[发明专利]在热质交换接触装置内产生螺旋气流的薄片填充叠层

说明书

本发明是申请号为09/200,546的未审结美国专利申请的连续申请，该申请在本说明书中参考引用。

本发明涉及用于热交换装置或物质交换装置的液体和气体接触装置。具体地说，本发明涉及一种用于冷却塔的热交换或物质交换介质或软片包，其中作为液体-气体接触装置的冷却塔用于冷却传热流体。热交换介质和物质交换介质，或软片包材料一般相对流过材料的流体垂直定位，而空气流则被横向导向通过松散叠置或隔开的充填包，以与热交换和物质交换流体相互作用。软片包材料一般设置有控制流体流在流体进给设备和贮液槽之间流量的结构装置，其中流体进给设备设置于冷却塔的顶部，而贮液槽设置于冷却塔的下部，所述被控制的流体流的流量增加了流体与横向流动的空气或气体的接触时间。控制或抑制流体流的流量以增加与流动气体或流体的接触时间只能作为流体控制的一种参考手段。

为增加气体或空气与软片包材料中流体的接触表面，已经作出过各种不同的结构、材料和物理设置的尝试。这将提高热交换和物质交换的效率，从而提高热交换和物质交换设备(例如冷却塔)的效率。冷却塔的热效率与流过冷却塔的空气量、流过冷却塔的单位流体之流体-空气接触表面及靠近接触表面的空气流和水流的紊流程度有关。授权给Takeda的美国专利3,286999公开了一种在空气和流体之间形成更大的接触表面以增加冷却塔效率的技术方案。在该结构中，示出了穿过软片包的带状交错排列的波纹形肋条，该结构包括或不包括空带，但这两种设置都包括在波纹形表面之上延伸的中空的突出部分。这些薄片材料可以是具有特定带宽和沟槽倾角的聚氯乙烯。黏合剂将米粉(ricepowder)粘在软片包的表面上。该专利认为米粉或其它材料可充当湿润剂，以使水在薄片表面上扩散。此外，其还提出可通过向水中加入表面活化剂来提高表面润湿的程度。

授权给Kinney等人的美国专利4,548,766公开了一种用于横流水冷却塔的成型薄片，这种充填薄片具有重复的V形花纹，这种花纹在薄片的一个表面上为凸起，而在另一表面上则形成沟槽。热交换的改进是由突出部分之间的斜度、花纹的垂直高度、突出部分的横向斜度及相邻薄片之间的间隔产生的。W形的隔板沿相对的方向从每个薄片上突出，这些W形隔板具有互补的凹槽，以容纳隔板的支脚部分，从而保持相邻薄片之间所需的水平隔离关系。这些隔板是倾斜的，以形成最小的空气流接触表面。V形花纹以交变排列的倾斜凸起行和沟槽行的形式重复。但，也可以沿薄片相对两侧的铅直线设置环形沟槽，该环形沟槽可作为拆卸工具(knockout)使用，以容纳支承杆。相信W形隔板的使用将会通过消除充填材料所必需的粘接而有助于软片包在冷却塔内的装配。

授权给Munters的美国专利3,599,943公开了一种具有波纹形褶皱结构或折叠结构的接触充填材料制品。这种接触充填材料被垂直定位于薄层或薄片上，薄层或薄片是由在相邻层内相互交叉的褶皱形成的。所述的层可以是用加强物质(例如树脂)浸渍过的纤维素或石棉。这种交叉的褶皱相互容纳，以形成其宽度可沿水平和垂直方向连续变化的通道。这样就可以增加空气与水的接触，从而更有效地冷却水。类似地，授权给Norback等人的美国专利3,395,903公开了一种粘接在一起的充填材料部分。这种材料的波纹形薄片具有一预定角度的波纹，薄片在其边缘连接在一起，并且在波纹形层之间形成通道。

美国专利3,540,702示出了一种具有锯齿形波纹的薄片充填材料，这种材料沿多条横向穿过波纹的直线朝向其平面弯曲。多个薄片背靠背连接在一起，以使相邻板的弯曲部分沿相对的两个方向延伸，从而形成大流量的气体通道，并同时形成液体流动通道的槽纹。

授权给Carter等人的美国专利4,361,426公开了另一种倾斜沟槽状和波纹状的充填薄片。这种倾斜沟槽状的充填材料被隔开，并沿水平方向延伸，而且成波纹状垂直定位，同时通过模制倾斜的锯齿形沟槽而增加了其表面(强度)。这种材料增加了充填薄片露出的润湿表面面积，并在充填薄片之间的通道内产生空气的紊流。增加流量和表面面积的目的在于：增加空气与水的接触时间，从而增加充填材料的热性能。