《三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件.pdf（18页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102302921 A (43)申请公布日 2012.01.04 CN 102302921 A *CN102302921A* (21)申请号 201110165277.6 (22)申请日 2011.06.20 B01J 19/32(2006.01) (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 1 号 (72)发明人 孟继安 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11201 代理人 廖元秋 (54) 发明名称 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单 元组合件 (57) 摘要 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单 。
2、元组合件， 属于填料技术领域， 其特征在于 ： 包括 多个阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元和 多个连接套， 是三维阵列排布的多个所述阵列开 孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述 连接套连接而成 ； 所述阵列开孔扭曲片式旋流液 幕滴溅填料单元， 包括阵列开孔螺旋扭曲片单元 集合件、 单元外围框架和多个单元组装连接插头， 且相互连接为一体。该填料单元组合件的结构可 使在填料中进行热质交换的液体从多个开孔处向 下形成液幕和滴溅， 气体在螺旋开孔扭曲叶片之 间的螺旋通道中反复多次与螺旋扭曲通道间的液 幕和滴溅进行气液热质交换， 具有强化传热传质 效果好， 气体流动阻力小， 使用寿命长等优点。。
3、 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 5 页 CN 102302923 A1/2 页 2 1. 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特征在于 ： 包括多个阵列 开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元和多个连接套， 是三维阵列排布的多个所述阵列开孔 扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述连接套连接而成 ； 所述阵列开孔扭曲片式旋 流液幕滴溅填料单元， 包括阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件、 单元外围框架和多个单元组 装连接插头， 且相互连接为一体， 其中 ： 所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件， 包。
4、括多个阵列排布的开孔螺旋扭曲片单元， 且 相邻所述开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向相反， 不同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲片 单元相邻阵列排布， 多个阵列排布的开孔螺旋扭曲片单元在边界处相互连接为一体 ； 所述开孔螺旋扭曲片单元， 包括多个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲叶片且相互连 接在一起 ； 所述单元外围框架位于所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件的外围， 所述单元外围框 架与所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件的外边缘连接为一体 ； 所述单元组装连接插头具有多个， 设置在所述阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单 元的外围和上下表面， 且与所述填料单元外围框架和阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件连接 为一体。
5、， 三维阵列的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过在所述单元组装连接插 头外套接所述连接套而方便地连接在一起成为三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料 单元组合件 ； 在所述三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件内， 相邻的开孔螺旋扭曲 片单元的螺旋通道中的气体的螺旋向上流动的旋向相反， 形成流动阻力只有波纹填料间的 流动阻力的 50左右的多纵向涡流的流动， 与所述气体进行热质交换的液体从所述开孔螺 旋扭曲片单元的开孔处湿润开孔螺旋扭曲叶片的下扭曲表面的同时， 还在所述开孔处向下 形成液幕并在滴落至下面的开孔螺旋扭曲叶片上后形成滴溅， 单位体积的热质交换表面积 是波纹填料的 2 倍以。
6、上， 从而形成气体流动的换热和传质过程。 2. 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特 征在于 ： 所述三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件为多层结构， 每层为多 个所述阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述连接套分别套接在所述阵 列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元上的所述多个单元组装连接插头上而连接在一起， 多层之间的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元垂直堆放， 层与层之间的阵列开孔扭 曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述连接套分别套接在所述阵列开孔扭曲片式旋 流液幕滴溅填料单元上的所述多个单元组装连接插头上而连接在一起。 3.。
7、 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特 征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲叶片是连续螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片， 或者百叶窗式螺旋 扭曲的开孔螺旋扭曲叶片。 4. 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特 征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲叶片的表面设置有凸起、 凹坑和 / 或微细孔的凹凸结构， 以强化 传热和传质过程。 5. 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其 特征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲片单元为 4 个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲叶片连接而 成的十字形开孔螺旋扭曲片单元， 或者。
8、 6 个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲叶片连接而 权 利 要 求 书 CN 102302921 A CN 102302923 A2/2 页 3 成的星字形开孔螺旋扭曲片单元， 或者 3 个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲叶片连接而 成的叉字形开孔螺旋扭曲片单元， 或者 1 个开孔螺旋扭曲叶片的一字形开孔螺旋扭曲片单 元。 6. 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特 征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲叶片上设置有多个开孔， 孔的结构为条形孔、 圆形孔、 椭圆形孔、 方形孔和三角形孔中的任何一种或者几种的组合。 7. 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋。
9、流液幕滴溅填料单元组合件， 其特 征在于 ： 所述单元外围框架为近似四边形， 或者近似六边形， 或者近似三角形， 或者是四边 形、 六边形和三角形的任意组合， 所述单元外围框架与所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合 件的外边界连接为一体。 8. 根据权利要求 1 所述的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特 征在于 ： 所述阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元上， 各个阵列排布的开孔螺旋扭曲 片单元采用相邻开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向为不同旋向的结构， 或者采用全部为 左螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲片单元阵列布置的结构， 或者采用全部为右螺旋扭曲旋向 的开孔螺旋扭曲片单元阵列布置的。
10、结构。 权 利 要 求 书 CN 102302921 A CN 102302923 A1/10 页 4 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件 技术领域 0001 本发明属于填料技术领域， 具体涉及三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单 元组合件。 背景技术 0002 填料被广泛应用于电力、 空调制冷、 石油化工等行业， 如电厂的水冷塔使用大量的 填料进行热湿交换达到降低循环冷却水温度的目的， 其性能的好坏直接影响着冷却效果， 对发电机组的发电能耗有比较大影响。 按填料的表面形式， 通常分为点滴式、 薄膜式和点滴 薄膜式。电厂冷却塔填料目前使用最为广泛的 PVC 波纹薄膜式填料， 其结。
11、构简单， 体表面积 大， 成本低。但目前的电厂冷却塔填料普遍存在换热效果差、 气阻大， 以及容易被杂物、 污 垢、 泥沙堵塞等问题。 发明内容 0003 针对上述问题， 本发明的目的是提供三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单 元组合件。 0004 本发明的技术方案为 ： 0005 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 其特征在于 ： 包括多个阵 列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元和多个连接套， 是三维阵列排布的多个所述阵列开 孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述连接套连接而成 ； 所述阵列开孔扭曲片式 旋流液幕滴溅填料单元， 包括阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件、 单元外围框架。
12、和多个单元 组装连接插头， 且相互连接为一体， 其中 ： 0006 所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件， 包括多个阵列排布的开孔螺旋扭曲片单 元， 且相邻所述开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向相反， 不同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋 扭曲片单元相邻阵列排布， 多个阵列排布的开孔螺旋扭曲片单元在边界处相互连接为一 体 ； 0007 所述开孔螺旋扭曲片单元， 包括多个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲叶片且相 互连接在一起 ； 0008 所述单元外围框架位于所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件的外围， 所述单元外 围框架与所述阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件的外边缘连接为一体 ； 0009 所述单元组装连接插头具有多个。
13、， 设置在所述阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填 料单元的外围和上下表面， 且与所述填料单元外围框架和阵列开孔螺旋扭曲片单元集合件 连接为一体， 三维阵列的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过在所述单元组装连 接插头外套接所述连接套而方便地连接在一起成为三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅 填料单元组合件 ； 0010 在所述三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件内， 相邻的开孔螺旋 扭曲片单元的螺旋通道中的气体的螺旋向上流动的旋向相反， 形成流动阻力只有波纹填料 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A2/10 页 5 间的流动阻力的 50左右的多纵向涡流的。
14、流动， 与所述气体进行热质交换的液体从所述开 孔螺旋扭曲片单元的开孔处湿润开孔螺旋扭曲叶片的下扭曲表面的同时， 还在所述开孔处 向下形成液幕并在滴落至下面的开孔螺旋扭曲叶片上后形成滴溅， 单位体积的热质交换表 面积是波纹填料的 2 倍以上， 从而形成气体流动的换热和传质过程。 0011 其特征在于 ： 所述三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件为多层结 构， 每层为多个所述阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述连接套分别套 接在所述阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元上的所述多个单元组装连接插头上而 连接在一起， 多层之间的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元垂直堆放， 层与。
15、层之间 的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过多个所述连接套分别套接在所述阵列开 孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元上的所述多个单元组装连接插头上而连接在一起。 0012 其特征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲叶片是连续螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片， 或者 百叶窗式螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片。 0013 其特征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲叶片的表面设置有凸起、 凹坑和 / 或微细孔的凹 凸结构， 以强化传热和传质过程。 0014 其特征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲片单元为 4 个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲 叶片连接而成的十字形开孔螺旋扭曲片单元， 或者 6 个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲 叶片连接而。
16、成的星字形开孔螺旋扭曲片单元， 或者 3 个相同螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲 叶片连接而成的叉字形开孔螺旋扭曲片单元， 或者 1 个开孔螺旋扭曲叶片的一字形开孔螺 旋扭曲片单元。 0015 其特征在于 ： 所述开孔螺旋扭曲叶片上设置有多个开孔， 孔的结构为条形孔、 圆形 孔、 椭圆形孔、 方形孔和三角形孔中的任何一种或者几种的组合。 0016 其特征在于 ： 所述单元外围框架为近似四边形， 或者近似六边形， 或者近似三角 形， 或者是四边形、 六边形和三角形的任意组合， 所述单元外围框架与所述阵列开孔螺旋扭 曲片单元集合件的外边界连接为一体。 0017 其特征在于 ： 所述阵列开孔扭曲片式旋流液。
17、幕滴溅填料单元上， 各个阵列排布的 开孔螺旋扭曲片单元采用相邻开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向为不同旋向的结构， 或 者采用全部为左螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲片单元阵列布置的结构， 或者采用全部为右 螺旋扭曲旋向的开孔螺旋扭曲片单元阵列布置的结构。 0018 本发明的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 具有如下优点 ： 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 可使在该填料中进行热质交换的液 体从多个开孔处向下形成液幕和滴溅， 气体在螺旋开孔扭曲叶片之间的螺旋通道中反复多 次与螺旋扭曲通道间的液幕和滴溅进行气液热质交换， 单位体积的热质交换表面积是波纹 填料的 2 倍以上。
18、， 气体流动阻力相对波纹填料要明显减小， 一般为目前普遍使用的波纹填 料的流动阻力的 50左右， 以及不存在类似于波纹填料间的低速区， 不容易被污垢、 泥沙等 堵塞， 使用寿命长。 附图说明 0019 图 1 是本发明的实施例一的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合 件的三维结构图 (3x2x2 填料单元阵列组装 )。 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A3/10 页 6 0020 图 2 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的三维结 构图。 0021 图 3 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的阵列十 字形开。
19、孔螺旋扭曲片单元集合件的结构图 (2x2 阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元 )。 0022 图 4 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的左螺旋 十字形开孔螺旋扭曲片单元的结构图。 0023 图 5 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的右螺旋 十字形开孔螺旋扭曲片单元的结构图。 0024 图 6 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意图 ( 条形开孔 )。 0025 图 7 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意图 ( 圆形开孔 )。 0026 图 8 是本发明的实施例一的在开孔螺旋扭曲叶。
20、片表面设置条形凸起的局部截面 结构示意图。 0027 图 9 是本发明的实施例一的在开孔螺旋扭曲叶片表面设置圆包形凸起的局部截 面结构示意图。 0028 图 10 是本发明的实施例一的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合 件的结构图 (4x5x5 填料单元阵列组装 )。 0029 图 11 是本发明的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件在电厂冷 端中的应用原理图。 0030 图12是图11中的本发明的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件 的三维阵列堆放的示意简图。 0031 图 13 是本发明的实施例二的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的开孔螺 旋扭曲叶片截面结。
21、构示意图 ( 百叶窗式螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片 )。 0032 图 14 是本发明的实施例三的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 (10x10 开孔螺旋扭曲片单元阵列排布 )。 0033 图 15 是本发明的实施例四的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 (10x10 开孔螺旋扭曲片单元阵列排布 )。 0034 图 16 是本发明的实施例五的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 ( 星字形开孔螺旋扭曲片单元 )。 0035 图 17 是本发明的实施例五的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 ( 叉字形开孔螺旋扭。
22、曲片单元 )。 0036 图 18 是本发明的实施例五的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 ( 一字形开孔螺旋扭曲片单元 )。 0037 图 19 是本发明的实施例六的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图。 具体实施方式 0038 本发明提供了三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件， 下面结合附 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A4/10 页 7 图和具体实施方式对本发明做进一步说明。 0039 实施例一 0040 图 1 是本发明的实施例一的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合 件的三维结构图 (3。
23、x2x2 填料单元阵列组装 )。在图 1 中， 1 是阵列开孔扭曲片式旋流液幕 滴溅填料单元 ( 简称 “填料单元” )， 同样的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元共有 3x2x2 12 个， 分 3 层布置， 每层有 2x2 4 个阵列布置， 12 个阵列开孔扭曲片式旋流液幕 滴溅填料单元呈有 3x2x2 阵列布置， 阵列布置的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元 之间是通过多个连接套 2 连接在一起。 0041 图 2 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的三维结 构图。 在图2中， 3是阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件， 301是左螺旋的十字形开孔螺 旋扭曲片单元。
24、， 302 是右螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元， 303 是扭曲片上的条形开孔， 4 是单元外围框架， 5 是单元组装连接插头。 0042 在图 2 中， 共有 2 个左螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元 301 和 2 个右螺旋的十 字形开孔螺旋扭曲片单元302， 与左螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元301相邻的为2个右 螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元 302 且在边界处连接在一起， 与右螺旋的十字形开孔螺 旋扭曲片单元 302 相邻的为 2 个左螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元 301 且在边界处连接 在一起， 4 个十字形开孔螺旋扭曲片单元连接为一体组成一个 2x2 阵列的十字形开孔螺旋 扭曲片。
25、单元集合件3。 在每个十字形开孔螺旋扭曲片单元上开有多个条形开孔303(本实施 例的图 2 中的每个十字形开孔螺旋扭曲片单元上为 5x4 20 个条形开孔 )， 可以使得液体 在重力、 表面张力和气体流动的作用下， 通过开孔处湿润螺旋扭曲叶片的下扭曲表面的同 时， 还可以使得液体 ( 如电厂冷却塔中的待冷却的循环冷却水 ) 从开孔处向下形成液幕和 滴溅， 单位体积的热质交换表面积是目前普遍使用的波纹填料的 2 倍以上， 从而显著强化 换热和传质过程。与此同时， 与液体进行热质交换的气体 ( 如电厂冷却塔中用作冷却循环 冷却水的空气 ) 在扭曲片的螺旋通道中做螺旋旋转流动， 而且相邻的扭曲片的螺。
26、旋通道中 的气体的螺旋旋转流动的旋向相反， 形成多纵向涡流的流动， 而这种多纵向涡流的流动阻 力与波纹填料间的流动阻力要小的多， 一般只有50左右。 而且， 气液热质交换在这种多纵 向涡流流动过程中， 不存在类似于波纹填料间的低速区， 因而不容易被污垢、 泥沙等堵塞的 问题。 0043 在图 2 中， 填料单元外围框架 4 位于阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件 3 的 外围， 其主要作用是将阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件外围的扭曲叶片边缘连接为 一体， 以增强其刚性。 在图2中， 设置有4个单元组装连接插头5， 单元组装连接插头设置在 填料单元外围， 以便于三维阵列的阵列开孔扭曲片式旋流。
27、液幕滴溅填料单元的相互连接。 单元组装连接插头 5 与填料单元外围框架 4 和阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件 3 连 接为一体， 其上下两端可以分别套接连接套 2 使得三维阵列的该阵列开孔扭曲片式旋流液 幕滴溅填料单元连接起来成为三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件 ( 简 称为 “填料单元组合件” )， 为了连接牢固还可以在连接处用胶粘接。 0044 图 3 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的阵列十 字形开孔螺旋扭曲片单元集合件的结构图 (2x2 阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件 )， 也就是图 2 中的阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件 3， 该阵列。
28、十字形开孔螺旋扭曲片 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A5/10 页 8 单元集合件 3 为 2x2 阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元的组合， 即 2 个左螺旋的十字形开孔 螺旋扭曲片单元 301 和 2 个右螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元 302 连接在一起， 且与左 螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元301相邻的为2个右螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元 302且在边界处连接在一起， 与右螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元302相邻的为2个左螺 旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元 301 且在边界处连接在一起， 每个十字形开孔螺旋扭曲片 单元的外边界为近似正方形， 4 个十字。
29、形开孔螺旋扭曲片单元连接为一体组成一个 2x2 阵 列的十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件 3。 0045 图 4 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的左螺旋 十字形开孔螺旋扭曲片单元的结构图， 即图 2 和图 3 中的 301。图 5 是本发明的实施例一的 阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的右螺旋十字形开孔螺旋扭曲片单元的结构图， 即图 2 和图 3 中的 302。在图 4 和图 5 中， 在每个十字形开孔螺旋扭曲片单元上开有多个条 形开孔303， 左螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元301是由4个左螺旋旋向的开孔螺旋扭曲 叶片连接而成的， 右螺旋的十字形开孔螺旋扭曲片单元。
30、 302 是由 4 个右螺旋旋向的开孔螺 旋扭曲叶片连接而成的右螺旋的， 每个十字形开孔螺旋扭曲片单元的外边界为正方形。所 述的十字形开孔螺旋扭曲片单元类似于一个具有 4 个叶片的风扇， 所述的开孔螺旋扭曲叶 片类似于风扇的叶片。本实施例的图 4 和图 5 中的， 每个开孔螺旋扭曲叶片开有 5 个条形 开孔， 每个十字形开孔螺旋扭曲片单元上有 5x4 20 个条形开孔。 0046 图 6 是本发明的实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意图 ( 条形开孔 )， 是本发明的实施例一的图 2 的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填 料单元的平面简化表示， 简化表示的目的是便于后续专。
31、利实施图例的描述。本实施例一的 开孔螺旋扭曲叶片上的开孔为条形开孔， 也可以为圆形开孔， 如图 7 所示， 还可以是椭圆形 开孔、 方形开孔、 三角形开孔等各种形式的开孔， 可以使液体从开孔处向下流过而形成液幕 ( 象瀑布一样的向下流淌的液体 )、 液线 ( 象线一样的向下流淌的液体 )、 液雨 ( 象下雨一 样的向下滴落的液体 ) 和滴溅 ( 向下流淌和滴落的液体在落到下部的物体上时形成液体 的滴溅 )， 单位体积的热质交换表面积是波纹填料的 2 倍以上， 从而显著强化换热和传质过 程。为了简化文字表示， 后续描述液体从开孔处流淌和滴落所形成的液幕、 液线和液雨， 简 化统称为 “液幕” 。。
32、在图 6 和图 7 中， A、 B、 、 是图中位置标号， 将图分为 4 个区域， 分别 是 A 、 B 、 A 和 B ， 每个区域对应一个开孔十字形开孔螺旋扭曲片单元， 其中， A 和 B 为一种螺旋扭曲旋向， 如左螺旋， B 和 A 为另一种螺旋扭曲旋向， 如右螺旋。 0047 在开孔螺旋扭曲叶片上还可以设置凹凸结构以增强其传热和传质过程， 如在开孔 螺旋扭曲叶片表面设置凸起、 凹坑和 / 或微细孔， 在开孔螺旋扭曲叶片表面设置凸起的结 构形式有 ： 在开孔螺旋扭曲叶片表面上设置横条形凸起、 斜条形凸起、 交叉条形凸起和 / 或 正反倾斜条形组合凸起、 圆包形凸起， 等。 在图8和图9中。
33、， 列举了两种在开孔螺旋扭曲叶片 表面设置凸起的结构实例， 在其它的实施图中为了清晰表示本发明的实施例的重要结构特 征进行了简化， 没有在实施图例中画出在开孔螺旋扭曲叶片表面设置的凸起、 凹坑和 / 或 微细孔的结构。 0048 图 8 是本发明的实施例一的在开孔螺旋扭曲叶片表面设置条形凸起的局部截面 结构示意图。在图 8 中， 3 是阵列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件， 303 是开孔螺旋扭曲 叶片的条形开孔， 304 是开孔螺旋扭曲叶片表面设置的条形凸起， 6 是液体沿开孔螺旋扭曲 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A6/10 页 9 叶片表面向下流动的示。
34、意箭头， 7 是液体从扭曲叶片开孔处向下流淌的示意箭头， 即液体从 开孔螺旋扭曲叶片开孔处向下流淌而润湿开孔螺旋扭曲叶片下表面的同时还在开孔处形 成液幕并在滴落至下面的开孔螺旋扭曲叶片上后形成滴溅， 8 是气体在开孔螺旋扭曲叶片 之间向上流动的示意箭头。由于开孔螺旋扭曲叶片表面设置条形凸起， 延长了液体在扭曲 片的停留时间， 同时对气液流动产生扰流， 强化了气液流动的热质交换过程。 在开孔螺旋扭 曲叶片通道之间的气体， 在与开孔螺旋扭曲叶片上下表面的液体进行热质交换的同时， 还 多次与液幕和滴溅的液体进行热质交换， 单位体积的热质交换表面积是波纹填料的 2 倍以 上， 从而显著强化了气液流动的。
35、热质交换过程。图 9 是本发明的实施例一的在开孔螺旋扭 曲叶片表面设置圆包形凸起的局部截面结构示意图。在图 9 中， 3 是阵列十字形开孔螺旋 扭曲片单元集合件， 303 是开孔螺旋扭曲叶片的条形开孔， 305 是开孔螺旋扭曲叶片表面设 置的圆包形凸起， 6 是液体沿开孔螺旋扭曲叶片表面向下流动的示意箭头， 7 是液体从开孔 螺旋扭曲叶片开孔处向下流淌的示意箭头， 8 是气体在扭曲叶片之间向上流动的示意箭头。 在开孔螺旋扭曲叶片表面设置凸起的目的， 是延长了液体在扭曲片的停留时间， 同时还可 对气液流动产生扰流， 强化了气液流动的热质交换过程。 0049 图 10 是本发明的实施例一的三维阵列。
36、开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合 件的结构图 (4x5x5 填料单元阵列组装 )。在图 10 中的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴 溅填料单元组合件中， 有4层阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组成， 每层为5x5个 阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元， 共 100 个阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料 单元， 100 个阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元相互之间通过套在单元组装连接插 头的连接套连接为一体。实际在应用中， 一般有许多个三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴 溅填料单元组合件堆放而成， 多个三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件堆 放时一般可以预留一定的间隙， 以避免在热。
37、胀冷缩过程中造成填料的破坏， 以及便于安装 和维修。 0050 图 11 是本发明的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件在电厂冷 端中的应用原理图。在图 11 中， 9 是填料堆， 10 是冷却塔下部雨区， 11 是水冷塔下部的水 池， 12 是水池中的循环冷却水， 13 是循环冷却水泵， 14 是冷凝器， 15 是主循环冷却水管， 16 是进入冷却塔下部的空气， 17 是冷却塔下部的人字形进风口， 18 是冷却塔壳， 19 是出冷却 塔的湿热空气， 20 是收水器， 21 是配水系统， 22 是进入冷凝器壳侧的蒸汽， 23 是冷凝水。水 冷塔下部的水池 11 中的循环冷却水 12 。
38、被循环冷却水泵 13 泵送至冷凝器 14 的管程， 被冷 凝器壳侧的蒸汽加热后循环冷却水的水温升高， 然后被送至水冷塔内由配水系统 22 按一 定要求分配， 淋入填料堆 9 中， 在填料堆 9 内与上升空气进行热质交换而使得水温降低， 然 后再流经雨区 10 与由水冷塔进入的新空气 16 进行热质交换而使得水温进一步降低， 最后 落入水冷塔下部的水池中完成一个循环。在循环冷却水的加热和冷却的过程中， 进入水冷 塔的空气 16 分别在雨区 10 和填料堆 9 中进行热质交换而被加热和加湿， 然后流经收水器 20 和水冷塔中部和上部， 被加热和加湿的空气由于密度差而产生升力， 最后被送出水冷塔。 。
39、一般在填料堆中交换的热量占总交换的热量的 70-80， 而且填料堆对空气流动的流阻为 其主要流动阻力， 因此填料堆的热质交换特性和流阻特性是水冷塔的性能的决定因素， 其 性能的优劣也对机组有着显著的影响。 0051 图12是图11中的本发明的三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A7/10 页 10 的三维阵列堆放的示意简图。24 是三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元组合件 ( 简称为 “填料单元组合件” ， 或者称为 “填料单元块” )， 三维阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴 溅填料单元组合件 24 是由多个图 2。
40、 所示的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元通过 连接套连接而成， 如图 1 或者图 10 所示的填料单元组合件。许多个三维阵列开孔扭曲片式 旋流液幕滴溅填料单元组合件 24 按一定的几何构形排列， 整齐堆砌成为填料堆 9。由于填 料堆中空气的焓值、 含湿量存在比较大的差别， 填料的非均匀优化布置可以进一步提高水 冷塔的性能。由于本发明的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元便于组装， 与现有波 纹填料相比更容易实现非均匀优化布置。图 12 中的填料即为非均匀优化布置， 由此可以进 一步增强其冷却性能。 0052 实施例二 0053 图 13 是本发明的实施例二的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料。
41、单元的开孔螺 旋扭曲叶片截面结构示意图(百叶窗式螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片)。 在图13中， 3是阵 列十字形开孔螺旋扭曲片单元集合件， 开孔螺旋扭曲叶片是百叶窗式螺旋扭曲的开孔螺旋 扭曲叶片， 类似于螺旋楼梯且楼梯台阶为倾斜， 303 是开孔螺旋扭曲叶片的条形开孔， 百叶 窗式螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片在开孔处有一定的错位， 6 是液体沿开孔螺旋扭曲叶片 表面向下流动的示意箭头， 7 是液体从开孔螺旋扭曲叶片的开孔处向下流淌的示意箭头， 即 液体从开孔螺旋扭曲叶片的开孔处向下流淌而润湿开孔螺旋扭曲叶片的下表面的同时还 在开孔处形成液幕并在滴落至下面的开孔螺旋扭曲叶片上后形成滴溅， 8 是气体。
42、在开孔螺 旋扭曲叶片之间向上流动的示意箭头。该百叶窗式螺旋扭曲的开孔螺旋扭曲叶片结构， 条 形开孔可以设置更大一些， 使得条形开孔处不容易被堵塞， 同时当气体向上流动的过程中， 增强流体扰动的同时带动液体在扭曲叶片上下表面反流， 强化了传质传热过程。 0054 本实施例二与实施例一的主要不同之处是 ： 实施例一的填料单元的开孔螺旋扭曲 叶片为连续螺旋扭曲叶片， 而实施例二的填料单元的开孔螺旋扭曲叶片为百叶窗式螺旋扭 曲的开孔螺旋扭曲叶片。 实施例一结构简单， 而实施例二具有更优良的传质传热性能， 防堵 塞性能更佳。 0055 实施例三 0056 图 14 是本发明的实施例三的阵列开孔扭曲片式旋。
43、流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 (10x10 开孔螺旋扭曲片单元阵列排布 )。在图 14 中， A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 是图中位置标号， 将图 10 分为 10x10 100 个区域， 每 个区域对应一个十字形开孔螺旋扭曲片单元， 其中， 每一个十字形开孔螺旋扭曲片单元的 螺旋扭曲旋向与其相邻的十字形开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向为反向， 如 D 区域 的十字形开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向为右螺旋， 则与其相邻区域 D 、 D 、 C 、 E 的 4 个十字形开孔螺旋扭曲片单元的螺旋扭曲旋向为左螺旋。本实施例。
44、三为 10x10 开 孔螺旋扭曲片单元阵列排布， 每个十字形开孔螺旋扭曲片单元的外边界为正方形， 相临的 十字形开孔螺旋扭曲片单元在边界处连接为一体， 100 个十字形开孔螺旋扭曲片单元连接 为一个整体。每个十字形开孔螺旋扭曲片单元开有 5x4 20 个条形孔。在 100 个相互连 接为一体的十字形开孔螺旋扭曲片单元的外周还设置有单元外围框架和 12 处单元组装连 接插头， 为了加强多个阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的连接强度， 在阵列开孔 扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的中部的上下表面还各设置了1处单元组装连接插头(填 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 。
45、A8/10 页 11 料单元中心的黑点 )。 0057 本实施例三与实施例一的主要不同之处是 ： 实施例一的阵列开孔扭曲片式旋流液 幕滴溅填料单元为 2x2 十字形开孔螺旋扭曲片单元阵列布置， 而实施例三的阵列开孔扭曲 片式旋流液幕滴溅填料单元为 10x10 十字形开孔螺旋扭曲片单元阵列排布布置， 实施例三 的一个阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元相当于 5x5 25 个实施例一的阵列开孔 扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元。 实施例一的填料和实施例三的填料的热质交换性能和流 动阻力性能相当。 实施例三的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元材料成本和加工成 本相对低一些， 但其加工难度相对大一些，。
46、 组装灵活性要差一些。 0058 实施例四 0059 图 15 是本发明的实施例三的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图 (10x10 开孔螺旋扭曲片单元阵列排布 )。在图 15 中， A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 是图中位置标号， 将图 12 分为 10x10 100 个区域， 每 个区域对应一个十字形开孔螺旋扭曲片单元， 所有十字形开孔螺旋扭曲片单元为同一螺旋 扭曲旋向。本实施例四为 10x10 开孔螺旋扭曲片单元阵列排布， 每个开孔螺旋扭曲片单元 的外边界为正方形， 相临的开孔螺旋扭曲叶片在边界交接处连。
47、接为一体， 100 个开孔螺旋扭 曲片单元连接为一个整体。在 100 个相互连接为一体的开孔螺旋扭曲片单元的外周还设置 有单元外围框架和单元组装连接插头。 0060 本实施例四与实施例三的主要不同之处是 ： 实施例三的填料单元的相邻的开孔螺 旋扭曲片单元为相反螺旋旋向， 而实施例三填料单元的全部开孔螺旋扭曲片单元为相同螺 旋旋向 ； 实施例三的填料单元的开孔螺旋扭曲叶片的上下边为与边框平行方向， 而实施例 三填料单元扭曲叶片的上下边为与边框对角 45 度方向。实施例三的填料的热质交换性能 要优于实施例四的填料的热质交换性能， 而且实施例三的填料的气体流动阻力更小。 0061 实施例五 0062。
48、 图 16 是本发明的实施例五的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图。该实施例的外围框架为近似六边形， 开孔螺旋扭曲片单元为星字形 (*) 扭曲 片， 即每个开孔螺旋扭曲片单元是由 6 个相同螺旋旋向的螺旋扭曲叶片连接在一起而成。 采用矩形阵列和 / 环形阵列还可以组成多种填料单元结构。在图 16 中没有画出扭曲叶片 的开孔和单元组装连接插头。图 16 所示的为组装填料件的最基本开孔螺旋扭曲片单元， 可 以进行三维阵列组合。图 16 所示的实施例的扭曲片为星字形开孔螺旋扭曲片单元， 还可以 为叉字形开孔螺旋扭曲片单元 ( 如图 17， 3 个相同螺旋旋向的螺旋扭曲叶片连接在。
49、一起而 成 ) 或者一字形开孔螺旋扭曲片单元 ( 如图 18， 1 个螺旋扭曲叶片 )。 0063 本实施例五与实施例一的主要不同之处是 ： 实施例一的单元外围框架为近似四边 形， 而实施例五单元外围框架为近似六边形。实施例五的填料单元三维阵列组装的适应性 更好， 而实施例一的填料的热质交换性能更优。 0064 实施例六 0065 图 19 是本发明的实施例六的阵列开孔扭曲片式旋流液幕滴溅填料单元的平面结 构示意简图。该实施例的外围框架为近似三角形， 开孔螺旋扭曲片单元为叉字形开孔螺旋 扭曲片单元， 采用矩形阵列和 / 或环形阵列可以组成多种填料单元结构。在图 19 中没有画 出扭曲片的开孔和单元组装连接插头。图 19 所示的为组装填料件的最基本开孔螺旋扭曲 说 明 书 CN 102302921 A CN 102302923 A9/10 页 12 片单元， 可以进行三维阵列组合。 0066 本实施例六与实施例五的。