本發(fā)明涉及熱處理及設備領域，具體涉及高效開式冷卻塔。

背景技術：

目前開式冷卻塔被廣泛應用于煉油、化工、輕工、制藥、機械、食品加工、動力以及原子能工業(yè)部門、制冷、制熱當中，由于傳統(tǒng)的開式冷卻塔具有冷卻效果差、風阻大、風速低和裝置體積大以及冷卻逼近度大和加大了冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的能源浪費問題，因此目前急需對傳統(tǒng)的開式冷卻塔進行技術革新。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種設計合理、結構簡單、風阻小、冷卻效果好和用途廣泛的高效開式冷卻塔。

為了實現(xiàn)上述的技術目的，本發(fā)明的技術方案為：

高效開式冷卻塔，包括至少一組設于冷卻塔內(nèi)的冷卻組件，所述的冷卻組件由冷卻管以及設于冷卻管內(nèi)使冷卻管內(nèi)的冷卻介質產(chǎn)生旋流的旋流場裝置組成，所述的旋流場裝置沿冷卻管的入口延伸至冷卻管的出口位置進行設置，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為大于等于20%且小于等于90%。

其中所述的高效開式冷卻塔還包括與傳統(tǒng)開式冷卻塔相同的殼體、框架、冷卻風機和布水裝置以及安裝有多個冷卻組件且強迫冷卻空氣只通過冷卻管內(nèi)部的管板等。

所述的開式冷卻塔，可設為橫流、逆流或無動力等常規(guī)類型。

所述設于開式冷卻塔內(nèi)的至少一組冷卻組件包括一組或并列的多組或串聯(lián)的多組冷卻組件。

所述冷卻管根據(jù)需要截面可設為任意形式的，從提高冷卻效果、節(jié)約材料出發(fā)，優(yōu)選為圓管。

所述的冷卻介質，通常為空氣。

所述旋轉流場設備，通常有入口渦旋發(fā)生器、扭帶內(nèi)插物、插入式旋流擾流器等。結合用途、擾流效果、生產(chǎn)便利性考慮，優(yōu)選為具有螺旋擾流片的擾流器。

為提高冷卻效果，旋轉流場設備與冷卻管內(nèi)壁面之間宜有一定間隙，使冷卻管內(nèi)壁面在整個流道中是流阻相對較小的空間，以利于產(chǎn)生的旋流離心力直接作用于冷卻管內(nèi)壁面，破壞或消除邊界層、提高冷卻效率。

進一步，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為大于等于30%且小于等于80%。

優(yōu)選的，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為大于等于40%且小于等于70%。

優(yōu)選的，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為50%。

所述旋流場裝置的有效截面積指的是，旋流場裝置的螺旋擾流片最少旋轉360度時端面的正投影面積，所述的旋流場裝置設于冷卻管中心時，所述正投影面積含軸的投影面積，其中所述的面積比可以根據(jù)換熱冷卻空氣的流速、流道面積和設計對體積的要求等因素進行結合實際測試數(shù)據(jù)來確定。

進一步，所述的旋流場裝置為設在冷卻管內(nèi)的軸和設于軸上的螺旋擾流片組成，其中軸起到支撐螺旋擾流片，增加螺旋擾流片強度等功能。

作為旋流場裝置的另一種實施方式，所述旋流場裝置為設在冷卻管內(nèi)壁面上的螺旋擾流片。

進一步的，所述冷卻管外設有一個或多個套管，所述冷卻管與套管間以及套管與套管間形成環(huán)形流道，所述環(huán)形流道內(nèi)設有旋流設備。

進一步，所述冷卻管的內(nèi)徑為大于等于20mm小于等于300mm。

優(yōu)選的，所述冷卻管的內(nèi)徑為大于等于80mm小于等于150mm。

進一步，所述冷卻管內(nèi)的氣相換熱介質的風速為大于等于2m/s且小于等于15m/s。

當冷卻空氣流速v≤3m/s時，冷卻塔噴淋水裝置設于冷卻空氣出口端，冷卻空氣流速v超過3m/s且風力足以引導水霧或水流向上運行時，所述噴淋水裝置設于冷卻空氣入口端。

進一步，所述冷卻管的出口端設有旋流除霧器，所述的旋流除霧器由分離管和插入式擾流器組成，所述分離管的壁面設有用于水滴排出的條縫型分離口，所述旋流除霧器壁面的條縫型分離口分離出來的水，經(jīng)設有氣封的排水管排至冷卻塔積水裝置，通過設置旋流除霧器，可適應更大的風速。

采用上述的技術方案，本發(fā)明的有益效果為：以冷卻管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開式冷卻塔的填料，并在冷卻管內(nèi)部設置有效截面積小于冷卻管截面積的旋轉流場設備，可以提高填料強度、強化熱交換效果，冷卻管截面積可大于傳統(tǒng)冷卻塔填料，在相同能耗條件下可以提高冷卻風速，減少設備體積，在冷卻管出口端設有旋流除霧器，可高效分離大量水滴，為提高冷卻風速創(chuàng)造條件，通過該方案使得本發(fā)明的開式冷卻塔既適合新建項目，也適合暨有項目的節(jié)能、增效改造。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的闡述：

圖1為本發(fā)明高效開式冷卻塔的冷卻塔結構簡要示意圖；

圖2為本發(fā)明高效開式冷卻塔的冷卻組件實施形式之一的結構示意圖，其示出了冷卻管中心設有軸的螺旋擾流片的剖面結構示意圖；

圖3為圖2所示實施結構的局部剖切結構示意圖；

圖4為本發(fā)明高效開式冷卻塔的冷卻組件實施形式之二的結構示意圖，其示出了冷卻管內(nèi)壁面設有螺旋擾流片的剖面結構示意圖；

圖5為圖4所示實施結構的局部剖切結構示意圖；

圖6為本發(fā)明高效開式冷卻塔所述冷卻組件的實施形式之三的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明高效開式冷卻塔的冷卻組件的導流端蓋結構示意圖；

圖8為本發(fā)明高效開式冷卻塔所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的投影示意圖；

圖9為本發(fā)明高效開式冷卻塔所述旋流除霧器示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明高效開式冷卻塔，包括至少一組設于冷卻塔內(nèi)的冷卻組件1，所述的冷卻組件1由冷卻管以及設于冷卻管內(nèi)使冷卻管內(nèi)的冷卻介質產(chǎn)生旋流的旋流場裝置組成，所述的旋流場裝置沿冷卻管的入口延伸至冷卻管的出口位置進行設置，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為大于等于20%且小于等于90%。

如圖2或3所示，作為本發(fā)明冷卻組件實施形式之一，也為旋流場裝置12的一種實施方式，進一步所述的旋流場裝置12為設在冷卻管11內(nèi)的軸121和設于軸121上的螺旋擾流片122組成，其中軸121起到支撐螺旋擾流片122，增加螺旋擾流片122強度等功能。

如圖4或5所示，作為本發(fā)明冷卻組件實施形式之二，也為旋流場裝置12的另一種實施方式所述旋流場裝置12為設在冷卻管11內(nèi)壁面上的螺旋擾流片123。

如圖6所示，本發(fā)明的冷卻組件實施形式之三的結構示意圖，冷卻管1的外部還依序套設有兩個外套管2，其中冷卻管1內(nèi)的旋流場裝置為插入設置在冷卻管1內(nèi)，冷卻管1與外套管2及兩個外套管2之間均形成環(huán)形流道，其中外套管的內(nèi)壁面和外壁面均相應可以選擇性的設置旋流場裝置21、冷卻管1的內(nèi)壁面和外壁面也可根據(jù)需要設置螺旋擾流片組成的旋流場裝置，通過旋流場裝置能夠極大促進熱交換效果，提高熱交換效率。其中所述的高效開式冷卻塔還包括與傳統(tǒng)開式冷卻塔相同的殼體、框架、冷卻風機和布水裝置以及安裝有多個冷卻組件且強迫冷卻空氣只通過冷卻管內(nèi)部的管板等，圖7示出了本發(fā)明高效開式冷卻塔的冷卻組件的導流端蓋結構示意圖。

所述的開式冷卻塔，可設為橫流、逆流或無動力等常規(guī)類型。

所述設于開式冷卻塔內(nèi)的至少一組冷卻組件包括一組或并列的多組或串聯(lián)的多組冷卻組件。

所述冷卻管根據(jù)需要截面可設為任意形式的，從提高冷卻效果、節(jié)約材料出發(fā)，優(yōu)選為圓管。

所述的冷卻介質，通常為空氣。

所述旋轉流場設備，通常有入口渦旋發(fā)生器、扭帶內(nèi)插物、插入式旋流擾流器等。結合用途、擾流效果、生產(chǎn)便利性考慮，優(yōu)選為具有螺旋擾流片的擾流器。

為提高冷卻效果，旋轉流場設備與冷卻管內(nèi)壁面之間宜有一定間隙，使冷卻管內(nèi)壁面在整個流道中是流阻相對較小的空間，以利于產(chǎn)生的旋流離心力直接作用于冷卻管內(nèi)壁面，破壞或消除邊界層、提高冷卻效率。

如圖8所示，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為大于等于30%且小于等于80%。

優(yōu)選的，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為大于等于40%且小于等于70%。

優(yōu)選的，所述旋流場裝置的有效截面積與冷卻管的有效截面積的比值為50%。

其中，所述旋流場裝置的有效截面積指的是，旋流場裝置的螺旋擾流片最少旋轉360度時端面的正投影面積，所述的旋流場裝置設于冷卻管中心時，所述正投影面積含軸的投影面積，即旋流場裝置的有效截面積的標注3所示的陰影部分，冷卻管的有效截面積為標注2所示冷卻管內(nèi)的流道截面的圓形面積，其中所述的面積比可以根據(jù)換熱冷卻空氣的流速、流道面積和設計對體積的要求等因素進行結合實際測試數(shù)據(jù)來確定。

進一步，所述冷卻管的內(nèi)徑為大于等于20mm小于等于300mm。

優(yōu)選的，所述冷卻管的內(nèi)徑為大于等于80mm小于等于150mm。

進一步，所述冷卻管內(nèi)的氣相換熱介質的風速為大于等于2m/s且小于等于15m/s。

當冷卻空氣流速v≤3m/s時，冷卻塔噴淋水裝置設于冷卻空氣出口端，冷卻空氣流速v超過3m/s且風力足以引導水霧或水流向上運行時，所述噴淋水裝置設于冷卻空氣入口端。

如圖9所示，進一步，所述冷卻管的出口端設有旋流除霧器，所述的旋流除霧器由分離管11和插入式擾流器12組成，所述分離管11的壁面設有用于水滴排出的條縫型分離口112，所述旋流除霧器壁面的條縫型分離口112分離出來的水，經(jīng)設有氣封的排水管排至冷卻塔積水裝置，通過設置旋流除霧器，可適應更大的風速。

本發(fā)明采用上述的技術方案，以冷卻管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開式冷卻塔的填料，并在冷卻管內(nèi)部設置有效截面積小于冷卻管截面積的旋轉流場設備，可以提高填料強度、強化熱交換效果，冷卻管截面積可大于傳統(tǒng)冷卻塔填料，在相同能耗條件下可以提高冷卻風速，減少設備體積，在冷卻管出口端設有旋流除霧器，可高效分離大量水滴，為提高冷卻風速創(chuàng)造條件，通過該方案使得本發(fā)明的開式冷卻塔既適合新建項目，也適合暨有項目的節(jié)能、增效改造。

以上所述僅為本發(fā)明的舉例說明，對于本領域的技術人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。