开的，例如液体或冷却剂的其中一种可能会穿过冷却旋管，鳍片或类似物循环。

该冷却剂可以是任何适合的冷却剂和包括使用在空调系统中的制冷剂。在本案中，该冷却剂设在冷凝器中并通过流体散热。

该装置包括一用来循环流体来传递冷却剂热量的循环系统。该流体在循环系统内被冷却。冷却可使用任何合适的方法来完成。冷却可采用被动的方法，如通过使用热交换线圈，鳍片或类似物来将热量散发到大气中。最佳的方式是，该循环回路包括一个冷却装置。一个典型的冷却装置是冷凝线圈，还需要提供由制冷或从其他方法得来的冷水。当使用冷水冷却空气，采用的典型的方式是喷射到空气中，以便让冷水和空气更加密切地接触。

流体的冷却温度通常低于环境温度。在传统的冷却系统中，流体温度通常和环境温度一致。系统中的流体是空气，冷却剂是水，通过接触周围空气而蒸发冷却。所以，蒸发冷却的数量取决于空气温度。在较低的空气温度下，蒸发冷却减少，或者在强迫或诱导冷却下产生冷却。因此，首选的装置是让空气冷却到低于环境温度，包括优化诱导和/或强制冷却的方法。这些方法可能包括喷嘴的设计优化水滴的大小和/或喷雾在空气中运行的方向。

即使在温度低于周围温度，一些蒸发冷却也会发生。首选的冷却装置能充分的冷却至少冷却部分排气气流中的蒸发水。最佳方式是，所有在排气气流中的水被凝聚并作为冷却剂返回。