ТЕПЛООБМЕННИК В ВИДЕ ДВУХРЯДНОЙ БУКВЫ V Российский патент 2024 года по МПК F28B1/06 F24F13/30 F28C1/14 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к змеевиковым теплообменникам с воздушным охлаждением.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0002] Теплообменники с воздушным охлаждением отбирают тепло у рабочей среды и отводят его в окружающую среду. Теплообменники с воздушным охлаждением обычно состоят из трубок, соединенных с ребрами. Через внутреннюю поверхность трубок пропускается рабочая среда, и тепло отводится за пределы трубок и ребер. Это тепло отбирается воздухом, обтекающим ребра и трубки; при этом для направления движения воздуха обычно используется одно или несколько ребер. Рабочей средой может служить жидкость, газ, конденсирующийся холодильный агент или любая иная текучая среда, которая необходима для отвода тепла. Трубки обычно выполняются из меди, алюминия или нержавеющей стали, но также могут быть использованы и другие металлы или неметаллы. Ребра обычно выполняются из меди или алюминия, но также используются и другие теплопроводящие материалы.

[0003] Для отбора тепла у рабочей среды температура этой рабочей среды должна превышать температуру воздуха, поступающего в охладитель. Чем выше разность температур между воздухом, поступающим в охладитель, и рабочей средой, тем меньший объем воздуха требуется для отвода тепла; и, таким образом, тем меньшая мощность вентилятора необходима для перемещения воздуха.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0004] Настоящим изобретением предложен модульный теплообменник V-образной формы в сборе, в котором первый нижний модуль содержит два теплообменника, расположенных по V-образной схеме, а второй верхний модуль содержит два дополнительных теплообменника, расположенных поверх первого нижнего модуля, и в котором два теплообменника в верхнем модуле продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную двумя нижними теплообменниками. Указанная V-образная форма обуславливает более равномерный поток воздуха, проходящий через теплообменный модуль. И, наконец, поверх верхнего теплообменного модуля установлен вентиляторный модуль. Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения указанные модули собираются на заводе-изготовителе, а их размеры и конфигурация облегчают перевозку и сборку таких модулей. Настоящим изобретением обеспечиваются значительно более высокие показатели расхода текучей среды и повышенная производительность по теплообмену в сравнении с теплообменниками V-образной формы с воздушным охлаждением предшествующего уровня техники, где используется такая же площадь основания, особенно с учетом требуемого расстояния между устройствами для прохождения достаточного воздушного потока. Множество ячеек в виде двухрядной буквы V согласно настоящему изобретению могут также располагаться в ряд или по прямоугольной схеме под одним общим вентилятором с подачей всего объема воздуха снизу. Настоящее изобретение может быть также использовано в качестве охладителя, предназначенного для охлаждения текучей среды, или в качестве конденсатора, предназначенного для конденсации холодильного агента. В необязательном варианте могут быть предусмотрены адиабатические панели или адиабатические распыляющие форсунки предварительного охлаждения, предназначенные для предварительного охлаждения воздуха, поступающего в систему.

[0005] Соответственно, настоящим изобретением предложен модульный теплообменник V-образной формы, отличающийся следующими признаками: 1) наличием предварительно собранного на заводе-изготовителе и транспортабельного нижнего теплообменного модуля, который содержит раму нижнего модуля и две теплообменные панели нижнего модуля, располагающиеся в указанной раме нижнего модуля V-образной формы и опирающиеся на нее; 2) наличием предварительно собранного на заводе-изготовителе и транспортабельного верхнего теплообменного модуля, который содержит раму верхнего модуля и две теплообменные панели верхнего модуля, располагающиеся в указанной раме верхнего модуля и опирающиеся на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную указанными двумя теплообменными панелями нижнего модуля, причем указанный верхний теплообменный модуль располагается на указанном нижнем теплообменном модуле и опирается на него; и 3) наличием предварительно собранного на заводе-изготовителе и транспортабельного вентиляторого модуля, который содержит раму вентиляторого модуля и, по меньшей мере, один вентилятор, причем указанный вентиляторный модуль располагается на указанном верхнем теплообменном модуле и опирается на него, при этом, по меньшей мере, один вентилятор располагается в таком месте и сконфигурирован таким образом, что обеспечивается возможность нагнетания им воздуха через указанные две теплообменные панели нижнего модуля и указанные два теплообменника верхнего модуля.

[0006] Согласно дополнительным признакам или вариантам осуществления настоящего изобретения каждая из указанных двух теплообменных панелей нижнего модуля и указанных двух теплообменных панелей верхнего модуля характеризуется наличием впускного коллектора и выпускного коллектора, причем указанный впускной коллектор располагается в таком месте и сконфигурирован таким образом, что он обеспечивает возможность приема горячей технологической среды и ее распределения на соответствующую теплообменную панель, а указанный выпускной коллектор располагается в таком месте и сконфигурирован таким образом, что он обеспечивает возможность приема охлажденной технологической среды с указанной теплообменной панели.

[0007] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения каждая их указанных двух теплообменных панелей нижнего модуля и указанных двух теплообменных панелей верхнего модуля содержит одну и ту же технологическую среду.

[0008] Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна панель из числа указанных теплообменных панелей нижнего модуля и указанных теплообменных панелей верхнего модуля содержит первую технологическую среду; а, по меньшей мере, одна другая панель из числа указанных теплообменных панелей содержит вторую технологическую среду, отличную от указанной первой технологической среды.

[0009] Согласно дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна панель из числа теплообменных панелей нижнего модуля и теплообменных панелей верхнего модуля содержит первую технологическую среду; а, по меньшей мере, одна панель из числа других теплообменных панелей не содержит технологическую среду.

[0010] Согласно другим дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения модульный теплообменник V-образной формы может быть снабжен адиабатическими панелями и/или распыляющими форсунками, выполненными с возможностью впрыска воды в воздушный поток, поступающий в указанные нижний и верхний теплообменные модули.

[0011] Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения каждая из указанных теплообменных панелей верхнего модуля лежит в одной плоскости с одной из соседних указанных теплообменных панелей нижнего модуля.

[0012] Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрены следующие узлы: 1) множество предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных нижних теплообменных модулей, каждый из которых характеризуется наличием рамы нижнего модуля и двух теплообменных панелей нижнего модуля, располагающихся в указанной раме нижнего модуля V-образной формы и опирающихся на нее; 2) множество предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных верхних теплообменных модулей, каждый из которых характеризуется наличием рамы верхнего модуля и двух теплообменных панелей верхнего модуля, располагающихся в указанной раме верхнего модуля и опирающихся на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную двумя панелями из числа указанных теплообменных панелей нижнего модуля, причем каждый модуль из числа указанного множества верхних теплообменных модулей располагается на соответствующем нижнем теплообменном модуле и опирается на него, при этом указанные нижние и верхние теплообменные модули выполнены с возможностью приема воздуха окружающей среды снизу; 3) приподнимающая рама, на которую опирается каждый из указанного множества нижних теплообменных модулей; и 4) вентиляторный модуль, содержащий один единственный вентилятор, имеющий такие размеры и расположенный таким образом, что он может нагнетать воздух через множество ячеек, каждая из которых содержит верхний теплообменный модуль и нижний теплообменный модуль.

[0013] Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ сборки теплообменного устройства, предусматривающий выполнение следующих стадий:

транспортировку на место сборки предварительно собранного на заводе-изготовителе нижнего теплообменного модуля, снабженного рамой нижнего модуля и двумя теплообменными панелями нижнего модуля, которые располагаются в указанной раме V-образной формы нижнего модуля и опираются на нее;

транспортировку на указанное место сборки предварительно собранного на заводе-изготовителе верхнего теплообменного модуля, снабженного рамой верхнего модуля и двумя теплообменными панелями верхнего модуля;

транспортировку на указанное место сборки предварительно собранного на заводе-изготовителе вентиляторного модуля, снабженного рамой вентиляторного модуля и, по меньшей мере, одним вентилятором;

установку указанного нижнего теплообменного модуля на месте монтажа;

установку указанного верхнего теплообменного модуля поверх указанного нижнего теплообменного модуля, причем указанные теплообменные панели верхнего модуля располагаются в указанной раме верхнего модуля и опираются на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную указанными двумя теплообменными панелями нижнего модуля; и

установку указанного вентиляционного модуля поверх указанного верхнего теплообменного модуля.

[0014] Кроме того, настоящим изобретением дополнительно предложен способ сборки теплообменного устройства, предусматривающий:

a. сборку приподнимающей рамы на месте монтажа;

b. установку на указанную приподнимающую раму множества предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных нижних теплообменных модулей, каждый из которых снабжен рамой нижнего модуля и двумя теплообменными панелями нижнего модуля, расположенными в указанной раме нижнего модуля V-образной формы и опирающимися на нее;

с. установку поверх каждого из указанных нижних теплообменных модулей соответствующего предварительно собранного на заводе-изготовителе и транспортабельного верхнего теплообменного модуля, снабженного рамой верхнего модуля и двумя теплообменными панелями верхнего модуля, расположенными в указанной раме верхнего модуля и опирающимися на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную двумя панелями из числа указанного множества теплообменных панелей нижнего модуля; и

d. монтаж и установку в требуемое положение поверх указанного верхнего теплообменного модуля вентилятора, выполненного с возможностью нагнетания воздуха окружающей среды в нагнетательное пространство, образованное указанной приподнимающей рамой, и далее вверх через множество указанных нижних теплообменных модулей и множество указанных верхних теплообменных модулей. Согласно дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения на указанной приподнимающей раме могут быть смонтированы адиабатические панели. В альтернативном варианте или дополнительно на указанной приподнимающей раме могут быть смонтированы распыляющие форсунки, предназначенные для впрыска воды в воздух, который нагнетается в нагнетательное пространство или пропускается через указанное пространство.

Краткое описание фигур

[0015] На фиг. 1 представлено перспективное изображение двух теплообменников V-образной формы с воздушным охлаждением, тип которых может быть использован применительно к настоящему изобретению.

[0016] На фиг. 2 представлено перспективное изображение крупным планом, иллюстрирующее противоположные концы двух V-образных теплообменников с воздушным охлаждением, показанных на фиг. 1.

[0017] На фиг. 3 проиллюстрирована работа V-образного теплообменника с воздушным охлаждением, тип которого показан на фиг. 1 и 2.

[0018] На фиг. 4 представлено перспективное изображение двух V-образных теплообменников с воздушным охлаждением, на которых предусмотрены адиабатические панели под маркой поставщика, смонтированные на месте эксплуатации для предварительного охлаждения поступающего воздуха.

[0019] На фиг. 5 представлен вид крупным планом в боковом разрезе одного из теплообменников V-образного типа с воздушным охлаждением, показанных на фиг. 3.

[0020] На фиг. 6 проиллюстрирована работа V-образного теплообменника с воздушным охлаждением, снабженного адиабатическими панелями, который показан на фиг. 4 и 5.

[0021] На фиг. 7 представлено схематическое изображение вентиляторного модуля с вентиляторами стандартного размера согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0022] На фиг. 8 представлено схематическое изображение верхнего теплообменного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0023] На фиг. 9 представлено схематическое изображение нижнего теплообменного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0024] На фиг. 10 представлено схематическое изображение модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0025] На фиг. 11 представлено схематическое изображение модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V, снабженного адиабатическими панелями предварительного охлаждения, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0026] На фиг. 12 представлено схематическое изображение модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V, снабженного адиабатическими распыляющими форсунками, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0027] На фиг. 13 представлено схематическое изображение вентиляторного модуля с вентилятором большого размера согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0028] На фиг. 14 представлено схематическое изображение модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V согласно одному из вариантов осуществления вентиляторного модуля с вентилятором большого размера.

[0029] На фиг. 15 представлено схематическое изображение модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V, снабженного адиабатическими панелями предварительного охлаждения, согласно другому варианту осуществления вентиляторного модуля с вентилятором большого размера.

[0030] На фиг. 16 представлено схематическое изображение модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V, снабженного адиабатическими распыляющими форсунками, согласно другому варианту осуществления вентиляторного модуля с вентилятором большого размера.

[0031] На фиг. 17 представлено схематическое изображение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором множество ячеек модульного теплообменника с воздушным охлаждением в виде двухрядной буквы V смонтировано на приподнимающей раме под вентилятором сверхбольшого размера.

[0032] На фиг. 18 представлено схематическое изображение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором между верхним модулем и нижним модулем располагаться промежуточный модуль, в результате чего образуется теплообменник с воздушным охлаждением в виде трехрядной буквы V.

[0033] На фиг. 19 представлено схематическое изображение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором один или несколько модулей могут характеризоваться наличием второго набора змеевиков.

[0034] Признаки в прилагаемых чертежах обозначены следующими номерами позиций:

101 нижний теплообменный модуль

102 промежуточный теплообменный модуль

103 верхний теплообменный модуль

105 вентиляторный модуль

109 нижний теплообменный змеевик

111 секция основания рамы нижнего модуля

113 верхняя секция рамы нижнего модуля

115 боковая секция рамы нижнего модуля

119 верхние углы рамы нижнего модуля

121 расстояние между верхними частями нижних теплообменников и верхними углами нижнего модуля

125 верхний теплообменный змеевик

131 верхние углы рамы верхнего модуля

133 секция основания рамы верхнего модуля

135 верхняя секция рамы верхнего модуля

137 боковые секции рамы верхнего модуля

139 впускной коллектор

141 выпускной коллектор

147 промежуточный коллектор

151 адиабатические панели предварительного охлаждения

151a верхние адиабатические панели

151b нижние адиабатические панели

153 водораспределительная трубка верхнего модуля

157 распыляющие форсунки

159 подводящий патрубок распыляющих форсунок

161 водовозвратная трубка

163 резервуар-накопитель нижнего модуля

165 насос

167 вентиляторный модуль с вентилятором большого размера

169 приподнимающая рама

171 вентиляторный модуль с вентилятором сверхбольшого размера

173 рама промежуточного модуля

175 теплообменный змеевик промежуточного модуля

177 змеевик для низкотемпературной технологической среды

179 змеевик для высокотемпературной технологической среды

181 свободное пространство между змеевиками для низкотемпературной и высокотемпературной технологической среды.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0035] Один из примеров реализации V-образного охладителя показан на фиг. 1 и 2. На раму опираются две теплообменные панели (также именуемые «трубными пучками» или «змеевиками»), каждая из которых содержит множество горизонтально расположенных оребренных трубок в V-образной конфигурации. На одном из концов каждого трубного пучка или змеевика трубки соединены своими впускными концами с впускным коллектором и выпускным коллектором. На противоположном конце каждого пучка каждая горизонтальная трубка соединена с соседней горизонтальной трубкой через возвратное колено. Горячая технологическая среда заходит во впускной коллектор через соединение впускного коллектора, а затем распределяется по трубкам, отходящим от впускного коллектора. Охлажденная текучая среда покидает трубки через выпускной коллектор и возвращается в технологический процесс/систему, где текучая среда нагревается. Рама служит опорой для одного или нескольких вентиляторов, располагающихся поверх охладителя и нагнетающих воздух в установку через трубки и ребра с его отводом за пределы установки через ее верхнюю часть.

[0036] Принципы работы теплообменника V-образной формы с воздушным охлаждением, тип которого представлен на фиг. 1 и 2, проиллюстрированы на фиг. 3. Горячая технологическая среда, обозначенная красным цветом, поступает во впускной коллектор через соединение впускного коллектора. Из впускного коллектора горячая технологическая среда проходит через теплообменник в поперечном направлении, в общем, параллельно горизонтали. Тепло, испускаемое технологической средой, рассеивается через поверхности трубок змеевика и поступает наружу на ребра (не показаны). Воздух окружающей среды нагнетается вентилятором/вентиляторами, расположенными в верхней части установки, обтекая поверхность змеевика. Таким образом, тепло, испускаемое технологической средой, отдается воздуху и сбрасывается в атмосферу. Холодная технологическая среда, обозначенная синим цветом, покидает установку через выпускные коллекторы.

[0037] Один из примеров реализации теплообменника V-образной формы с воздушным охлаждением, снабженного адиабатическими панелями предварительного охлаждения, приведен на фиг. 4 и 5. На раму опираются два змеевика теплообменника, каждый из которых содержит множество горизонтально расположенных оребренных трубок в V-образной конфигурации. На одном из концов каждого трубного пучка трубки соединены своими впускными концами с впускным коллектором и выпускным коллектором. На противоположном конце каждого пучка каждая горизонтальная трубка соединена с соседней горизонтальной трубкой через возвратное колено. Горячая технологическая среда заходит во впускной коллектор через соединение впускного коллектора, а затем распределяется по трубкам, отходящим от впускного коллектора. Охлажденная текучая среда покидает трубки через выпускной коллектор и возвращается в технологический процесс/систему, где текучая среда нагревается. Вдоль обеих сторон установки, перекрывая ее слева направо и сверху вниз, установлены адиабатические панели. Система распределения воды каплями подает воду на верхнюю поверхность адиабатических панелей для их насыщения. Вода, которая не испарилась с указанных панелей, собирается в нижней части установки, и после этого она либо отводится наружу, либо повторно подается в верхнюю часть установки и возвращается на адиабатические панели. На раму опирается один или несколько вентиляторов, располагающихся поверх охладителя и нагнетающих воздух окружающей среды в установку через насыщенные влагой адиабатические панели, трубки и ребра с его отводом за пределы установки через ее верхнюю часть.

[0038] Принципы работы теплообменника V-образной формы с воздушным охлаждением, снабженного адиабатическими панелями предварительного охлаждения поступающего воздуха, проиллюстрированы на фиг. 6. Горячая технологическая среда, обозначенная красным цветом, поступает во впускной коллектор через соединение впускного коллектора. Из впускного коллектора горячая технологическая среда проходит через теплообменник в поперечном направлении, в общем, параллельно горизонтали. Тепло, испускаемое технологической средой, рассеивается через поверхности трубок змеевика и поступает наружу на ребра (не показаны). Адиабатическая система предусматривает полное увлажнение волокнистой панели, установленной перед змеевиком. Воздух окружающей среды нагнетается через адиабатическую панель предварительного охлаждения с помощью вентиляторов, расположенных в верхней части установки. Этот воздух увлажняется по мере его прохождения через адиабатическую панель, снижая температуру по сухому термометру в пределах нескольких градусов температуры по влажному термометру. Это вновь полученная температура воздуха называется пониженной температурой по сухому термометру. Затем этот предварительно охлажденный воздух нагнетается через поверхность трубок и ребер, обеспечивая существенное улучшение теплоотражательной способности. Тепло, испускаемое технологической средой, отдается воздуху и сбрасывается в атмосферу. Холодная технологическая среда, обозначенная синим цветом, покидает установку через выпускные коллекторы. Вода в системе рециркуляции воды, которая была использована для увлажнения адиабатических панелей, и которая не испарилась, собирается в нижней части установки, и после этого она повторно подается в систему рециркуляции воды в верхней части указанной панели. Вода в системе проточной воды, которая была использована для увлажнения адиабатических панелей, и которая не испарилась, собирается и передается на сброс.

[0039] Согласно одному из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения вместо использования адиабатических панелей для предварительного охлаждения поступающего воздуха теплообменник V-образной формы с воздушным охлаждением может быть снабжен распыляющими форсунками, выполненными с возможностью впрыска водяной пыли в поступающий воздух для увлажнения воздуха окружающей среды перед его прохождением через поверхности ребер и трубок. В нижней части теплообменника располагается резервуар-накопитель, предназначенный для сбора и необязательного возврата воды предварительного охлаждения на распыляющие форсунки с помощью рециркуляционного насоса через водовозвратные трубки и водораспределительные патрубки, распределяющие воду предварительного охлаждения по распыляющим форсункам. Вода в альтернативной системе проточной воды, которая впрыскивается в поступающий воздух, и которая не испаряется, собирается и передается на сброс.

[0040] На фиг. 7-10 проиллюстрирован один из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором теплообменник V-образной формы с воздушным охлаждением образуется тремя модулями, а именно нижним теплообменным модулем 101, верхним теплообменным модулем 103 и вентиляторным модулем 105. Нижний модуль 101 (см. фиг. 9) включает в себя раму нижнего модуля и два нижних теплообменных змеевика 109, которые опираются на раму нижнего модуля и располагаются по V-образной схеме. Рама нижнего модуля может включать в себя секцию 111 основания, верхнюю секцию 113 и боковые секции 115, проходящие между секцией 111 основания и верхней секцией 113. Размеры (ширина и длина) верхней и нижней секций (111 и 113) рамы нижнего модуля могут быть одинаковыми, но это решение не носит ограничительного характера. Верхние поверхности двух нижних теплообменных змеевиков 109 не сходятся с верхними углами 119 рамы нижнего модуля, а отстоят от боковых секций 115 рамы нижнего модуля на расстояние 121.

[0041] Верхний модуль 103 (см. фиг. 8) включает в себя раму верхнего модуля и два верхних теплообменных змеевика 125, которые опираются на раму верхнего модуля таким образом, что они продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную двумя нижними теплообменными змеевиками 109, когда верхний теплообменный модуль 103 устанавливается поверх нижнего теплообменного модуля 101. Размеры верхнего теплообменного модуля 103 подогнаны под верхнюю часть нижнего теплообменного модуля 101 и сконфигурированы таким образом, чтобы он опирался на нижний модуль 101. Верхние теплообменные змеевики 125 наклонены в сторону друг от друга в направлении снизу вверх. Нижние поверхности верхних теплообменных змеевиков 125 отстоят друг от друга примерно на такое же расстояние 121, на которое отстоят друг от друга верхние поверхности нижних теплообменников 109. Верхние поверхности верхних теплообменников 125 предпочтительно заканчиваются на противоположных верхних углах 131 рамы верхнего модуля. Рама верхнего модуля может включать в себя секцию 133 основания, верхнюю секцию 135 и боковые секции 137, проходящие между секцией 133 основания и верхней секцией 135. Размеры (ширина и длина) верхней и нижней секций рамы верхнего модуля необязательно могут быть одинаковыми, и они могут соответствовать размерам верхней и нижней секций рамы нижнего модуля. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения секция 133 основания рамы верхнего модуля выполнена с возможностью сопряжения с верхней секцией 113 рамы нижнего модуля и неподвижного соединения с ней.

[0042] Каждый из четырех теплообменных змеевиков (двух верхних змеевиков 125 и двух нижних змеевиков 109) может включать в себя специальный впускной коллектор 139 (обозначенный красным цветом/точками) и выпускной коллектор 141 (обозначенный синим цветом/перекрестной штриховкой), которые посредством множеством трубок соединены с горизонтальными сегментами и U-образными возвратными коленами.

[0043] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения соседние верхний и нижний змеевики сообщаются друг с другом по текучей среде. Согласно одному из аспектов заявленного изобретения змеевики могут быть изготовлены из разных материалов, совместимых с технологической средой, что позволяет охлаждать множество разных технологических сред в одной установке.

[0044] Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения текучая среда, охлаждаемая в верхнем теплообменном змеевике 125, может проходить от выпускного коллектора 141 верхнего теплообменного змеевика 125 до впускного коллектора соседнего нижнего теплообменного змеевика 109 через промежуточный коллектор 147.

[0045] Вентиляторный модуль 105 (фиг. 7) имеет такие размеры и сконфигурирован таким образом, чтобы он мог опираться на верхний модуль 103 и поддерживаться им.

[0046] Согласно первому необязательному варианту осуществления настоящего изобретения двойной V-образный теплообменник согласно настоящему изобретению может быть снабжен адиабатическими панелями предварительного охлаждения (см. например, фиг. 11). Согласно другому необязательному варианту осуществления настоящего изобретения каждый модуль из числа верхнего модуля и нижнего модуля может быть снабжен адиабатическими панелями 151a и 151b предварительного охлаждения (см. например, фиг. 15). Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения водораспределительная трубка 153 верхнего модуля располагается поверх верхних адиабатических панелей 151a предварительного охлаждения и впрыскивает воду каплями в верхние адиабатические панели или распределяет ее по указанным панелям. Согласно первой вариации этого варианта осуществления настоящего изобретения вода, проходящая через верхние адиабатические панели 151a, сливается в нижние адиабатические панели 151b. Согласно второй вариации этого варианта осуществления настоящего изобретения (не показан) вода, проходящая через верхние адиабатические панели 151a, собирается в водосборных лотках верхнего модуля и повторно распределяется по адиабатическим панелям 151b нижнего модуля.

[0047] Согласно другому необязательному варианту осуществления настоящего изобретения (см. фиг. 12) вместо адиабатических панелей предварительного охлаждения верхний и нижний модули могут быть снабжены системой распыления для предварительного охлаждения, включающей в себя распыляющие форсунки 157, расположенные и сконфигурированные таким образом, чтобы они могли обеспечивать впрыск воды во входящий воздушный поток. Распыляющие форсунки 157 могут быть подсоединены к подводящим патрубкам 159 распыляющих форсунок и питаться через указанные патрубки, которые получают свежую воду из системы подачи свежей воды или, в случае сбора неиспользованной воды в резервуаре-накопителе воды, из водовозвратных трубок 161.

[0048] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения каждый модуль из числа верхнего и нижнего модулей может характеризоваться наличием отдельных и автономных систем подачи, сбора и рециркуляции (или слива) воды, использующих либо адиабатические панели, либо адиабатические распыляющие форсунки предварительного охлаждения. Согласно одному из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрена интегрированная система подачи, сбора и рециркуляции (или слива) воды, в которой вся вода, подаваемая в систему, собирается в нижней части нижнего модуля в резервуаре-накопителе или в наборе лотков 163, а затем сливается или отводится обратно в различные точки распределения воды в верхнем и нижнем модулях через водовозвратные трубки 161, перекачиваясь одним или двумя насосами 165, которые располагаются в нижнем модуле.

[0049] На фиг. 13 показан вентиляторный модуль 167 с одним вентилятором большого размера, который может быть использован вместо модуля 105, показанного на фиг. 7, в котором используются два или больше вентиляторов меньшего размера. В этом варианте осуществления вентиляторного модуля, в котором используются вентиляторы большого размера, вентилятор или вентиляторы характеризуются диаметром, превышающим 60% расстояния, разделяющего верхние поверхности двух верхних теплообменников 126. Как и в варианте осуществления, который показан на фиг. 7, вентиляторный модуль 167 с вентилятором большого размера характеризуется такими размерами и сконфигурирован таким образом, чтобы он мог опираться на верхний теплообменный модуль 103 и поддерживаться им. На фиг. 14-16 представлены варианты осуществления вентиляторного модуля с вентиляторами большого размера, соответствующие идентичным во всем остальном вариантам осуществления, которые проиллюстрированы на фиг. 10-12.

[0050] Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, представленному на фиг. 17, множество примыкающих друг к другу верхних и нижних теплообменных модулей может быть установлено в линию или по прямоугольной схеме на приподнимающей раме 169. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения поверх прямоугольной конструкции V-образных модульных теплообменников может располагаться вентиляторный модуль 171 с одним вентилятором сверхбольшого размера, предназначенным для нагнетания воздуха в открытое пространство и через это пространство, образованное приподнимающей рамой 169, и далее вверх через множество нижних и верхних теплообменных модулей. В случае использования этого варианта осуществления настоящего изобретения один единственный вентилятор нагнетает воздух, по меньшей мере, через две, а предпочтительно через три, четыре, пять или шесть ячеек в виде двухрядной буквы V. Нижние приподнятые воздушные секции могут быть снабжены адиабатическими панелями и/или форсунками предварительного охлаждения, предназначенными для предварительного охлаждения входящего воздуха.

[0051] Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, представленному на фиг. 18, между верхним и нижним теплообменными модулями (101 и 103) может располагаться один или несколько промежуточных теплообменных модулей, в результате чего образуются теплообменники с воздушным охлаждением в виде трехрядной, четырехрядной или многорядной буквы V. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения каждый промежуточный теплообменный модуль 102 включает в себя промежуточные теплообменные змеевики 175, опирающиеся на раму 173 промежуточного модуля. Модульный теплообменник с воздушным охлаждением в виде трехрядной, четырехрядной или многорядной буквы V согласно настоящему изобретению может быть снабжен вентиляторным модулем с одним вентилятором сверхбольшого размера или вентиляторным модулем с двумя или более вентиляторами. Дополнительно модульный теплообменник с воздушным охлаждением в виде трехрядной, четырехрядной или многорядной буквы V согласно настоящему изобретению может быть необязательно снабжен адиабатическими панелями или адиабатическими системами распыления согласно описанию, представленному выше.

[0052] Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения один или несколько теплообменных модулей в модульном многоуровневом теплообменнике V-образной формы с воздушным охлаждением могут включать в себя второй набор змеевиков, который встроен рядом с первым набором змеевиков с определенным зазором. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения нижний, верхний или промежуточный модуль (или их сочетание) характеризуется наличием набора змеевиков 177 для низкотемпературной технологической среды и второго набора змеевиков 179 для высокотемпературной технологической среды. Змеевики 177 для низкотемпературной технологической среды предпочтительно располагаются на воздухозаборной стороне модуля, а змеевики 179 для высокотемпературной технологической среды располагаются на стороне нагнетательного пространства модуля. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения воздух окружающей среды, нагнетаемый в модуль, например, при температуре 80°F, сначала проходит через змеевики 177 для низкотемпературной технологической среды, охлаждая низкотемпературную технологическую среду, например, с 100°F до 90°F, вследствие чего сам воздух нагревается до 88°F. После этого нагретый воздух проходит через пространство 181 между змеевиками, а затем проходит через змеевики 179 для высокотемпературной технологической среды, охлаждая горячую технологическую среду, например, с 130°F до 115°F, и еще больше нагревая воздух окружающей среды, который покидает модуль, будучи нагретым в этот раз, например, до 110°F. Следует отметить, что значения температуры воздуха и технологических сред, указанные выше, представлены исключительно в иллюстративных целях. Высокотемпературная технологическая среда и низкотемпературная технологическая среда могут представлять собой совершенно разные текучие среды, получаемые в ходе выполнения разных технологических процессов. В альтернативном варианте низкотемпературная технологическая среда может представлять собой такую же текучую среду, что и высокотемпературная технологическая среда, и в этом случае технологическая среда сначала проходит через змеевик для высокотемпературной технологической среды, а затем - через змеевик для низкотемпературной технологической среды.

[0053] В частности, предполагается, что каждый вариант осуществления какого-либо признака, раскрытого в настоящем документе, может быть использован вместе с любым другим признаком или вариантом осуществления, раскрытым в настоящем документе.

[0054] Описание заявленного изобретения носит исключительно иллюстративный характер; и, таким образом, предполагается, что различные его модификации, которые не отступают от идеи модульного охладителя или конденсатора в виде двухрядной буквы V, входят в объем настоящего изобретения. Любые отклонения от конкретных вариантов осуществления заявленного изобретения, которые описаны в настоящем документе, но которые во всем остальном соответствуют модульному охладителю или конденсатору в виде двухрядной буквы V, не должны рассматриваться как отступление от сущности и объема настоящего изобретения, представленных в последующей формуле.

Настоящим изобретением предложен сухой или адиабатический модульный теплообменник в виде двухрядной буквы V, характеризующийся наличием следующих модулей: нижнего модуля с двумя теплообменниками, расположенными по V-образной схеме; верхнего модуля, выполненного с возможностью опирания на верхнюю часть нижнего модуля и обеспечения поддержки этим модулем и содержащего два теплообменника, выполненных с возможностью продолжения и продления конструкции V-образной формы, образованной двумя нижними теплообменниками; и вентиляторного модуля, выполненного с возможностью опирания на верхнюю часть верхнего модуля и обеспечения поддержки этим модулем. Эти модули предварительно собраны на заводе-изготовителе. Технический результат - облегчение транспортировки и соединения друг с другом на месте монтажа. Для предварительного охлаждения воздуха, поступающего в систему, могут быть предусмотрены адиабатические панели или распыляющие форсунки. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Модульный теплообменник V-образной формы, содержащий:

предварительно собранный на заводе-изготовителе и транспортабельный нижний теплообменный модуль, который содержит раму нижнего модуля и две теплообменные панели нижнего модуля, располагающиеся в указанной раме нижнего модуля V-образной формы и опирающиеся на нее;

предварительно собранный на заводе-изготовителе и транспортабельный верхний теплообменный модуль, который содержит раму верхнего модуля и две теплообменные панели верхнего модуля, располагающиеся в указанной раме верхнего модуля и опирающиеся на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную указанными двумя теплообменными панелями нижнего модуля, причем указанный верхний теплообменный модуль располагается на указанном нижнем теплообменном модуле и опирается на него; и

предварительно собранный на заводе-изготовителе и транспортабельный вентиляторный модуль, который содержит раму вентиляторого модуля и, по меньшей мере, один вентилятор, причем указанный вентиляторный модуль располагается на указанном верхнем теплообменном модуле и опирается на него, при этом, по меньшей мере, один вентилятор располагается в таком месте и сконфигурирован таким образом, что обеспечивается возможность нагнетания им воздуха через указанные две теплообменные панели нижнего модуля и указанные два теплообменника верхнего модуля.

2. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, в котором каждая из указанных двух теплообменных панелей нижнего модуля и указанных двух теплообменных панелей верхнего модуля характеризуется наличием впускного коллектора и выпускного коллектора, причем указанный впускной коллектор располагается в таком месте и сконфигурирован таким образом, что он обеспечивает возможность приема горячей технологической среды и ее распределения на соответствующую теплообменную панель, а указанный выпускной коллектор располагается в таком месте и сконфигурирован таким образом, что он обеспечивает возможность приема охлажденной технологической среды с указанной теплообменной панели; причем каждая из указанных двух теплообменных панелей нижнего модуля и указанных двух теплообменных панелей верхнего модуля содержит множество горизонтально расположенных оребренных трубок, соединенных с соседними трубками посредством трубных колен.

3. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 2, в котором каждая из указанных двух теплообменных панелей нижнего модуля и указанных двух теплообменных панелей верхнего модуля содержит одну и ту же технологическую среду.

4. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 2, в котором, по меньшей мере, одна панель из числа указанных теплообменных панелей нижнего модуля и указанных теплообменных панелей верхнего модуля содержит первую технологическую среду; а, по меньшей мере, вторая панель из числа указанных двух теплообменных панелей нижнего модуля и указанных двух теплообменных панелей верхнего модуля содержит вторую технологическую среду, отличную от указанной первой технологической среды.

5. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 2, в котором, по меньшей мере, одна панель из числа указанных теплообменных панелей нижнего модуля и указанных теплообменных панелей верхнего модуля содержит первую технологическую среду; а, по меньшей мере, вторая панель из числа указанных теплообменных панелей нижнего модуля и указанных теплообменных панелей верхнего модуля не содержит технологическую среду.

6. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, дополнительно содержащий адиабатические панели.

7. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, дополнительно содержащий распыляющие форсунки, выполненные с возможностью впрыска воды в воздушный поток, поступающий в указанные нижний и верхний теплообменные модули.

8. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, в котором каждая из указанных теплообменных панелей верхнего модуля лежит в одной плоскости с одной из соседних указанных теплообменных панелей нижнего модуля.

9. Теплообменник, содержащий множество предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных нижних теплообменных модулей, каждый из которых характеризуется наличием рамы нижнего модуля и двух теплообменных панелей нижнего модуля, располагающихся в указанной раме нижнего модуля V-образной формы и опирающихся на нее;

множество предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных верхних теплообменных модулей, каждый из которых характеризуется наличием рамы верхнего модуля и двух теплообменных панелей верхнего модуля, располагающихся в указанной раме верхнего модуля и опирающихся на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную двумя панелями из числа указанных теплообменных панелей нижнего модуля, причем каждый модуль из числа указанного множества верхних теплообменных модулей располагается на соответствующем нижнем теплообменном модуле и опирается на него, при этом указанные нижние и верхние теплообменные модули выполнены с возможностью приема воздуха окружающей среды снизу;

приподнимающая рама, на которую опирается каждый из указанного множества нижних теплообменных модулей; и

вентиляторный модуль, содержащий один-единственный вентилятор, имеющий такие размеры и расположенный таким образом, что обеспечивается возможность нагнетания воздуха через множество ячеек, каждая из которых содержит один верхний теплообменный модуль и один нижний теплообменный модуль.

10. Теплообменник по п. 9, дополнительно содержащий адиабатические панели.

11. Теплообменник по п. 9, дополнительно содержащий распыляющие форсунки, выполненные с возможностью впрыска воды в воздушный поток, поступающий в указанные нижние и верхние теплообменные модули.

12. Способ сборки теплообменника, предусматривающий:

транспортировку на место сборки предварительно собранного на заводе-изготовителе нижнего теплообменного модуля, снабженного рамой нижнего модуля и двумя теплообменными панелями нижнего модуля, которые располагаются в указанной раме V-образной формы нижнего модуля и опираются на нее;

транспортировку на указанное место сборки предварительно собранного на заводе-изготовителе верхнего теплообменного модуля, снабженного рамой верхнего модуля и двумя теплообменными панелями верхнего модуля;

транспортировку на указанное место сборки предварительно собранного на заводе-изготовителе вентиляторного модуля, снабженного рамой вентиляторного модуля и, по меньшей мере, одним вентилятором;

установку указанного нижнего теплообменного модуля на месте монтажа;

установку указанного верхнего теплообменного модуля поверх указанного нижнего теплообменного модуля, причем указанные теплообменные панели верхнего модуля располагаются в указанной раме верхнего модуля и опираются на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную указанными двумя теплообменными панелями нижнего модуля; и

установку указанного вентиляционного модуля поверх указанного верхнего теплообменного модуля.

13. Способ сборки теплообменника, предусматривающий:

сборку приподнимающей рамы на месте монтажа;

установку на указанную приподнимающую раму множества предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных нижних теплообменных модулей, каждый из которых снабжен рамой нижнего модуля и двумя теплообменными панелями нижнего модуля, расположенными в указанной раме нижнего модуля V-образной формы и опирающимися на нее;

установку поверх каждого из указанных нижних теплообменных модулей соответствующего предварительно собранного на заводе-изготовителе и транспортабельного верхнего теплообменного модуля, снабженного рамой верхнего модуля и двумя теплообменными панелями верхнего модуля, расположенными в указанной раме верхнего модуля и опирающимися на нее таким образом, что указанные две теплообменные панели верхнего модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную двумя панелями из числа указанного множества теплообменных панелей нижнего модуля; и

монтаж и установку в требуемое положение поверх указанного верхнего теплообменного модуля вентилятора, выполненного с возможностью нагнетания воздуха окружающей среды в нагнетательное пространство, образованное указанной приподнимающей рамой, и далее вверх через множество указанных нижних теплообменных модулей и множество указанных верхних теплообменных модулей.

14. Способ по п. 13, предусматривающий установку адиабатических панелей на указанной приподнимающей раме.

15. Способ по п. 13, предусматривающий установку распыляющих форсунок на указанной приподнимающей раме и ориентирование указанных распыляющих форсунок таким образом, что они обеспечивают впрыск воды в воздух, нагнетаемый в нагнетательное пространство, или его пропускание через указанное пространство.

16. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, дополнительно содержащий один или несколько предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных промежуточных теплообменных модулей, характеризующихся наличием рамы промежуточного модуля и двух теплообменных панелей промежуточного модуля, располагающихся в указанной раме промежуточного модуля и опирающихся на нее таким образом, что указанные теплообменные панели промежуточного модуля продолжают и продлевают конструкцию V-образной формы, образованную указанными двумя теплообменными панелями нижнего модуля и указанными двумя теплообменными панелями верхнего модуля, причем первый модуль из числа указанного одного или нескольких промежуточных теплообменных модулей опирается на верхнюю поверхность указанного нижнего теплообменного модуля и поддерживается ним, и при этом указанный верхний теплообменный модуль опирается на указанный один или несколько промежуточных теплообменных модулей.

17. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, в котором указанный нижний теплообменный модуль содержит второй набор теплообменных панелей, каждая из которых проходит параллельно соответствующей одной панели из числа указанных нижних теплообменных панелей и отстоит от нее на определенное расстояние, причем указанный второй набор теплообменных панелей содержит технологическую среду, температура которой отличается от температуры технологической среды в указанных нижних теплообменных панелях.

18. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 1, в котором указанный верхний теплообменный модуль содержит второй набор теплообменных панелей, каждая из которых проходит параллельно соответствующей одной панели из числа указанных верхних теплообменных панелей и отстоит от нее на определенное расстояние, причем указанный второй набор теплообменных панелей содержит технологическую среду, температура которой отличается от температуры технологической среды в указанных верхних теплообменных панелях.

19. Модульный теплообменник V-образной формы по п. 16, в котором один или несколько предварительно собранных на заводе-изготовителе и транспортабельных промежуточных теплообменных модулей содержат второй набор теплообменных панелей, каждая из которых проходит параллельно и отстоит на определенное расстояние от соответствующей одной панели из числа указанных промежуточных теплообменных панелей, причем указанный второй набор теплообменных панелей содержит технологическую среду, температура которой отличается от температуры технологической среды, содержащейся в указанных промежуточных теплообменных панелях.