專利名稱：蒸發(fā)式雙工逆熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)的發(fā)電，尤其涉及其中的熱交換器。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動機(jī)中，環(huán)境空氣在壓縮機(jī)中加壓并與燃料在燃燒室中混合以便產(chǎn)生熱的燃燒氣體。能量在渦輪機(jī)中從燃燒氣體中獲取，該渦輪機(jī)通過連接到壓縮機(jī)上的軸從而向壓縮機(jī)提供能量。輸出能量從向壓縮機(jī)供能的同一渦輪機(jī)獲取，或從設(shè)置在其下游的低壓渦輪機(jī)獲取。在典型的應(yīng)用中，輸出軸的能量可用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)。
渦輪機(jī)系統(tǒng)的效率在較大程度上基于空氣的高效壓縮，另外還基于用于產(chǎn)生燃燒氣體的與燃料混合的空氣的高效燃燒，由渦輪機(jī)從燃燒中獲取能量。從壓縮機(jī)排出的空氣由于其壓縮熱因而較熱，并且在進(jìn)入燃燒室時具有相應(yīng)的溫度、壓力、和密度。
各種形式的熱交換器在渦輪機(jī)領(lǐng)域是已知的。在一個示例中，已知作為熱回收器使用的熱交換器利用熱的燃燒氣體以便在用于燃燒室之前進(jìn)一步加熱被壓縮的空氣。以這種方式，來自渦輪機(jī)的其它廢熱再次引入到渦輪機(jī)循環(huán)中。
另外，已知的是將蒸氣噴射到燃燒氣體中，以便增加其質(zhì)量流量，從而增加渦輪機(jī)循環(huán)的總效率。然而，熱回收器和蒸氣噴射需要相應(yīng)的設(shè)備，并且這增加了渦輪機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。
在熱交換器的獨(dú)立發(fā)展中，蒸發(fā)式冷卻可用于可冷卻在空氣的濕球溫度之下的空氣并且在改進(jìn)的冷卻循環(huán)中達(dá)到其露點(diǎn)溫度。該Maisotsenko循環(huán)披露在不同專利中以不同結(jié)構(gòu)中，其中包括美國專利5453223、6497107、和6581402。對于該循環(huán)的其它信息可以在網(wǎng)站www.idalextechnologies.com上獲得。
因此，希望例如通過使用Maisotsenko循環(huán)的另一改進(jìn)以便在渦輪機(jī)循環(huán)中改進(jìn)熱交換器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
一種雙工交換器，其包括第一熱交換器和第二熱交換器，每一熱交換器包括主流道和配合使用的逆熱流道。第一逆熱流道與第一主流道連接以便接收被冷卻的主流體流。該第二逆熱流道也與第一主流道連接，以便使得該主流體流分流。蒸發(fā)用冷卻劑噴射到該第一逆熱流道中，并且蒸發(fā)用飽和液噴射到第二逆熱流道中。來自該初始為熱的主流體流的熱量在第一熱交換器中使得在第一逆熱流道中該冷卻劑蒸發(fā)，以便使得第一主流道中的主流體流自冷卻。來自被引導(dǎo)流經(jīng)第二主流道的熱的副流體流的熱量在第二逆熱流道中使得該飽和液蒸發(fā)，以便增加引導(dǎo)流經(jīng)其中的主流體流的質(zhì)量。


圖1是渦輪機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中的分流逆流式雙工熱交換器飽和器的示意圖。
圖2是依據(jù)用于高壓應(yīng)用場合的殼管式結(jié)構(gòu)的由圖1所示的雙工熱交換器飽和器的示意圖。
圖3是圖2所示的沿線3-3截取的下部熱交換器的截面圖。
圖4是圖2所示的雙工熱交換器的翅片管的立體圖。
圖5是代替實(shí)施例的包括兩個熱交換器的單殼式雙工熱交換器飽和器的示意圖。
圖6是依據(jù)另一實(shí)施例的圖1所示的飽和器的管板結(jié)構(gòu)的局部截面圖。
圖7是圖6所示的沿線6-6截取的飽和器的截面圖。
圖8是依據(jù)另一實(shí)施例的圖1所示的飽和器的波紋板結(jié)構(gòu)的局部截面圖。
圖9是圖8所示的沿線9-9截取的飽和器的截面圖。
圖10是圖8所示的沿線10-10截取的板式飽和器的一部分的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了燃?xì)鉁u輪機(jī)10，其包括串聯(lián)流動連通的多級壓縮機(jī)12、燃燒室14、和渦輪機(jī)16，它們可具有任何常規(guī)的結(jié)構(gòu)。環(huán)境空氣18在工作中在壓縮機(jī)中加壓，并且在燃燒室內(nèi)與燃料混合，以便產(chǎn)生向下游流向渦輪機(jī)的熱的燃燒氣體。
在渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片中從燃燒氣體中可獲取能量，轉(zhuǎn)子葉片支承在與軸連接的轉(zhuǎn)子盤上，通過軸可與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片連接以便向其供能，輸出功率可從高壓渦輪機(jī)獲得，或在另一常規(guī)結(jié)構(gòu)中從設(shè)置在其下游的且安裝在獨(dú)立的(未示出的)驅(qū)動軸上的低壓渦輪機(jī)獲得輸出功率。輸出功率可以用于任何適當(dāng)?shù)挠猛?，例如在典型的發(fā)電系統(tǒng)中向(未示出的)發(fā)電機(jī)供能。
如上所述，如圖1所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)的效率部分地基于環(huán)境空氣18的壓縮的效率、在燃燒室中空氣和燃料的燃燒的效率、另外還部分地基于在渦輪機(jī)中從燃燒氣體獲取能量的效率。提高如圖1所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)的總效率的一種方式是使得從壓縮機(jī)排出的加壓空氣18的質(zhì)量增加，以便增加引導(dǎo)經(jīng)過渦輪機(jī)的燃燒氣體20的質(zhì)量流量。
圖1示意性地示出了蒸發(fā)式雙工逆熱交換器或熱交換設(shè)備22，其構(gòu)造稱加濕器或飽和器，以便與渦輪機(jī)系統(tǒng)的部件一起使用，在工作中高效地將附加質(zhì)量引入到壓縮機(jī)排出氣體18中。更具體地說，雙工熱交換器是包括第一或主熱交換器24和與其一起使用的第二或副熱交換器26的部件的組件。
第一熱交換器包括第一主流道28，其用于從與其適當(dāng)連接的壓縮機(jī)接收示例形式為熱的加壓空氣18的主氣流。該第一熱交換器還包括與第一主流道38流體連通的第一逆熱流道(counterheat channel)30。
相應(yīng)的是，第二熱交換器26包括第二主流道32，其用于從與其適當(dāng)連接的渦輪機(jī)16接收示例形式為熱的燃燒氣體20的副流體流。該第二熱交換器還包括與第一熱交換器流體連通的第二逆熱流道34。
第一和第二逆熱流道以任何適當(dāng)?shù)姆绞綐?gòu)造成便于引導(dǎo)流動，該流動與在相應(yīng)的第一和第二主流道內(nèi)引導(dǎo)的主流動相反或逆流，以便在它們之間進(jìn)行熱交換。因此，通常通過以常規(guī)方式沿與主流動相反的任何適當(dāng)?shù)姆较蛞龑?dǎo)逆流來實(shí)現(xiàn)逆熱(counterheat)，并且通常是以蛇形方式相對于其呈傾斜的，其中具有相應(yīng)量的側(cè)向交叉流。在其它實(shí)施例中，逆熱可僅通過側(cè)向交叉流或通過其它形式的逆流引入。
在工作中用于將蒸發(fā)用流體38噴射到第一逆熱流道30中的裝置36設(shè)置在雙工熱交換器中。該噴射裝置可具有任何常規(guī)形式，以便適當(dāng)?shù)貙⒄舭l(fā)用流體噴射或分配或噴霧或芯吸到逆熱流道中，以便與其中的主氣流共同作用，這將在以下進(jìn)行詳細(xì)描述。在圖1所示的示例應(yīng)用中，可通過在其中引入水蒸氣來增加加壓空氣18的質(zhì)量，并且因此對于這種用途該蒸發(fā)用流體38可以簡單為水，以便以任何常規(guī)方式進(jìn)行噴射。
然而，雙工熱交換器可以用于其它各種應(yīng)用場合，其中需要進(jìn)行流體的冷卻，或者需要以不同的量使得一種流體進(jìn)入另一流體的飽和，并且因此蒸發(fā)用流體可以具有任何適當(dāng)?shù)男问?，其中包括對于與渦輪機(jī)循環(huán)相關(guān)的特定示例的石油液體或柴油燃料，也可使用其它的蒸發(fā)用流體。
通過適當(dāng)連接以使第二逆熱流道34與第一主流道28的排出端流體連通，從而使這兩個熱交換器彼此配合使用。以這種方式，初始為熱的主流體流18在第一主流道28內(nèi)開始自冷卻并且隨后輸送到在第二熱交換器中的第二逆熱流道34的入口端。
噴射裝置36還設(shè)置呈用于將附圖標(biāo)記38表示的公用蒸發(fā)用流體或飽和液噴射到第二逆熱流道34中，其方式與用于將蒸發(fā)用流體或冷卻劑噴射到第一逆熱流道中的方式相似。因?yàn)橥恢髁黧w流18被引導(dǎo)經(jīng)過逆熱流道30、34，所以在這兩個熱交換器中可使用相同的蒸發(fā)用流體38，以便用于相似的用途即在各階段提供主流體流的蒸發(fā)冷卻，以及在優(yōu)選實(shí)施例中在各階段中使其加濕和飽和以便在主流體流中達(dá)到完全飽和。
這兩個熱交換器在結(jié)構(gòu)和工作上是相似的，其均包括用于引導(dǎo)主流體流和副流體流從其經(jīng)過的主流道和逆熱流道。主流體流18在第一主流道38的排出端處分支，其中具有被引導(dǎo)到第二逆熱流道34的入口端的第一部分(優(yōu)選為主要部分)和被引導(dǎo)到第一逆熱流道30的入口端的主流體流分流的第二部分(優(yōu)選為次要部分)。主流體流分流隨后在兩個主流道28、32之外以逆熱方式流向其相對端。
在優(yōu)選實(shí)施例中，第二逆熱流道34接收來自第一主流道28的排出端的流體流，并且還連接成與第一逆熱流道30的排出端流體連通，以便接收主流體流的第二分流部分，從而在第二逆熱流道34的下游端附近與主流體流的第一分流部分再會合。該再會合的主流體流隨后從第二熱交換器26經(jīng)過其適當(dāng)?shù)某隹谂懦?，該出口連接成與渦輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒室14流體連通。
圖1所示的雙工熱交換器22可按使用共用熱交換器的常規(guī)形式的各種結(jié)構(gòu)來實(shí)施。例如，圖2示出了雙工熱交換器的第一實(shí)施例，其構(gòu)造成在殼管式結(jié)構(gòu)中用作分流逆流飽和器22以便與大致50個大氣壓的高壓壓縮機(jī)排出空氣18一起使用。圖2還以流程圖形式示出了利用該雙工熱交換器飽和器22以便通過蒸發(fā)用流體38使得熱的主氣流18飽和的示例方法，該蒸發(fā)用流體的示例形式是水。
主氣流18是來自所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)12的加壓排出空氣，由于在壓縮機(jī)中壓縮因此該空氣較熱。該主流體流可以常規(guī)氣體的形式，例如對于所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)而言的天然氣或氮?dú)?；或者可具有任何其它的化學(xué)成分，這些成分是用副流體使其飽和所希望的。
因此，熱的主氣流18最初被引導(dǎo)經(jīng)過第一熱交換器的第一主流道28以便在其中被冷卻。在主流道28的排出端，該主流體流分成兩個部分，以便流向相應(yīng)的第一和第二逆熱流道30、34。
在燃燒室14中產(chǎn)生的燃燒氣體20在其流經(jīng)渦輪機(jī)16之間仍然具有相當(dāng)大的熱量，并且可在飽和器22中加以利用。因此，較熱的副流體流20適當(dāng)?shù)貜臏u輪機(jī)16的排出端被引導(dǎo)到第二主流道32的入口端，以便用于加熱被引導(dǎo)流經(jīng)第二逆熱流道34的被冷卻的主流體流。
以通常的方式，第一主流道38以并聯(lián)流動方式靠近沿相反方向的第一逆熱流道30，即逆流流道30。并且，第二主流道32以并聯(lián)流動方式靠近沿相反方向的第二逆熱流道34，即逆流流道34。熱的流體流18、20被引導(dǎo)流經(jīng)兩個主流道，并且由主流體流分流蒸發(fā)式冷卻，該主流體流分流被引導(dǎo)流經(jīng)兩個逆流流道30、34，以便相應(yīng)地增大其溫度和濕度。
蒸發(fā)用冷卻劑38適當(dāng)?shù)乇粐娚涞降谝荒媪髁鞯?0中，以便借助流經(jīng)配合使用的第一主流道28的熱的主流體流從而進(jìn)行蒸發(fā)。因此，當(dāng)冷卻劑在該逆流流道中蒸發(fā)時，冷卻劑相應(yīng)地冷卻在主流道中的主流體流。并且，該蒸發(fā)的冷卻劑使得濕度加入到經(jīng)第一逆流流道排出的被冷卻的主流體流中，以便開始使其飽和。
同一的蒸發(fā)用流體38或飽和液相似地被適當(dāng)?shù)貒娚涞降诙媪髁鞯?4中，以便借助流經(jīng)第二主流道32的熱的副流體流從而進(jìn)行蒸發(fā)。因此，熱的副流體流20加熱在第二逆流流道34中的被預(yù)冷的副主流體流，并且該飽和液的蒸發(fā)用于進(jìn)一步對經(jīng)第二逆流流道排出的被加熱的該主流體流18進(jìn)行加濕或使其飽和。
同一主流體流18優(yōu)選為在第一主流道28的排出端處分流，以便高效地使用兩個熱交換器的兩個逆流流道30、34。例如，主流體流的總流量的大約三分之一被引導(dǎo)回流經(jīng)過第一逆流流道30，并且其余的三分之二的主流體流被引導(dǎo)回流經(jīng)過第二逆流流道34。
兩個主流體流分流獨(dú)立地被引導(dǎo)流經(jīng)兩個逆流流道30、34，這兩個主流體流分流將被不同地加熱并加濕，但是在第二熱交換器中的適當(dāng)位置將會合到一起。例如，來自第一逆流流道30的主流體流分流18從其出口端排出，以便進(jìn)入第二逆流流道34的中間階段或部段，以使獨(dú)立引導(dǎo)的主流體流分流的溫度和濕度大致匹配。
在圖2所示的下部或第一熱交換器24中，加壓空氣18在一端處進(jìn)入管側(cè)主流道并流向其相對端，同時借助在第一逆流流道中被加入到管的外側(cè)的水的蒸發(fā)使得加壓空氣在顯熱意義上被冷卻。被冷卻的加壓空氣的從第一主流道排出的第一部分排放到上部的或第二熱交換器26并且以逆流方式被引導(dǎo)流過第二主流道的管。焓濕圖分析顯示，在第一熱交換器中的空氣的溫度在顯熱意義上被冷卻并且朝向加壓空氣的露點(diǎn)溫度沿其中主流道的長度遞增地被冷卻。
理想的是，在第一熱交換器中的加壓空氣在顯熱意義上被冷卻，以便使其濕球溫度降低到流入的加壓空氣的露點(diǎn)溫度。當(dāng)該被冷卻的空氣的第二部分離開第一主流道并且暴露于噴射的水時，其朝向先前被冷卻的干空氣的濕球溫度被加濕。并且，當(dāng)空氣以逆流方式連續(xù)地流過第一主流道的外側(cè)時，該空氣被在主流道內(nèi)的空氣加熱，以便使得逆流空氣的露點(diǎn)溫度升高，以確保其飽和度。
圖2所示的上部或第二熱交換器接收來自下部熱交換器的兩個空氣流在第二逆流流道的入口端的一個空氣流和在其下游靠近該熱交換器的前端位于中間階段的另一個空氣流。該干冷卻的空氣流的離開第一主流道28的排出端的第一部分移動到上部熱交換器并且以逆流于熱的渦輪機(jī)廢氣的方式被引導(dǎo)，該渦輪機(jī)廢氣被引導(dǎo)流經(jīng)第二主流道32。
在第二逆流流道中冷的加壓空氣被用水噴射，以便使該空氣加濕或飽和，其方式與第一熱交換器的方式相似。熱的廢氣在第一主流道32中朝向在第二逆流流道34中的空氣的濕球溫度被冷卻。
在第二逆流流道34中的空氣的濕球溫度隨著其逆流于第一主流道32移動而增加，并且從副流體流20中吸收熱量且使得逆流空氣的濕度增加。在第二熱交換器中的預(yù)定位置處，來自第一逆流流道30的第二空氣流與第二逆流流道中的第一空氣流會合，并且會合到一起的主流體流逆流于熱的渦輪機(jī)廢氣移動，該渦輪機(jī)廢氣被引導(dǎo)流經(jīng)第二主流道32。
因此，主流體流18在第一主流道28中被蒸發(fā)式冷卻，以便朝向流入的主流體流的露點(diǎn)溫度使其濕球溫度下降。并且主流體流在第一逆流流道30中朝向被冷卻的主流體流的濕球溫度進(jìn)行加濕或使其飽和，該被冷卻的主流體流是從第一主流道28排出的。
相應(yīng)的，在第一逆流流道30中被冷卻的主流體流由在第一主流道28中的熱的主流體流加熱，以便使其露點(diǎn)溫度升高并使其中的主流體流飽和。
在該第二熱交換器中，蒸發(fā)用流體在第二逆流流道34中在主流體流中蒸發(fā)，并且由此使得在第二主流道中的副流體流朝向在第二逆流流道中的主流體流的濕球溫度冷卻。
隨著被冷卻的主流體流被引導(dǎo)流經(jīng)第二逆流流道34，該被冷卻的主流體流由在第二主流道32中的熱的副流體流加熱，以便增加其濕球溫度并且增加其濕度或飽和度。因此該主流體流按需要被加濕或使其飽和，以便增加其有效質(zhì)量并適當(dāng)?shù)貜娘柡推髋呕氐饺紵?4從而在其中進(jìn)行燃燒。主空氣流的附加質(zhì)量使得被引導(dǎo)流經(jīng)渦輪機(jī)16的燃燒氣體20的質(zhì)量流量增加，以便增加渦輪機(jī)系統(tǒng)的效率。
如上所述，圖1和2所示的流體噴射裝置36可具有任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，其中包括各種導(dǎo)管、噴嘴、和閥，以便控制被噴射到兩個熱交換器中的蒸發(fā)用流體的位置和流量。在一個實(shí)施例中，蒸發(fā)用流體可以僅沿開始階段或第二逆流流道34的長度進(jìn)行噴射，并且第二逆流流道的其余末端階段不進(jìn)行流體噴射，而且在第二主流道32的開始長度部分之上由具有最高溫度的副流體流進(jìn)行加熱。因此副流體流的熱量用于在其開始階段下游在第二逆流流道34中加給主流體流18或使得主流體流過熱。
相似地，蒸發(fā)用流體可僅沿第二逆流流道30的開始階段噴射，以便通過使用流經(jīng)第一主流道的熱的主流體流從而沿第一逆流流道的出口端使得主流體流分流過熱。
圖2-4示意性地示出了雙工熱交換器飽和器的一個實(shí)施例具體地構(gòu)造成用于高壓主流體流。該第一熱交換器24包括第一管組28，其共同地限定第一主流道，其中這些管支承在多個交替的第一擋板30中，該擋板共同地限定在下部殼體中圍繞該第一管的第一逆流流道。
相似地，該第二熱交換器26包括第二管組32，其共同地限定第二主流道。該第二管支承在多個交替的第二擋板34中，該擋板共同地限定在上部殼體中圍繞該第二管的第二逆流流道。
管-擋板式的熱交換器的各種結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域公知的，并且可以按上述方式組合，并且可進(jìn)行變型以便獲得在此所述的改進(jìn)的性能。
在圖2所示的實(shí)施例中，第一熱交換器24設(shè)置在第一管狀殼體40內(nèi)，并且第二熱交換器26相似地設(shè)置在另一或第二管狀殼體40內(nèi)，該第二管狀殼體具有相似的結(jié)構(gòu)并且與第一殼體間隔開。這兩個殼體提供雙隔板，在其間相應(yīng)地彼此分開為或分成兩個熱交換器24、26，以便在其間控制所需的流體流。例如，適當(dāng)?shù)膶?dǎo)管設(shè)置在兩個殼體之間，以便如上所述地從第一熱交換器向第二熱交換器獨(dú)立地引導(dǎo)第一干冷卻的主流體流分流和第二濕冷卻的主流體流分流。
如圖4所示，第一管28優(yōu)選為包括外槽或翅片42，以便增加用于蒸發(fā)用流體的潤濕性并增加其熱交換表面面積。相應(yīng)的第二熱交換器26的管32可與第一熱交換器的第一管相同并且相似地包括圍繞其的外翅片。以這種方式，可增大對于在兩個熱交換器中圍繞兩組主管28、32的流體蒸發(fā)的效率。
依據(jù)圖2所示的兩個殼體的結(jié)構(gòu)，第一熱交換器24在其前端包括第一入口44，以便接收主流體流18并向第一管28提供該主流體流。第一熱交換器在相對的后端還包括第一出口46，以便從第一管排出主流體流18的第一分流部分。第二出口48設(shè)置在該入口和第一熱交換器的第一出口之間，以便從第二逆流流道30排出主流體流的第二分流部分。
相應(yīng)的是，第二熱交換器26在其前端包括相應(yīng)的第一入口44，以便接收副流體流20并向第二管32提供該副流體流。相應(yīng)的第一出口46設(shè)置在第一熱交換器的后端，以便從第二管32排出作為較冷的廢流體的副流體流20。
相應(yīng)的第二出口48還設(shè)置在第二熱交換器中靠近其第一入口44，以便使得飽和的主流體流18從第二逆流流道34回排到圖1所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒室。第二熱交換器還包括靠近其第一出口46的第二入口50，以便從第一熱交換器的相應(yīng)的第一出口46接收主流體流的第一部分。
為了實(shí)現(xiàn)第一和第二熱交換器的配合使用，第二熱交換器26還包括靠近其第一入口44的第三入口52，以便從第一熱交換器24的相應(yīng)的第二出口48接收主流體流的第二部分。
這兩個熱交換器的各種入口和出口與通常的逆流式熱交換器一樣使得其可獨(dú)立工作，通過其間的附加的配合使用，可首先地冷卻熱的主流體流，使得初始干冷卻的流體流分流，并且隨后在這兩個熱交換器中加入質(zhì)量或水分。因此，主流體流由主流體流和副流體流重新加熱并且從第二熱交換器排出，主流體流的質(zhì)量借助使其飽和而增加，以便提高所述渦輪機(jī)系統(tǒng)的工作效率。
圖5示出了雙工熱交換器飽和器的替代實(shí)施例，其以附圖標(biāo)記22B表示，其中兩個熱交換器24、26設(shè)置在共用的管狀殼體40內(nèi)，其中附加的隔板40b將該殼體分成兩個用于熱交換器的相應(yīng)的隔室。圖2所示的兩個熱交換器的各個部件相似地引入到圖5所示的單殼體飽和器中，相應(yīng)的入口和出口以圖2所示的相似方式互連，以便提供配合使用的兩主流道28、32和兩個逆流流道30、34。
因此，圖5所示的單殼體的熱交換器的實(shí)施例在功能上與圖2所示的雙殼體的熱交換器的實(shí)施例等同，這兩者在圖1中均示意性地示出了。應(yīng)當(dāng)注意，過量的蒸發(fā)用流體例如水可噴射到第一熱交換器中并且其本身被冷卻，該水在第一管28的排出端附近是最冷的。
因此，第一熱交換器還包括一個或多個水出口54，以便排出過量的水，最冷的過量水在整個循環(huán)中被適當(dāng)?shù)卦偈褂?，例如噴射到熱交換器的逆流流道中。第二熱交換器26還包括一個或多個水出口54，以便從其中排出過量的蒸發(fā)用流體。雙殼體的飽和器結(jié)構(gòu)先前引入到兩個臨時專利申請中。以下對其特征再進(jìn)行描述。
圖2所示的雙殼管式的加濕器或飽和器利用了涉及在顯熱意義上冷卻氣體并隨后使得液體蒸發(fā)到該被冷卻的氣體流中的熱力學(xué)原理。為了更好地描述該過程，將被冷卻的氣體認(rèn)為是熱的加壓產(chǎn)品空氣18，而將被蒸發(fā)的液體認(rèn)為是水38。
該管式加濕器包含兩個殼管式的熱交換器下部熱交換器24和頂部熱交換器26。下部熱交換器24包括設(shè)置在管板與在相對端處的完全擋板之間的長和短管28，附加的部分擋板30設(shè)置其間，還包括用于加壓產(chǎn)品空氣18的入口44。
長管的前端固定在管板中并且其后端固定在完全擋板中，該長管排出產(chǎn)品空氣的第一部分。短管的前端固定在管板中并且其后端安裝成沒有完全擋板，以便形成逆流暗腔，以便在其中輸送加壓的產(chǎn)品空氣18的第二部分。最終，該第二部分經(jīng)由前導(dǎo)管引導(dǎo)到頂部熱交換器26。并且，主流體流18的第一部分從下部熱交換器24經(jīng)由后導(dǎo)管引導(dǎo)到頂部熱交換器26。
頂部熱交換器26只包括長管，其布置在兩個管板之間。頂部熱交換器還包括在相對端處的用于煙氣的入口44和出口46，以及用于加壓的產(chǎn)品空氣18的另一出口48。
所有管28、32具有外側(cè)孔或帶槽表面42，其由水38潤濕。兩個熱交換器24、26還包含水托盤、供應(yīng)器、入口、出口、和擋板，以便在管之間的開放空間中穩(wěn)定地分配主空氣流。
在下部熱交換器24中，熱的加壓產(chǎn)品空氣18進(jìn)入管28并流向其相對端，同時在顯熱意義上被冷卻。該被冷卻的空氣的第一部分隨后直接經(jīng)由后導(dǎo)管流向頂部熱交換器26。該被冷卻的加壓空氣的第二部分排放到在開放短管的后端處的逆流暗腔中并且以逆流方式被引導(dǎo)流過這些管。
水38由水供應(yīng)器進(jìn)行分配并且噴霧到空氣的第二部分中，并且還在暗腔中潤濕長管和短管28的外側(cè)多孔表面。這使得加壓的產(chǎn)品空氣沿管的長度借助水蒸發(fā)到第二空氣部分中從而被連續(xù)冷卻。焓濕圖分析顯示，在管28中加壓的產(chǎn)品空氣的溫度在顯熱意義上減低并且沿管長度朝向其露點(diǎn)溫度遞增地下降。
這是如此實(shí)現(xiàn)的，即在下部熱交換器24的逆流暗腔中第二空氣部分在顯熱意義上冷卻到更低的濕球溫度，其理想地等于流入空氣的露點(diǎn)溫度。當(dāng)?shù)诙諝獠糠掷^續(xù)在暗腔中行進(jìn)并以逆流方式流過管28的潤濕的外側(cè)多孔表面時，第二空氣部分由在管28中經(jīng)過的加壓的產(chǎn)品空氣被加熱，以便該第二空氣部分的濕球溫度升高并且確保該第二空氣部分處于飽和。
頂部熱交換器26接收來自下部熱交換器的主流體流的兩個分流部分，每一分流部分在每一端附近。干冷卻的空氣的從下部熱交換器24離開管28的第一部分經(jīng)由后導(dǎo)管移動到頂部熱交換器26并隨后被引導(dǎo)成逆流于熱的煙氣20，該煙氣在頂部熱交換器的管32內(nèi)流過。干冷卻的加壓空氣的該第一部分在下部熱交換器24具有加入的水以使該部分被加濕，并且使得頂部熱交換器26的管32中的煙氣20冷卻到沿管32的潤濕的外側(cè)多孔表面的該第一空氣部分的濕球溫度。
隨著空氣流經(jīng)管32以便從管內(nèi)的煙氣20吸收熱量并增大該空氣的絕對濕度時，該第一空氣部分的濕球溫度增高。在某一預(yù)定位置，第二空氣部分經(jīng)由前導(dǎo)管進(jìn)入頂部熱交換器以便與第一空氣部分會合。隨后空氣的該第一和該第二部分逆流于來自渦輪機(jī)的煙氣20一起移動。最終，熱的飽和的加壓產(chǎn)品空氣18經(jīng)由出口48被引導(dǎo)到燃燒室。
所希望的是，對該加壓產(chǎn)品空氣加入熱量或使其過熱，并且在頂部熱交換器的管32的潤濕的外側(cè)多孔表面的一部分中在不噴射水的位置防止任何進(jìn)一步的加濕，而僅僅是加入熱量。在加壓產(chǎn)品空氣在下部熱交換器的管28內(nèi)被冷卻的同時，過量的水在開放的短管的后端附近也被冷卻到圍繞其的空氣的濕球溫度。因此在短管的后端附近的水是最冷的。
因此，所希望的是，具有多個水入口和出口，以便最冷的水可用于冷卻例如燃?xì)鉁u輪機(jī)的多級壓縮機(jī)的中間冷卻器。附加的水入口是所希望的，以便有助于在頂部熱交換器中調(diào)節(jié)過熱的量。
加壓的氣體燃料或天然氣通常具有比加壓的產(chǎn)品空氣18更低的水蒸氣壓力并且因此在相同的溫度下具有低于加壓的產(chǎn)品空氣18的溫度。這意味著氣體燃料還可在更低的溫度下吸收水蒸氣。當(dāng)使用加壓的氣體燃料代替加壓的產(chǎn)品空氣作為加濕器22中的主氣流18時，水38可蒸發(fā)到該氣體燃料中，來自煙氣廢氣20的廢熱可用于增強(qiáng)高的蒸發(fā)率。
如果加壓的氣體燃料的露點(diǎn)溫度降低到低于200°F，則在煙氣中的水蒸氣可以依據(jù)該煙氣的濕度開始冷凝出來。這提供了煙氣廢氣的顯熱和潛熱形式的附加的廢熱回收。
雙殼管式傳熱和傳質(zhì)交換器或飽和器22與已知設(shè)備相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中包括1.不需要在壓縮熱交換器之后用冷水冷卻在進(jìn)入飽和器之前來自飽和器的該加壓的空氣；2.在頂部熱交換器中不需要包括功能為熱回收器的裝置；3.不需要不能使空氣完全飽和并取決于熱交換器的加濕塔；4.不需要鍋爐以便更好低加濕該加壓空氣；5.只有可獲得的熱量限制該加壓空氣的加濕；6.加壓空氣的加濕和用廢氣來使該空氣過熱的控制簡單地通過進(jìn)入頂部熱交換器的殼側(cè)的水的量和位置來實(shí)現(xiàn)；高壓空氣和水蒸氣混合物的特性不是已知，由此在現(xiàn)有的設(shè)備的確定尺寸和結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了問題；由于加濕器22可以通過其結(jié)構(gòu)進(jìn)行自調(diào)節(jié)并且可容易地調(diào)節(jié)成任何所需的狀態(tài)，因此對于加濕器，情況不是如此；7.如果需要，冷卻水可從下部熱交換器的冷水出口抽??；8.由于在設(shè)備中經(jīng)過的較少的部件，因此壓降較??；9.由于在管的外側(cè)上進(jìn)行蒸發(fā)而獲得更高的傳熱率，因此需要更小的表面面積；10.由于管壁溫度變?yōu)橹車諝獾臐袂驕囟?，因此溫度差更大?1.初始成本和運(yùn)行成本更低；12.在多種類型的設(shè)備中已經(jīng)較好地證明了該構(gòu)思；13.對于殼管式熱交換器，清晰的且嚴(yán)格證明的傳熱和傳質(zhì)計算可用于確定尺寸；和14.板式熱交換器也可使用同一構(gòu)思。
在圖6-10中示意性地示出了板式雙工熱交換器的示例。分流逆流板式飽和器在圖6和7中由附圖標(biāo)記22C表示。上述的第一和第二熱交換器24、26結(jié)合到適當(dāng)安裝在箱式殼體或框架58中的共用疊置薄板56中。
每一板包括與其成一體的第一管組28，其共同地限定第一熱交換器的第一主流道；并且第一逆流流道30限定在第一管28外側(cè)的板的相應(yīng)部分之間。
相似地，每一板包括與其成一體的第二管組32，其共同地限定第二熱交換器的第二主流道；并且第二逆流流道34限定在第二管外側(cè)的板的相應(yīng)部分之間。
如圖7所示，第一管28和第二管32可以以任何常規(guī)的方式一體地形成板中并且突伸到側(cè)向限定在疊置板之間的相應(yīng)逆流流道30、34中。
如圖6所示，在每一板中第一管28在板的前端處具有共用的入口44，并且在該板的相對端處具有分開的出口46，優(yōu)選的是未達(dá)到相對端即終止，以便提供共用的兩個逆流流道30、34流體連通。在每一板中第二管32也在板的前端處具有共用的入口44，并且在該板的相對端處具有共用的出口46。
以這樣的方式，當(dāng)副流體流20流經(jīng)該箱體的上部時，副流體流20完全地被包含在第二主流道32內(nèi)。主氣流18被引導(dǎo)流經(jīng)第一主流道28并且在其后端處排入到限定兩個逆流流道30、34的疊置板之間的空間中。從疊置的第一主流道28中排出的冷的干主流體流隨后以逆流方式在板之間回流到板的前端，以便經(jīng)該殼體中的共用出口48排出。
圖6和7所示的疊置板56還包括可選擇的隔板或密封件40c，其將第一和第二管組28、32彼此分開。該隔板還使得第一和第二逆流流道30、34至少部分地在疊置板之間彼此分開。
如圖6所示，隔板使得在隔板的后端處從第一管28排出的干冷的主流體流18進(jìn)行分流，以便流經(jīng)兩個逆流流道30、34。這兩個逆流流道在隔板40c的前端處會合，以便經(jīng)共用的出口48排出該會合的且飽和的主流體流。
用于將蒸發(fā)用流體38噴射到兩個逆流流道30、34中的裝置36可以適當(dāng)構(gòu)造成便于板結(jié)構(gòu)，以便在相鄰板之間和在其相應(yīng)的一體管28、32的外側(cè)噴射該流體。
在此披露的各個實(shí)施例中，引導(dǎo)流經(jīng)這兩個熱交換器的主氣流的速度與實(shí)際上在任何適當(dāng)位置噴射的蒸發(fā)用流體相當(dāng)，其中該流體快速地分散到快速移動的主流體流中。
圖8-10示出了構(gòu)造成為由附圖標(biāo)記22E表示的分流逆流式飽和器的雙工熱交換器的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，兩個熱交換器24、26包括疊置的交替的第一和第二板60、62，其適當(dāng)?shù)匕惭b在由相對的端板限定的框架58內(nèi)，端板由拉緊螺栓連接。每一板包括在其相應(yīng)側(cè)上的間隔件或密封件64，其共同地限定在交替成對的板之間的第一和第二主流道28、32。
相應(yīng)的，第一和第二逆流流道30、34限定在不同交替成對的板之間位于每一疊置板的相對側(cè)面上。以這樣的方式，兩個干側(cè)主流道28、32設(shè)置在兩個板之間，并且兩個濕側(cè)逆流流道30、34設(shè)置在鄰接的兩個板之間，并且該序列在疊置結(jié)構(gòu)中在板之間交替。
如圖8所示，每一第一板60還包括在其前端的入口孔44，以便引導(dǎo)主氣流18進(jìn)入第一主流道28。該第一板還包括在其相對的后端的出口孔或傳遞孔46，以便從第一主流道28排出主流體流。因?yàn)槌隹诳?6延伸穿過該板，所以其提供了與第一和第二逆流流道30、34的直接流體連通，第一和第二逆流流道30、34設(shè)置在相應(yīng)主流道28、32的背側(cè)上。
第一板還包括在其前端的另一入口44，以便將副流體流20引入到第二主流道32中。并且，另一出口孔46設(shè)置第一板的后端以便從第二主流道排出副流體流。
相應(yīng)的，在圖8中所示的每一第二板62在其前端包括相應(yīng)的出口孔48，以便向兩個逆流流道30、34提供共用的出口。
如圖8和10所示，兩個板60、62還包括互補(bǔ)的人字形波紋66，其彼此鄰接，并且圍繞周邊密封件68以便進(jìn)一步在板的相應(yīng)側(cè)面之間限定第一和第二主流道28、32，并且在該板的相對側(cè)面上限定配合使用的第一和第二逆流流道30、34，其中主流道和逆流流道在疊置板之間交替。
波紋板式熱交換器是常規(guī)的并且可適當(dāng)?shù)刈冃停⑶铱蓸?gòu)造成便于以圖1所示的方式引入配合使用的兩個熱交換器。波紋66局部地形成在其它部分是薄且平的板60、62上，以便在平部分內(nèi)限定不同的熱交換器24、26。間隔件和周邊密封件64、68位于平部分上，以便密封該熱交換器的邊界。
如圖8-10所示，主空氣流18適當(dāng)?shù)乇黄叫幸龑?dǎo)流經(jīng)在交替板之間的第一主流道28，并且經(jīng)其后部出口孔46排出到鄰接板之間的空間中。這些空間包括兩個逆流流道30、34，經(jīng)過該逆流流道該主流體流被引導(dǎo)回到板的前端。
相應(yīng)的，熱的副流體流被平行引導(dǎo)流經(jīng)在交替板之間的第二主流道32，并且經(jīng)后部出口孔46排出。
冷卻劑和飽和液噴射裝置36適當(dāng)?shù)匾氲蒋B置板結(jié)構(gòu)中，以便在第一板60中的后出口46的下游將共用的蒸發(fā)用流體38噴射到第一和第二逆流流道30、34中，在該處該出口使得第一主流道28與第一和第二逆流流道30、34連接。以這種方式，蒸發(fā)用流體噴射到兩個逆流流道中，以便在兩個主流道28、32中提供主流體流和副流體流的蒸發(fā)式冷卻。
如果需要，圖8所示的適當(dāng)短隔板密封件40e可至少部分地設(shè)置在疊置的第一和第二板60、62之間，與間隔密封件64相對，以便分開相應(yīng)的第一和第二逆流流道30、34。以這樣的方式，主氣流在這兩個逆流流道的共用入口端處分流，以便沿其使得逆流分開并在板的前端處在從多個板中的共用出口孔48排出之前會合。
圖8-10所示的人字形波紋66在每一板的兩個側(cè)上是相同的，但是對于兩個類型的板60、62而言具有不同且互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)。以這樣的方式，它們可以疊置在一起并且進(jìn)行密封以便在其間限定不同的流動路徑；在抵靠或鄰接的重疊波紋之間流體流沿蛇形路徑流動。
用于該板的相應(yīng)的出口和入口以常規(guī)方式由其中的相應(yīng)孔和板間的密封件以及其中的阻擋部分來限定。第一板60具有四個用于流動控制的主動孔，并且第二板62具有二個用于流動控制的主動孔；只有第一主流道28的后出口46對于疊置板共用的，以便在內(nèi)部將主流體流18供應(yīng)到在交替板之間形成兩個逆流流道30、34。
因此，兩個板60、62在其間共同地具有五個主動孔，它們以相應(yīng)的對準(zhǔn)方式同樣地定位在整個疊置板中，以便提供經(jīng)過其中的連續(xù)的入口、出口、和傳遞流動路徑或總管。
以這樣的方式，兩個入口導(dǎo)管可設(shè)置在一個端板58中，如圖8-10所示，以便分開地將進(jìn)入的主流體流和副流體流18、20僅供應(yīng)給每一板的第一和第二主流道28、32。適當(dāng)?shù)陌彘g密封件限定該進(jìn)入的流動，并且防止這些流體流的進(jìn)入流動流向第一和第二逆流流道30、34。
第一主流道28的后出口孔46還限定對于第一和第二逆流流道30、34而言共用的入口，并且這些傳送孔借助周邊密封件68通過疊置板和邊界進(jìn)行對準(zhǔn)，以便包含在疊置板內(nèi)的流動。
并且，兩個出口導(dǎo)管可設(shè)置在相對的端板58中，以便從由適當(dāng)?shù)陌彘g密封件限定的相應(yīng)的逆流流道34和第二主流道32中隔離地排出主流體流和副流體流。
如上所述，圖1示出了形式為分流式逆流飽和器的蒸發(fā)式雙工逆熱交換器以及其中的配合使用的兩個熱交換器的示意圖。主氣流在主流道中借助在配合使用的逆流流道中的流體的蒸發(fā)從而在顯熱意義上被冷卻。冷卻的干的主流體流隨后分流，以便經(jīng)第一熱交換器以及第二熱交換器逆流返回。熱的副流體流被引導(dǎo)流經(jīng)第二熱交換器的主流道，以便使得在相應(yīng)逆流流道中的流體蒸發(fā)，從而使得先前被冷卻的干的主流體流加濕或飽和。該主流體流隨后從飽和器中排出，以便用于任何適當(dāng)?shù)挠猛?，例如將質(zhì)量加入到所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)中的燃燒過程中。
圖2-10示出了蒸發(fā)式雙工逆熱交換器特別地以圖1所示的方式進(jìn)行配合使用的各種形式。常規(guī)熱交換器的任何形式包括殼管式和板式結(jié)構(gòu)均可以進(jìn)行構(gòu)形和變型，以便用于圖1所示的方式。圖2-10僅示出了用于實(shí)現(xiàn)如上所述的改進(jìn)分流式逆流結(jié)構(gòu)的其它常規(guī)熱交換器的各種示例形式。
分流式逆流飽和器可構(gòu)造成便于用于任何其它的應(yīng)用，其中所希望的是使得一種流體在另一流體中飽和。并且蒸發(fā)式雙工逆熱交換器可構(gòu)造成和用于其它的應(yīng)用，以便有利的使用飽和的主流體流、或冷卻的副流體流、或冷卻的蒸發(fā)用流體的冷凝液體。
盡管在此本發(fā)明參照優(yōu)選實(shí)施例和示例進(jìn)行描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可進(jìn)行其它的變型，因此這些變型仍然是本發(fā)明要求保護(hù)的。
權(quán)利要求
1.一種雙工交換器，其包括第一熱交換器，其包括第一主流道和與其以流體連通方式連接的第一逆熱流道；第二熱交換器，其包括第二主流道和與該第一熱交換器以流體連通方式連接的第二逆熱流道；和用于將蒸發(fā)用冷卻劑噴射到該第一逆熱流道中的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的雙工交換器，其特征在于，該第二逆熱流道與該第一主流道以流體連通方式連接。
3.如權(quán)利要求2所述的雙工交換器，其特征在于，還包括用于將蒸發(fā)用飽和液噴射到該第二逆熱流道中的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的雙工交換器，其特征在于，該第二逆熱流道還與該第一逆熱流道以流體連通方式連接。
5.一種使用如權(quán)利要求4所述的雙工交換器的方法，其包括引導(dǎo)熱的主氣流流經(jīng)該第一主流道；使該主流體流分流到該第一和該第二逆熱流道中；將該蒸發(fā)用冷卻劑噴射到該第一逆熱流道中，以便借助流經(jīng)該第一主流道的該熱的主流體流從而蒸發(fā)，并且由此冷卻在其中的該主流體流；引導(dǎo)熱的副流體流流經(jīng)該第二主流道，以便在該第二逆熱流道中加熱該被冷卻的主流體流；和將該蒸發(fā)用飽和液噴射到該第二逆熱流道中，以便借助流經(jīng)該第二主流道的該熱的副流體流從而蒸發(fā)，并且由此使得經(jīng)該第二逆熱流道排出的該主流體流飽和。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括將來自該第一逆熱流道的該主流體流排入到該第二逆熱流道的中間階段中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括將該蒸發(fā)用飽和液沿該第二逆熱流道的初始階段噴射；和通過使用來自流經(jīng)該第二主流道的該副流體流的熱量，在該初始階段的下游在該第二逆熱流道中使得該主流體流過熱。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括將該蒸發(fā)用冷卻劑沿該第一逆熱流道的初始階段噴射；和通過使用來自流經(jīng)該第一主流道的該主流體流的熱量，在該初始階段的下游在該第一逆熱流道中使得該主流體流過熱。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括將過量的蒸發(fā)用冷卻劑噴射到該第一逆熱流道中以便冷卻，并且從該第一熱交換器中排出所述被冷卻的過量的蒸發(fā)用冷卻劑。
10.如權(quán)利要求4所述的雙工交換器，其特征在于，該第一熱交換器包括成組的第一管，其共同地限定支承在多個交替的第一擋板中的該第一主流道，該第一擋板共同地限定圍繞該第一管的該第一逆熱流道；和該第二熱交換器包括成組的第二管，其共同地限定支承在多個第二擋板中的該第二主流道，該第二擋板共同地限定圍繞該第二管的該第二逆熱流道。
11.如權(quán)利要求10所述的雙工交換器，其特征在于，還包括將該第一和該第二熱交換器分開以便控制其間的流動的隔板。
12.如權(quán)利要求11所述的雙工交換器，其特征在于，該第一熱交換器設(shè)置在第一管狀殼體內(nèi)，該第二熱交換器設(shè)置在第二管狀殼體內(nèi)，并且所述殼體在其間提供雙隔板。
13.如權(quán)利要求11所述的雙工交換器，其特征在于，該第一和該第二熱交換器設(shè)置在共用的管狀殼體內(nèi)，并且該隔板將該殼體分成用于所述熱交換器的兩個對應(yīng)的隔室。
14.如權(quán)利要求11所述的雙工交換器，其特征在于，該第一和第二管包括外翅片，以便增加對于該蒸發(fā)用冷卻劑和飽和液的潤濕的表面面積。
15.如權(quán)利要求11所述的雙工交換器，其特征在于，該第一熱交換器在前端處包括第一入口，以便向該第一管提供該主流體流，并在相對的后端處包括第一出口，以便從該第一管排出該主流體流的第一部分，并且還包括設(shè)置在該第一入口和該第一出口之間的第二出口，以便從該第一逆熱流道排出該主流體流的第二部分；以及該第二熱交換器在前端處包括第一入口，以便向該第二管提供該副流體流，并在相對的后端處包括第一出口，以便從該第二管排出該副流體流，并且還包括靠近所述其第一入口的第二出口，以便從該第二逆熱流道排出該主流體流，以及靠近所述其第一出口的第二入口，以便接收來自該第一熱交換器的該第一出口的該主流體流的該第一部分。
16.如權(quán)利要求15所述的雙工交換器，其特征在于，該第二熱交換器還包括靠近所述其第一入口的第三入口，以便接收來自該第一熱交換器的該第二出口的該主流體流的該第二部分。
17.如權(quán)利要求4所述的雙工交換器，其特征在于，該第一和該第二熱交換器包括共用的疊置板；每一所述板包括與其成一體的成組的第一管，該第一管共同限定該第一主流道，并且該第一逆熱流道限定在該第一管外側(cè)位于所述板之間；和每一所述板還包括與其成一體的成組的第二管，該第二管相應(yīng)地限定該第二主流道，并且該第二逆熱流道限定在該第二管外側(cè)位于所述板之間。
18.如權(quán)利要求17所述的雙工交換器，其特征在于，該第一管在該板的前端具有共用入口并且在該板的相對端具有分開的出口，以便在所述板之間提供與該第一和該第二逆熱流道的流體連通；和該第二管在該板的前端具有共用入口并且在該板的后端具有共用出口。
19.如權(quán)利要求18所述的雙工交換器，其特征在于，還包括隔板，該隔板使得所述成組的第一管和第二管彼此分開，并且還在所述板之間使得該第一和該第二逆熱流道分開。
20.如權(quán)利要求19所述的雙工交換器，其特征在于，該冷卻劑和飽和液的噴射裝置構(gòu)造成便于在所述板之間在該第一管和第二管外側(cè)將所述冷卻劑和飽和液噴射到其中。
21.如權(quán)利要求4所述的雙工交換器，其特征在于，該第一和該第二熱交換器包括疊置的交替的第一板和第二板；每一所述板包括間隔件，其在交替成對的所述板之間共同地限定該第一和第二主流道，并且該第一和第二逆熱流道限定在所述不同的交替成對板之間；每一所述第一板在前端還包括用于該第一主流道的入口，并且在相對后端包括用于該第一主流道的出口，其設(shè)置成與該第一和該第二逆熱流道流體連通，并且在該前端還包括用于該第二主流道的另一入口，并且在該后端包括用于該第二主流道的另一出口；和每一第二板在前端還包括用于該第一和第二逆熱流道的出口。
22.如權(quán)利要求21所述的雙工交換器，其特征在于，該第一和第二板還包括在周圍的周邊密封件內(nèi)彼此鄰接的互補(bǔ)波紋，以便在所述交替板之間進(jìn)一步限定該第一和第二主流道和該第一和第二逆熱流道。
23.如權(quán)利要求21所述的雙工交換器，其特征在于，該冷卻劑和飽和液噴射裝置共同地將冷卻和飽和流體在該第一板的該出口的下游噴射到該第一和第二逆熱流道，該第一板使得該第一主流道與該第一和第二逆熱流道連接。
24.如權(quán)利要求23所述的雙工交換器，其特征在于，還包括至少部分地設(shè)置該第一和第二板之間以便分開該第一和第二逆熱流道的隔板密封件。
25.一種用于使熱的主氣流飽和的方法，其包括引導(dǎo)該熱的主流體流流經(jīng)該第一主流道；引導(dǎo)熱的副流體流流經(jīng)該第二主流道；使從該第一主流道排出的該主流體流分流，以便在鄰接該第一主流道的第一逆熱流道中并在鄰接該第二主流道的第二逆熱流道中流動；將該蒸發(fā)用流體噴射到該第一逆熱流道中，以便蒸發(fā)式冷卻流經(jīng)該第一主流道的該主流體流；和將蒸發(fā)用流體噴射到該第二逆熱流道中，以便使得流經(jīng)該第二逆熱流道的該主流體流飽和。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，還包括將來自該第一逆熱流道的該主流體流排入到該第二逆熱流道的中間階段中。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，還包括在該第一主流道中蒸發(fā)式冷卻該主流體流，以便朝向該流入的主流體流的露點(diǎn)溫度使得該主流體流的濕球溫度降低；和朝向從該第一主流道排出的該被冷卻主流體流的該濕球溫度，在該第一逆熱流道中使該主流體流飽和。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，還包括由該第一主流道中的該熱的主流體流來加熱在該第一逆熱流道中的該被冷卻的主流體流，以便升高其露點(diǎn)溫度并使其中的該主流體流飽和。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，還包括在該第二逆熱流道中使得在該主流體流中的該蒸發(fā)用流體蒸發(fā)，并且由此朝向該第二逆熱流道中的該主流體流的濕球溫度，冷卻在第二主流道中的該副流體流。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括由該第二主流道中的該熱的副流體流來加熱在該第二逆熱流道中的該被冷卻的主流體流，以便升高其濕球溫度和飽和度。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括將該蒸發(fā)用流體沿該第二逆熱流道的初始階段噴射；和通過使用來自流經(jīng)該第二主流道的該副流體流的熱量，在該初始階段的下游在該第二逆熱流道中使得該主流體流過熱。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括將該蒸發(fā)用流體沿該第一逆熱流道的初始階段噴射；和通過使用來自流經(jīng)該第一主流道的該主流體流的熱量，在該初始階段的下游在該第一逆熱流道中使得該主流體流過熱。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括將過量的蒸發(fā)用流體噴射到該第一逆熱流道中以便冷卻，并且從該第一熱交換器中排出所述被冷卻的過量的蒸發(fā)用流體。
全文摘要
一種雙工交換器，其包括第一熱交換器和第二熱交換器(24、26)，每一熱交換器包括主流道(28、32)和配合使用的逆熱流道(30、34)。第一逆熱流道與第一主流道連接以便接收被冷卻的主流體流(18)。該第二逆熱流道也與第一主流道連接，以便使得該主流體流分流。蒸發(fā)用冷卻劑噴射到該第一逆熱流道中，并且蒸發(fā)用飽和液噴射到第二逆熱流道中。來自該初始為熱的主流體流的熱量在第一熱交換器中使得在第一逆熱流道中該冷卻劑蒸發(fā)，以便使得第一主流道中的主流體流自冷卻。來自被引導(dǎo)流經(jīng)第二主流道的熱的副流體流(20)的熱量在第二逆熱流道中使得該飽和液蒸發(fā)，以便增加引導(dǎo)流經(jīng)其中的主流體流的質(zhì)量。
文檔編號F28F9/26GK1671465SQ03817361
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月20日
發(fā)明者V·S·邁索特森科, L·E·吉蘭, T·L·希頓, A·D·吉蘭 申請人:埃達(dá)雷克斯技術(shù)公司