蒸发冷却器是被广泛使用的设备，其包括直接换热段和间接换热 段。一种蒸发性的液体—一般为水在间接换热段被散布开。间接换热段 通常是由一组相互独立的封闭回路或环路组成的，这些回路或环路用于 输送要被作传热处理—即要被冷却的流体流，如果蒸发冷却器被用作闭 环冷却塔或蒸发冷凝器，则热量就从流体流间接地传出，该热量将流过 封闭回路的蒸发性液体的包覆液膜迅速加热，由此来对蒸发液体进行升 温。通常，这些封闭回路是一组管道或盘管组件，管道或盘管的横截面 可以是圆形的，也可以是非圆形，例如在第4755331号美国专利就公开 了这样的管道，该文件的内容被结合到本文中作为参考。
在直接蒸发换热段中，蒸发液体所吸收的热量被直接传递给空气 流。在直接蒸发换热段中，蒸发液体被导流到一个固态表面区域上，有 一小部分液体发生蒸发，从而将其余的液体部分冷却，其中的固态表面 区域通常也被称为湿填料组层(fill)。该填料组层包括多种结构，例 如可以为木质板条、金属波纹板、叠层的成型塑料板等。例如，在第 5124087号美国专利中就公开了一种特定的填料组层，该文件的内容被 结合到本文中作为参考。
在过去的50年内，对湿填料组层的技术改进方案是极多的。湿填 料组层已被发展成高效的多层面塑料薄片，其效率远高于老式的溅流填 料组层，并能减小压力降，且使得蒸发液体在离开填料组层时的温度接 近于湿球温度。
在冷却塔湿填料组层发展的早期，最好的技术就是将木质板条简单 地叠置起来，这将使得水能溅射并扰乱流经的空气。湿填料组层的作用 是：将尽可能大的水表面积暴露向尽可能多的气流，并能暴露尽可能地 长的时间，且使空气流动的阻力达到最小。早期的冷却塔湿填料组层在 此过程中的效率是非常低的。当时，普遍的作法是在空气流和水流中放 置一传热盘管，而不采用任何的冷却塔湿填料组层。相对于位于气流 中、且在其上溅流着水的管路几何结构，湿填料组层的优势极其有限。
对湿填料组层的改进研究产生了越来越多的发明，该改进研究将填 料组层与盘管组合起来以完成这种类型的冷却。随着填料组层性能的改 进，发明者们发现了将两种介质组合起来所能带来的益处。但是，现有 技术强调的是使空气流过(以及流经)与湿填料组层相联接的盘管组件 的重要性。在任何情况下，现有技术仍然具有被空气流经的盘管。这些 年的研究工作致力于提供一种能便于或改进空气流经传热盘管的方 法。即使采用了在盘管设计方面的这些改进方案，但盘管所能获得的水 量仍然是有限的，只有这些量的水被喷洒到盘管上时才不会阻塞空气的 流动。在某些情况中，空气流被设置成与水流方向平行，以使气流能理 想地流经盘管。
典型的蒸发型冷却器包括间接换热器的盘管，以此作为填料组层的 一部分，其或者如第3012416号美国专利中所公开的那样被间置在直接 换热段的填料组层中；或者如第5435382、4683101、5724828以及 4112027号美国专利所公开的那样被布置在一些单独的换热段中，且直 接换热段和间接换热段都至少在部分上依赖于大量空气的流过，以便于 在两个换热段都能产生直接的蒸发换热。
蒸发性液体通常是在蒸发冷却器中循环流动的，因而，其按照连续 循环的方式从间接冷却区流向直接冷却区、然后再流回到间接冷却区， 且在此过程中加入一定的液体来补偿已被蒸发的液体量。

本发明研究了现有技术中各种改进方案的优点，并按照独特的方式 将这些优点结合到一起，获得了意想不到的奇特效果。
尽管所有的现有技术都提示了使气流流经盘管将有助于冷却过程 的逻辑思路，但申请人却发现了这样一个令人吃惊的效果：使另外的气 流流经盘管将只会削弱湿填料组层的性能，并使通风系统担负了更大的 气流驱动需求，从而要额外消耗一些空气驱动功率。尽管对于申请的发 明而言没有任何气流流过传热盘管并非是致关重要的，但申请人已经发 现：如果将流过传热盘管的气流减少或完全停止，则将能提高蒸发冷却 器的整体性能。
利用本发明，申请人通过将要被冷却的水分布在一个相对较大的填 料组层壳平面区域上，而使湿填料组层的效率达到了最大。这将增大水 与气流进行接触的表面积，并将需要通风装置的工作减到最少。
申请人已经发现：如果液体以非常高(或非常聚集)的流量倾泄到 间接换热器的传热盘管上，则能获得令人惊奇的高传热系数或U值。
申请人已经认识到、并利用了增大间接传热段的液体负载所能带来 的优点(液体量达到8到16加仑/分钟/平方英尺—22.75到45.48升/ 分钟/平方米)，同时还避免了增大湿填料组层的液体负载所带来的缺 点，这样的效果是通过将间接传热盘管的平面区域设计成小于填料组层 的平面区域、并在液体流从填料组层流向盘管时对其进行聚集而实现 的。
此外，申请人还发现：可通过两种方式来提高U值，即通过提高传 热盘管的液体负载和/或增大液体流过或流经传热盘管区的速度。
申请人发现了令人惊奇的效果：无需通过增大盘管的冷却气流负 担，就可以随意地高度聚集流过盘管的气流，并将盘管定位在所希望的 任何位置处，而无需考虑气流的几何条件。另外，还能利用水下降速度 增大的优势来进一步提高盘管的传热系数。
总而言之，在一实施方式中，申请人将各个换热段分离开，并使它 们更为有效—尽管以前的每个发明者都将换热段在一定程度上组合起 来、想获得效率最高的装置。本申请人的发明将填料组层与盘管分离 开，从而使填料组层能达到其最大效率，盘管也能以其最大效率工作。
具体来讲，在一实施方式中，一蒸发冷却器实践了本发明的设计原 理，其包括一液体分配器，用于将蒸发性液体(通常也被简称为水)分 布到一气体/液体接触体(湿填料组层)上，接触体具有一个用于接纳 液体的表面，并占据着一个第一平面区域，用于接纳从液体分配器、流 过所述表面、且基本上遍布第一平面区域的液体。设置了一个用于产生 空气气流的通风装置，接触体的表面被布置在气流中，气流使接触体接 纳的一小部分液体发生蒸发，由此冷却了未蒸发的剩余部分液体。将一 传热工作流体管路(传热盘管)基本上设置在气流之外，该管路具有一 第二平面区域，该平面区域的尺寸小于第一平面区域。传热盘管具有一 个表面，该表面被设置成基本上接纳了从接触体流来的所有已冷却液 体。在接触体与传热盘管之间设置了一个液体聚集器，以便于对从第一 平面区域流入到第二平面区域的已冷却液体进行聚集。已被冷却后的液 体在其冲流过传热盘管的表面时，由于从管路中循环流动的工作流体吸 收了热量，所以会被迅速地重新加热，由此而冷却了工作流体。一液体 收集器基本上接纳了从传热工作流体管路溅落下来的、所有已被加热的 液体。一液体循环装置将加热后的液体返送到液体分配器中，以便于重 复执行上述的循环。
在本发明一实施方式中，蒸发冷却器包括一液体分配器、以及一个 用于从液体分配器接纳液体的蒸发体。一通风装置被设置成可产生一个 吹过蒸发体表面的气流，气流使蒸发体接纳的一小部分液体发生蒸发， 由此将剩余部分的未蒸发液体冷却。一传热工作流体管路被设置成可基 本上接纳来自于蒸发体的所有已冷却液体。在蒸发体与传热工作流体管 路之间设置一流动加速器，以便于将已冷却液体在接触到传热工作流体 管路表面之前的流动速度加速到至少9.5英尺/秒(2.9米/秒)。已被 冷却后的液体在其冲流过传热工作流体管路的表面时，由于冷却了管路 中循环流动的工作流体，所以会被迅速地加热。将一液体收集器布置成 可基本上接纳来自于传热工作流体管路表面的所有已被加热液体。设置 了一液体循环机构，用于将加热后的(或被收集到的)液体返送到液体 分配器。
在本发明的一实施方式中，提供了一种用于对工作流体进行冷却的 方法，其包括步骤：将液体分配到一个蒸发体的表面上，其中，该蒸发 体占据一第一平面区域。将空气吹过蒸发体，以将一部分液体蒸发，由 此冷却其余部分的液体。将剩余部分的已冷却液体在一传热工作流体管 路的表面上进行分配和聚集，其中，传热工作流体管路占据了一个第二 平面区域，该区域小于第一平面区域，其管路被保持在一个基本上没有 气流的区域内。被蒸发冷却后的液体流过、并环绕着传热工作流体管 路，以便于在工作流体与已被蒸发冷却的液体之间进行热交换。在此过 程中，已蒸发冷却的液体被加热，而管路内的流体则被冷却。将来自于 传热工作流体管路的外表面的加热后液体汇集起来，并将其循环回送到 所述蒸发体处。
本发明一实施方式所提供的优点在于：如果在由工厂制造的模块组 件中将盘管布置在湿填料组层的下方，则模块的重心将会被降低，这将 提高该模块的可运输性。一旦该结构被安装就位之后，不论该模块是在 工厂进行建造的、还是在现场建造的，较低的重心在与地震载荷、钢重 载荷、以及风力载荷有关的各个方面都具有优势。
在本发明的实施方式中，盘管与湿填料组层分离开，且在地面的高 度上，盘管的所有六个侧面都是易于接近的，这样就使得接近盘管、从 而对其进行检查和清洁的工作变得容易。
在本发明这样的一些实施方式中：盘管大体上或完全位于流经冷却 器的气流之外，在盘管上由于蒸发过程而形成水垢的可能性很小。不然 的话，这些水垢作为隔热体，会降低经盘管壁进行传热的效率，从而对 盘管的传热性能造成负面影响。
另外，在本发明那些盘管大体上或完全位于流经冷却器的气流之外 的实施方式中，可防止空气被借助空气进行传播的污物和碎屑所污染， 并防止空气被经气孔或其它孔洞透入的太阳光线照射到。此外，在某些 情形中，对于暴露在气流中的普通盘管，会发生非有意的传热，而在盘 管被大体上或完全设置在气流之外的这些实施方式中，则可避免这样的 问题。

图1是一个侧剖视图，表示了一种采用本发明设计原理的吸风逆流 式蒸发冷却器；
图2是总体上沿图1中的II-II线、并转过90°对吸风逆流式蒸 发冷却器所作的示意性侧剖面图；
图3是总体上沿图4中的III-III线所作的示意性侧剖面图，表 示了采用了本发明设计原理的一种吸风横流式蒸发冷却器；
图4是以与图3成90°的视角对一种吸风式横流冷却塔所作的示意 性局部侧剖视图；
图5中的示意性侧剖视图表示了一种采用本发明设计原理的强制 吸风逆流蒸发冷却器；
图6是总体上沿图5中的VI-VI线、并转过90°对强制吸风逆流 蒸发冷却器所作的示意性侧剖视图；
图7是一个示意性的侧剖视图，表示了采用本发明设计原理的一种 吸风式蒸发冷却器的并置结构；
图8是总体上沿图7中的VIII-VIII线所作的示意性剖视图；
图9是总体上沿图2中的IX-IX线所作的示意性剖视图；
图10表示了一种备选实施方式，该附图是沿与图9相同的剖线绘 得的。

本发明涉及蒸发式冷却器，且能被广泛地用在多种结构和多种布局 中。尽管在本文中表示出了本发明的几种结构布局，但还可按照多种其 它的实施方式和构造来实践本发明。例如，尽管文中优选的实施方式是 一种在工厂进行建造的构造，但本发明也适用于在现场进行建造的蒸发 冷却器。由工厂组装的单元通常被建造为一个或两个模块，而现场建造 的设备则可以是相互独立的构件或单元，它们被建造在各自的位置上， 没有必要设置在同一个壳体内。本领域技术人员从下文对优选实施方式 的描述壳清楚地领会其它的结构布局形式。
在图1和图2中，应用了本发明设计原理的一蒸发冷却器被总体上 标记为20，其包括几个结构部件。图中表示出了一个液体分配器，其 总体上用标号22指代，并表示出了一个标号为24的直接传热段，其包 括一个蒸发体26，蒸发体26带有一个表面，用于从液体分配器22接 纳液体。设置了一个通风装置，其产生一个气流，气流流过蒸发体26 的表面，使在蒸发体上流动的液体的一小部分发生蒸发，从而冷却了剩 余部分的液体。在标号30处设置了一个间接冷却区，其通常包括至少 一条、优选为多条传热工作流体管路32，这些管路为环路或盘管的形 式。
蒸发体26在图中是示意性表示的，其包括一个表面积很大的元 件，且有多条空气通道从该元件中传过。该蒸发体的表面可以有多种不 同的形式。在一种形式中，蒸发体可包括一垛相互分离开的薄层材料， 例如其中的各个薄层是垂直定向的，从而使分布到薄层表面上的蒸发性 液体向下流动，而空气通道则被制在相互分开的薄层之间，从而，在液 体流过薄层的同时，使空气也流过这些薄层。在一种更为具体而优选的 实施方式中，薄层材料可以是非平板状的，从而可形成一系列褶曲，这 样就可以增大液体的过流面积，同时，仍然设置一些穿过蒸发体的空气 通道。蒸发体上还可包括一组相互分开的板条、甚至于一系列间隔开的 管体。本领域技术人员能领会：这种蒸发体构件被叫作湿填料组层，下 文中，蒸发体26将被称为湿填料组层或简单填料组层。申请人发现的 一种非常高效而有效的特定类型湿填料组层是在第5124087号美国专 利申请中公开的，该文件所公开的内容被结合到本文作为参考。
图中示意性地表示了间接传热段，其包括至少一条传热工作流体管 路32，该管路具有一个用于从蒸发体26接纳未蒸发液体的表面。该管 路可采取几种形式，这些形式包括：一组独立的盘管或管体54，它们 被汇集管56连接起来，从而形成一个管体阵列，由此增大了与未蒸发 液体进行接合的表面积。在第4755331号美国专利中公开了一种具体的 盘管结构，在该结构中，管体的横截面是椭圆的，但该专利中也指出了 还可使用圆形横截面、或其它横截面构造的管体。另外，管路也可以是 中空板件的形式，板件中制有用于通流工作流体的通道，同时，板件还 具有一个表面区域，未蒸发的液体以间接传热的关系从该表面区域上流 过。可使用一组这样的板件，且板件被垂直定向，并带有合适的连接件 和汇集管，以便于使工作流体能流经这些板件。下文中，传热工作流体 管路32将被简称为换热盘管、传热盘管，或非常简单地称为盘管。
在图1、2所示的实施方式中，填料组层26的宽度和深度基本上整 个地占据了壳体34的宽度尺寸W1和深度尺寸D1，壳体34包罩着蒸发 冷却器20的各个构件。传热盘管32所占据的宽度为W2、深度为D2， 这两个尺寸中的至少一个尺寸小于填料组层26所占据的对应宽度W1和 深度D1。因此，盘管32的平面区域小于填料组层26的平面区域。
在一优选实施方式中，盘管32的平面区域(第二平面区域)约为 填料组层26平面区域(第一平面区域)的20％-90％。在另一优选实施 方式中，第二平面区域约为第一平面区域的25％-80％。在又一优选实 施方式中，第二平面区域约为第一平面区域的40％-70％。
图9是基本上沿图2中的IX-IX线所作的剖面图，表示了当从上方 进行观察时所见的情况：填料组层26所占据的宽度为W1，该宽度即为 壳体34的全宽，而传热盘管32所占据的宽度W2则较小，并离开壳体 的两个侧壁。从图中可看出：表示在图中左半侧的、填料组层32的平 面区域大于传热盘管26的平面区域(表示在图中的右半侧)，事实上， 在图中所示的情况下，前者约为后者的两倍。在图2中，填料组层26 与传热盘管26之间设置了一个液体聚集段36，其对离开填料组层26、 但尚未与传热盘管32进行接合的液体进行聚集。设置了一个液体收集 器38，其用于将从传热盘管32表面流过的液体收集起来。还设置了一 个液体循环流动机构40，其用于将被加热的液体从流体收集器38返送 到液体分配器22。
在图1、2所示的实施方式中，液体分配器包括一组设置在液体通 道44中的独立喷嘴42，液体通道例如是从一汇集管46引出的一管体 阵列。可以理解：除了图中示意性表示的该实施方式之外，还可使用范 围很广的多种液体分配器。例如，可取代安装多个独立喷嘴42的方案， 而只是对管体44作穿孔处理。液体通道还可以是单根多孔管或多孔沟 道的形式，液体被引流到该通道内，并经过穿孔而从管体或沟道滴落到 填料组层26上。如图所示，通道44还可以是封闭管体的形式，或者也 可以是顶部开口的沟道或槽道的形式。液体分配器的确切结构并不是致 关重要的，只要其能将液体较为均匀地分布道填料组层26上、并能允 许气流从此排出即可。
图1、2中所示的通风装置28是一个叶片型风扇，其被布置在填料 组层26的上方。在湿填料组层26的下方，壳体34上制有一组进气口 48，这样，空气就能被抽吸到壳体34中，并流经填料组层26，且经壳 体顶部的一个大开孔50排出，开孔50位于风扇的上方。在这样的结构 布置中，此装置在本领域中被称为吸风逆流式系统，通常，还设置了一 个漂浮物清除器52，以便于在气流从壳体中排出之前、去除掉气流中 所含带的液滴。现有技术中存在多种不同类型和结构的漂浮物清除器， 这些清除器包括：紧密间隔着的金属、塑料或木质板条/缝板，其允许 空气流过，但却能挡住空气中所含的细微水滴。在所示的结构中，被收 集到的水滴将在重力作用下滴落到带有另外一些分布液体的湿填料组 层26上。
对于本领域技术人员来讲，显然也可使用许多其它类型的通风装 置，这些通风装置包括：各种构造的鼓风机、可动隔膜、甚至是不带有 任何运动部件的通风装置—例如对流囱道。排气孔50的位置是可变动 的，如果需要保证空间设置的要求，则可将其设置在侧壁上，而非设置 在顶壁上。还可设计成：空气被抽吸着以顺流的方式向下流过湿填料组 层26，而非图中所示的逆流形式。同样，通风装置的具体结构和位置 并不是致关重要的，其重要性只在于使空气流过填料组层26的表面， 而在该表面上散布了液体。本领域技术人员将能领会：在某些情况下， 其它不同类型的通风装置可能会更合适，其中的具体情形取决于所希望 的空气流量、噪音等级、所能允许的空间等。
离开湿填料组层26的液体被蒸发过程所冷却，在某种高效的系统 中，液体的温度接近于空气被抽吸到壳体中时的环境湿球温度。液体随 着其向下流过传热盘管32，其温度会逐渐地增大。在一优选实施方式 中，工作流体被从传热盘管32的下部引入，并逐渐向上流动，从而在 较高的部分排出，因而，工作流体随着向上流动而被冷却，且在传热盘 管的最高位置处，工作流体的温度将是最低的，而在此处，来自于湿填 料组层26的液体也达到最低温度，因而，工作流体将能被冷却到接近 于环境大气湿球温度的温度，该温度是蒸发式冷却器所能达到的最低温 度。如果工作流体是要被冷凝的气体，则由于排流的需要，必然要使气 体从盘管32的顶端流向底端，尽管如此，这种流动方向的传热效能略 有下降。
对于本领域技术人员而言，传热盘管32的其它的结构和构造将是 显然的，且其确切的构造并非是致关重要的，其重要性仅在于：管路为 工作流体提供了通道，并形成了一个与冷却后流体进行接合的表面，且 盘管的制造材料应能将热量从流体传递给液体，但却不允许流体或液体 从其中穿过。
图中所示的壳体34基本上是由一些垂直的外壁面构成的，这些外 壁面被设置成基本上相互垂直，从而，所形成的形状基本上为立方体。 这种具体的形状便于制造，且成本也很经济，但这一特征对本发明并非 是必要的，壳体的形状可以是多种多样，例如，壳体的横截面形状可以 是圆形或其它几何形状，事实上，可将各个构件安装到不同的壳体内， 并非一定要将所有的元件都安装到同一个壳体内(尤其是对于下文将要 讨论的图7所示的实施方式，这一点将变得更为明显)。
尽管总要有一个不同的元件被用作液体聚集器，但在图1、2所示 的实施方式中，用标号36指代的液体聚集段是由两个元件构成的。在 图1、2所示的实施方式中，进气口48具有使液体聚集的功能，原因在 于：如箭头47所示的、经壳体34的侧壁抽吸入的空气会向上进入、并 流过湿填料组层26。随着空气被向内抽吸到气流中，从湿填料组层向 下滴落的液体会受到气流的冲击，从而会受气流的影响而如箭头51所 示那样向内移动，这样就将从湿填料组层向下滴落的水向壳体的中央部 分聚集—至少是在设置有进气口48的侧面处。
如图9示意性地表示的那样，传热盘管32向内与壳体34的各个侧 壁分隔开，且空气可从每一侧壁上的进气口48进入。但是，在某些应 用场合中，从所有侧面都进气将是不可能的、或不可行的，在此情况下， 就可以将传热盘管32直接布置在侧壁的附近。图10中就表示出了这样 的情况，在该图中，蒸发性冷却器20′包括设置在一壳体34′内的一个蒸 发体26′和一个传热盘管32′，其中，只在三个侧壁上设置有进气口48′。 尽管湿填料组层26′的宽度仍然占据着壳体的全宽W1′，但传热工作流体 盘管32′所占据的宽度W2′则较小，传热盘管所在位置直接邻近于不带有 进气口的那一侧壁。这样进行设计的原因在于：此处将没有任何气流沿 着不带有进气口48的这一侧壁对从湿填料组层26流下的液体施加聚集 的作用。当然，进气口的数目和位置是可变化的，因而，进气口可被布 置在一个或多个侧壁上、和/或设置在顶壁上一如果将上述的排气口50 移位到侧壁上的话。
图1、2和图9表示了另一个可能的聚集元件是斜壁面60，其从壳 体34的外壁向内延伸到由传热盘管占据的空间内。这样，从湿填料组 层26流下、且未被进入的气流聚集到传热盘管32所占据较小平面区域 内的那些液体就会被斜壁面60引流到该较小平面区域内，因而获得了 聚集。在图10中，也设置了斜壁面，对于沿未设置进气口的那一壁面 流下的液体，该斜壁面将是唯一的聚集装置。因而，在图10所示的结 构中，尽管在位于图中顶部的那一侧壁上未设置任何进气口48′，也可 以将传热盘管32与壁面分隔开，在此情况下，用斜壁面60′来实现聚集 的功能。对于本领域技术人员来讲，用于对从填料组层26所占据的第 一平面区域流到传热盘管32所占据第二平面区域的液体进行聚集的其 它结构和装置将是很显然的(将参照图7对其它一种具体装置进行描 述)。
同样，尽管可采用沟道、通道、封闭箱体或其它装置等各种不同的 装置来收集液体，但在图10中，液体收集器38具体表现为设置在壳体 底部中的单个集水槽和一根水管，其中的基水槽为敞口盘的形式。该收 集器的重要性仅在于将液体收集起来、并循环到液体分配器22中。
为此目的，设置了一个流体循环机构40，其包括一个用于将收集 在液体收集器38中的液体移动到液体分配器22的装置。液体循环机构 40可采用多种结构形式，这些结构形式包括设置一台泵62，其连接在 从液体收集器38引向液体分配器22的管线64中。该泵自身可以是任 何类型的现有泵，这些泵包括：容积泵、离心泵、蠕动泵等。液体循环 机构也可采用其它的结构形式，例如可采用拨水轮、回旋丝杠、诸如输 送带和液斗等的液体输送装置，本领域技术人员也能很容易地想到其它 多种结构，需要指出的是：液体循环装置的作用应当只是将液体从液体 收集器38运送到液体分配器22。
在图1和图2所示的实施方式中，传热工作流体盘管32基本上位 于流经壳体的气流之外。也就是说，空气的流动路径为：经进气口48 流入、并向上流经湿填料组层26、然后流过漂浮物清除器52、通过通 风装置28而从气孔50排出。申请人已经判定：现代湿填料组层的蒸发 效率要显著地高于用于传热工作流体管路的典型盘管的蒸发效率。因 而，如要抽吸另外一些空气使其从传热工作流体管路的盘管通过，则或 者是由于加大了气流、或者是由于增大了压力降，所以将需要另增加能 量，导致蒸发冷却器的效率要低于传热盘管32基本上位于流经蒸发冷 却器的气流之外的情况。
对于图1、2所示的实施方式，空气在从进气口流入、并向上流向 湿填料组层时，具有从盘管的顶面上流过的趋势。甚至还存在一定的可 能性：一部分空气漏入(流入)到壳体下壁周围处，从而位于了斜壁面 60的下方。尽管并非严格地要求没有任何气流流过传热盘管32，但在 一优选实施方式中，盘管将基本上(如果不是全部的话)位于气流之外， 以便于提高蒸发冷却器的效率。
如图中示意性表示的那样，进气口48为一组百叶孔缝的形式，这 些孔缝朝向下方，从而使流入到壳体内的空气首先是向下流，然后再转 向而向上流向蒸发体26。进气口也可以是其它的公知构造，这些构造 包括直线通道、人字纹通道或蛇形通道。可在壳体的每一个垂直壁面上 均设置进气口48，或者也可以在并非全部的壁面上进行设置(如图10 所示的情况)，或者并非在壳体的整个外周面上均进行设置。
图1和图2所示的装置还包括一流动加速器70，其被设置在湿填 料层组26与传热盘管32之间，用于提高尚未接触到传热盘管表面的液 体的下落流动速度。在图1、2所示的实施方式中，该流动加速器包括 一段幅度足够大的垂直空间间隔，从而使从湿填料层组26滴落到传热 盘管32上的液体获得很大的加速，优选地是，所设置的距离约为2英 尺(0.61米)，并可高达6英尺(1.8米)或更大，从而将离开填料层 组26的液体的速度达到约9.5英尺/秒(2.9米/秒)、直至高达15英 尺/秒(4.6米/秒)或更快。
图3、4示意性地表示了采用了本发明设计原理的蒸发冷却器120 的另一种实施方式，其包括几个与上述实施方式类似的结构部件。对于 那些与上文基本上类同的元件，用类似的数字标号加上100来进行指 代，且如果在下文中未具体描述这些元件及其功能，则情况就与上文的 描述基本上相同。
图中，液体分配器总体上用标号122指代，被标记为124的直接传 热段包括两个相互间隔开的蒸发体126(湿填料层组或简单填料层组)， 每一蒸发体都带有一个用于接纳来自于流体分配器122液体的表面。在 图4中只表示出了左侧的填料层组126，但通常的结构布局会包括一个 位于右侧的、相同的第二填料层组。可在其余的两个相对侧也设置其它 的填料层组，从而在一个具有四个侧面的壳体内，可根据应用情况而设 置1到4个填料叠层体。
如上所述，设置了一个通风装置128。在标号130处设置了一个间 接冷却段，其通常包括至少一条、优选为多条传热工作流体管路132， 这些管路为环路或盘管的形式，这些管路与所设置的蒸发体数目相对应 而位于一个位置或多个分离开的位置。
在图3、4所示的实施方式中，填料层组126所占据的宽度W3基本 上是包封着蒸发冷却器120各个构件的壳体134的全宽，而深度D3则 是壳体深度的一部分。传热盘管132占据的宽度为W4，深度为D4，这 两个尺寸中至少其中之一小于对应填料层组126所占据的宽度W3或深 度D3。这样，传热盘管132的平面区域要小于填料层组126的平面区 域。
如上所述，传热盘管132的平面区域(第二平面区域)可约为蒸发 体平面区域(第一平面区域)的20％到90％，或者在约25％到80％的范围 内，还可以约为第一平面区域的40％到70％。在每个填料层组126与对 应的传热盘管132之间设置了一个液体聚集段136。一液体收集器138 被定位成可收集从传热盘管132的表面流下的液体。设置了一个液体循 环机构140，用于将被加热的液体从液体收集器138返送到流体分配器 122。
图3、4中所示的通风装置128是一个叶片风扇，其被设置在填料 层组126的上方。在靠近填料层组126的位置处，壳体134上制有一组 进气口148，从而能将空气抽吸到壳体134中，并使其以横流的方式流 过、流经填料层组126，空气的流动方向基本上垂直于蒸发液体流过填 料层组126表面的方向，在壳体的顶部，空气经一个位于风扇上方的大 孔150排出。在这种在本领域被称为吸风横流系统的结构设计中，如上 文所述那样，通常也设置一个漂浮物清除器152。在图示的结构中，被 收集起来的水滴将与其它未蒸发液体一道在重力作用下滴落到液体聚 集段136中。
如上文所述那样，对于本领域技术人员而言，许多种其它的通风装 置及相应的位置设置都是易于想到的。同样，通风装置的确切构造和位 置对本发明并不是致关重要的，其重要性仅在于使空气从填料层组126 分布了液体的表面上流过。
图中，间接传热段130被示意性地表示为包括至少一条传热盘管 132，其具有一个表面，用于接纳从填料层组126滴落下来的已冷却液 体。在图3、4所示的横流式结构中，通常设置两个填料叠层体126和 两个间接传热段130，但也可只设置单套组件，还可设置多于两套的组 件。传热盘管132可采用上文的几种形式。
图中的标号136指代一液体聚集段，在该实施方式中，其是由单个 元件组成的，该元件包括从壳体134的外壁面延伸出的斜壁面160，该 斜壁面向内延伸到由传热盘管132占据的空间内。这样，从填料层组 126滴落下来的任何液体都将被斜壁面导流向较小的平面区域，因而获 得聚集。对于本领域技术人员来讲，除了上述的那些结构和装置，用于 对从蒸发体所占据的第一平面区域流向传热工作流体管路所占据的较 小第二平面区域的液体进行聚集的其它结构和装置是易于想到的。
在图3、4所示的实施方式中，传热盘管132基本上位于流经壳体 的气流之外。也就是说，经进气口148流入的气流将横穿过蒸发体126， 而后流经漂浮物清除器152，并通过通风装置128而从气孔150排出。
图3、4所示的装置还包括一流动加速器170，如上文所述那样， 其位于填料层组126和传热盘管132之间，用于提高未蒸发液体在接触 到传热盘管表面之前的流动速度。
同样，在该实施方式中，可通过至少两个途径来提高传热系数U 值：通过在直接传热段与间接传热段之间对液体进行聚集而使间接传热 段130的液体负载大于直接传热段124的负载；以及使流经间接传热段 的液体流速增大。
图5、6示意性地表示了实践本发明设计原理的蒸发冷却器220的 另一种实施方式，其包括几个与上述实施方式类似的结构部件。对于那 些与上文基本上类同的元件，用类似的数字标号加上200来进行指代， 且如果在下文中未具体描述这些元件及其功能，则情况就与上文中对该 元件的描述基本上相同。
液体分配器在图中总体上用标号222指代，被标记为224的直接传 热段包括一个蒸发体226(湿填料层组或简单填料层组)，该蒸发体具 有一个用于接纳来自于流体分配器222液体的表面。
如上所述，设置了一个通风装置228。在标号230处设置了一个间 接冷却段，其通常包括至少一条、优选为多条传热工作流体管路232， 这些管路为环路或盘管的形式。
在图5、6所示的实施方式中，填料层组226所占据的宽度W5和深 度D5基本上是包封着蒸发冷却器220各个构件的壳体234的全宽和全 深。传热盘管232占据的宽度为W6，深度为D6，这两个尺寸中至少其 中之一小于填料层组226所占据的对应宽度W5或对应深度D5。这样， 传热盘管232的平面区域小于填料层组226的平面区域。
如上所述，传热盘管232的平面区域(第二平面区域)可约为填料 层组平面区域(第一平面区域)的20％到90％，或者在约25％到80％的范 围内，还可以约为第一平面区域的40％到70％。在填料层组226与传热 盘管232之间设置了一个液体聚集段236，从填料层组226流出的液体 在接合到传热盘管232之前，先被该聚集段进行集中。一液体收集器 238被定位成可收集从传热盘管232的表面流下的液体。设置了一个液 体循环机构240，用于将被加热的液体从液体收集器238返送到流体分 配器222。
图5、6中的通风装置228表现为设置在蒸发体226下方的三个鼓 风机249。在填料层组226的下方，壳体234上制有三个进气口248， 从而，空气能被抽吸到壳体234中，并在流过、流经填料层组226后经 位于鼓风机上方的一个大孔250排出到壳体的顶部。在这种在本领域被 称为吸风横流系统的结构设计中，通常也设置一个漂浮物清除器252。 在图示的结构中，被收集起来的水滴将与其它被分布开的液体一道在重 力作用下滴落到蒸发体226上。
如上文所述那样，对于本领域技术人员而言，许多种其它的通风装 置及相应的位置设置都是易于想到的。同样，通风装置的确切构造和位 置对本发明并不是致关重要的，其重要性仅在于使空气从填料层组226 分布了液体的表面上流过。
间接传热段230在图中被示意性地表示为包括至少一条传热盘管 232，其具有一个表面，用于接纳从填料层组226滴落下来的已冷却液 体。该管路可采用上文的几种形式。
图中的标号236指代一液体聚集段，在该实施方式中，其是由单个 元件组成的，该元件包括从壳体234的外壁面延伸出的斜壁面260，该 斜壁面向内延伸到由传热盘管232占据的空间内。这样，从填料层组 226滴落下来的任何液体都将被斜壁面260导流向较小的平面区域，因 而获得聚集。对于本领域技术人员来讲，除了上述的那些结构和装置， 用于对从填料层组所占据的第一平面区域流向传热盘管所占据的较小 第二平面区域的液体进行聚集的其它结构和装置是易于想到的。
图5、6所示的装置还包括一流动加速器270，如上文所述那样， 其位于填料层组226和传热盘管232之间，用于提高未蒸发液体在接触 到传热盘管表面之前的流动速度。
同样，在该实施方式中，可通过至少两个途径来提高传热系数U 值：通过在直接传热段与间接传热段之间对液体进行聚集而使间接传热 段230的液体负载大于直接传热段224的负载；以及使流经间接传热段 的液体流速增大。
图7、8示意性地表示了采用本发明设计原理的蒸发冷却器320的 又一种实施方式，其包括几个与上述实施方式类似的结构部件。对于那 些与上文基本上类同的元件，用类似的数字标号加上300来进行指代， 且如果在下文中未具体描述这些元件及其功能，则情况就与上文中对该 元件的描述基本上相同。
液体分配器在图中总体上用标号322指代，被标记为324的直接传 热段包括一个蒸发体326(湿填料层组或简单填料层组)，该蒸发体具 有一个用于接纳来自于流体分配器322液体的表面。
在图7、8所示的实施方式中，填料层组326所占据的宽度W7和深 度D7基本上是包封着蒸发冷却器320各个构件的壳体334的全宽和全 深。传热盘管332占据的宽度为W8，深度为D8，这两个尺寸中至少其 中之一小于填料层组326所占据的对应宽度W7或对应深度D7。这样， 传热盘管332的平面区域小于填料层组326的平面区域。如上所述，传 热工作流体管路332的平面区域(第二平面区域)可约为填料层组平面 区域(第一平面区域)的20％到90％，或者在第一平面区域约25％到80％ 的范围内，还可以约为第一平面区域的40％到70％。在填料层组326与 传热盘管332之间设置了一个液体聚集段336，从填料层组226流出的 液体在接合到传热盘管232之前，先被该聚集段进行集中。一液体收集 器338被定位成可收集从传热盘管232的表面流下的温升液体。设置了 一个液体循环机构340，用于将被加热的液体从液体收集器338返送到 流体分配器322。
图7中所示的通风装置328是一个叶片风扇，其被设置在填料层组 326的上方。在填料层组326的下方，壳体334上制有一组进气口348， 从而能将空气抽吸到壳体334中，并使其流经通过填料层组326而经一 个位于风扇上方的大孔150排出到壳体的顶部。在这种在本领域被称为 并置式吸风逆流系统的结构设计中，通常还设置一个漂浮物清除器 352。在图示的结构中，被收集起来的水滴将与其它被分布开的液体一 道在重力作用下滴落到蒸发体326上。
如上文所述那样，对于本领域技术人员而言，许多种其它的通风装 置及相应的位置设置都是易于想到的。同样，通风装置的确切构造和位 置对本发明并不是致关重要的，其重要性仅在于使空气从填料层组326 分布了液体的表面上流过。
间接传热段330在图中被示意性地表示为包括至少一条传热盘管 332，其具有一个表面，用于接纳从填料层组326滴落下来的已冷却液 体。可按照上文所述的方式来对流经盘管332的流体流进行设置。
在该实施方式中，直接传热段324被设置在一个壳体部件中，而间 接冷却段330则被设置到另一个单独的壳体部件中，两壳体部件被一隔 壁369分隔开，尽管在图中两壳体部件是由位于其间的共同隔壁分开 的，但分隔壁并不需要是共有的，两壳体部件可被布置成相距一定的距 离，并位于不同的高度上。
液体聚集段在图中被标为336，其是由一个液体收集区372组成 的，其用于收集从填料层组326滴落下来的已冷却液体。该液体被抽送 到一根延伸穿过壁面369的管道374中，并经过一台泵376而向上流到 另一管道378中，而后流到一液体分配器380中，分配器380具有喷嘴 或开孔382，用于将液体从分配器380中喷出。喷嘴或开孔382距离传 热工作流体管路的上方具有足够的高度，以便于使液体如上文所述那样 在重力作用下加速到理想的速度。也可用足够高的压力将液体从喷嘴或 开孔382中喷洒出，这样也可以将液体的速度增加到合适的量，例如达 到9.5英尺/秒(2.9米/秒)或更快。优选地是：在用于收集来自于填 料层组326的已冷却液体的液体收集区372、与液体收集器338之间设 置一连通器或一条液体流动通路，因而可平衡收集区372以及液体收集 器338之间的流量变动。由于使两台泵以精确相同的速度同时工作是非 常困难的，所以优选的设计是：使循环泵的流量稍高，因而使来自于填 料层组326的已冷却流体能溢流到液体聚集器338中，从而与从传热盘 管表面上滴落下来的加温液体混合起来。
在图7、8所示的实施方式中，传热盘管332基本上位于流经壳体 的气流之外。也就是说，经进气口348流入的气流将向上穿过填料层组 326，而后流经漂浮物清除器352，并通过通风装置328而从气孔350 排出。
图7、8所示的装置还包括一流动加速器370，如上文所述那样， 其位于填料层组326和传热盘管332之间，用于提高未蒸发液体在接触 到传热盘管表面之前的流动速度，此实施方式中的流动加速器370可包 括泵376、管道374、喷嘴382和/或位于喷嘴382与盘管332之间的间 隔距离。
同样，在该实施方式中，可通过至少两个途径来提高传热系数U 值：通过在直接传热段与间接传热段之间对液体进行聚集而使间接传热 段330的液体负载大于直接传热段324的负载；以及使流经间接传热段 的液体流速增大。
从上文的详细说明可清楚地看出：可按照多种改型和替换形式来实 施本发明，这些改型和替换形式与上文说明书中所描述的具体实施方式 的差边只是具体性的。因而可以理解：申请人希望基于本文的专利保护 范围能涵盖所有合情合理的改型—只要该改型是在本发明对本技术领 域的贡献范围内即可。