CN100580343C - 用于制冷系统中的冷凝器、蒸发器、散热方法及散冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制冷系统中的冷凝器，该冷凝器外表面具有石墨纸，冷凝器通过该石墨纸散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂输出。本发明还提供一种用于制冷系统中的蒸发器，该蒸发器外表面具有石墨纸，通过该石墨纸吸收热量，输入蒸发器的液态制冷剂气化成气态制冷剂输出。应用本发明，可以利用石墨纸的良好导热性能和可塑性，加快制冷系统的制冷速度。

Description

用于制冷系统中的冷凝器、蒸发器、散热方法及散冷方法

技术领域

本发明涉及热交换技术，特别涉及用于制冷系统中的冷凝器、蒸发器、散热方法及散冷方法。

背景技术

热交换技术广泛应用在各种制冷设备的制冷系统中，这些制冷系统主要利用热交换技术产生冷量以使制冷设备内部达到制冷的效果，冰箱就是这种制冷设备的一个典型应用。下面以吸收式冰箱为例，简要描述现有技术制冷系统中使用的热交换技术。

图1为现有技术吸收式冰箱制冷系统的原理图。在图1所示制冷系统中，包括氨循环、惰性气体循环和溶液循环，其中惰性气体的循环主要是为了平衡制冷系统的压力，惰性气体由储液罐109上部的平衡管进入蒸发器106，再由蒸发器106通过吸收器108到达储液罐109完成循环，惰性气体可以选择氦气或氢气等。下面针对氨循环和溶液循环对制冷过程进行简要描述。

制冷过程包括：1)储液罐109中的氨水溶液经过溶液热交换器110加热后进入发生器101；2)氨水溶液在发生器101中被加热到沸腾，沿着发生器101上部的上升管经过分离器102到达精馏器103；3)氨水溶液在精馏器103中经过精馏后形成的氨气继续上升到冷凝器104，而分离出的水则先到达溶液热交换器110再上升到吸收器108；4)由精馏器103到达冷凝器104的氨气，向制冷系统外部散热，从而将氨气冷凝成氨液；5)从冷凝器104输出的氨液到达蒸发器106，在蒸发器106中吸收制冷设备内部的热量蒸发成氨气，从而降低制冷设备内部的温度；6)从蒸发器106输出的氨气在吸收器108中，被步骤3)中进入吸收器108的水吸收形成氨水溶液流回到储液罐109。经过上述步骤1)-6)，吸收式冰箱制冷系统中的一个循环的制冷过程结束，由冷凝器104和蒸发器106共同完成热交换的功能，即冷凝器104向制冷系统外部散热形成冷凝的氨液，而蒸发器106利用氨液气化为氨气需要热量的原理，从制冷设备内部吸热，达到向制冷设备内部散冷的目的。上述冷凝器的散热效果或蒸发器的散冷效果都直接影响制冷系统的制冷速度。在诸如普通压缩机冰箱或半导体冰箱中的其他制冷系统，冷凝器和蒸发器的结构可能与吸收式冰箱中所描述的不同，制冷系统中除冷凝器和蒸发器的其他部件也可能与吸收式冰箱中所描述的不相同，但利用热交换技术向制冷系统外散热，以及向制冷设备内部散冷的基本原理均相同。

在实际应用中，为了增大冷凝器向制冷系统外部的散热面积，以提高散热效果，通常在冷凝器上加装按照固定间隔布置的多个散热片，例如图1示出的吸收式冰箱制冷系统中的冷凝器104上的散热片，冷凝器需经过所加的散热片向系统外部散热。而为了增大蒸发器面从制冷设备内部的吸热面积，以提高散冷效果，通常在蒸发器外面加制一层导热性能较好的金属外壳，例如铝制的金属外壳。以吸收式冰箱为例，图1中未示出该金属外壳，图2示出了蒸发器106与为其加装的金属外壳202的横截面示意图，蒸发器需经过所加金属外壳向制冷设备内部散冷。

由于冷凝器与为其加装的散热片的连接部分存在接触热阻，会降低冷凝器向制冷系统外部散热的速度，而由于金属的导热性能一般，并且由于金属质地的特性，为蒸发器所加的金属外壳不能与蒸发器外壁完全接触，会降低蒸发器向制冷设备内部散冷的速度。上述对制冷系统中冷凝器散热或蒸发器散冷速度的影响，将导致制冷系统的制冷速度较慢。

发明内容

本发明提供一种用于制冷系统中的冷凝器，该冷凝器能提高制冷系统的制冷速度。

本发明提供一种用于制冷系统中的蒸发器，该蒸发器能提高制冷系统的制冷速度。

本发明提供一种用于制冷系统中的散热方法，该方法能提高制冷系统的制冷速度。

本发明提供一种用于制冷系统中的散冷方法，该方法能提高制冷系统的制冷速度。

本发明提供一种用于制冷系统中的冷凝器，该冷凝器为管式结构；该冷凝器外表面具有石墨纸，冷凝器通过该石墨纸散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂输出。

较佳地，所述石墨纸外表面，还具有用于提高石墨纸强度的薄膜。

本发明提供一种用于制冷系统中的蒸发器，该蒸发器为管式结构；该蒸发器外表面具有石墨纸，蒸发器通过该石墨纸吸收热量，输入蒸发器的液态制冷剂气化成气态制冷剂输出。

较佳地，所述石墨纸外表面，还具有用于提高石墨纸强度的薄膜。

本发明提供一种用于制冷系统中的散热方法，该制冷系统中的冷凝器为管式结构；使用石墨纸包裹制冷系统中的冷凝器外表面，该方法还包括：

冷凝器，通过外表面包裹的石墨纸向制冷系统外部散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂。

较佳地，所述石墨纸的外表面还覆盖有用于提高石墨纸强度的薄膜。

本发明提供一种用于制冷系统中的散冷方法，该制冷系统中的蒸发器为管式结构；使用石墨纸包裹制冷系统中的蒸发器外表面，该方法还包括：

蒸发器，通过外表面包裹的石墨纸从制冷系统所属的制冷设备内部吸收热量，输入蒸发器的液态制冷剂气化成气态制冷剂。

较佳地，所述石墨纸的外表面还覆盖有用于提高石墨纸强度的薄膜。

本发明提供的用于制冷系统中的冷凝器、蒸发器、散热方法及散冷方法，使用石墨纸包裹制冷系统中冷凝器、蒸发器的外表面，由于石墨纸的可塑性，包裹的石墨纸可以很好的与冷凝器或蒸发器的外表面贴合，而且由于石墨纸良好的导热性能，可以加快冷凝器向制冷系统外部散热的速度或蒸发器向制冷设备内部散冷的速度，从而加快制冷系统的制冷速度。

附图说明

图1为现有技术吸收式冰箱制冷系统原理图；

图2为现有技术吸收式冰箱的制冷系统中蒸发器与其金属外壳的横截面示意图；

图3为本发明用于制冷系统中的冷凝器较佳实施方式示意图；

图4为本发明用于制冷系统中的蒸发器较佳实施方式示意图；

图5为本发明用于制冷系统中的冷凝器和蒸发器组成的热交换装置较佳实施方式示意图；

图6为本发明用于制冷系统中的冷凝器和蒸发器应用在吸收式冰箱的制冷系统中的原理图；

图7为应用本发明用于制冷系统中的散热方法和散冷方法的热交换方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。

首先，介绍本发明提供的用于制冷系统中的冷凝器和蒸发器。

图3为本发明用于制冷系统中的冷凝器较佳实施方式示意图，以用于吸收式冰箱的制冷系统中的冷凝器作为较佳实施方式。冷凝器304的外表面具有石墨纸305，冷凝器304通过石墨纸305向制冷系统外部散发热量，将输入冷凝器304的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂输出。

图4为本发明用于制冷系统中的蒸发器较佳实施方式示意图，以用于吸收式冰箱的制冷系统中的蒸发器作为较佳实施方式。蒸发器406的外表面具有石墨纸407，蒸发器406通过石墨纸407从制冷系统所属的制冷设备内部吸收热量，输入蒸发器406的液态制冷剂气化输出，从而达到向制冷设备内部散冷的目的。

图3和图4分别以用于吸收式冰箱的制冷系统中的冷凝器和蒸发器作为较佳实施方式，在实际应用中，针对普通压缩机冰箱的制冷系统或半导体冰箱的制冷系统等其他情况时，冷凝器和蒸发器的结构可能与图3及图4所示吸收式冰箱制冷系统中的冷凝器和蒸发器有所不同，例如蒸发器或冷凝器可能由多个盘管组成，但同样可以使用石墨纸包裹冷凝器和蒸发器外表面，这里不再赘述。

本发明提供的用于制冷系统中的冷凝器和蒸发器，使用石墨纸包裹冷凝器和蒸发器的外表面，由于石墨纸可以很好的与冷凝器和蒸发器的外表面贴合，并且具备良好的导热性能，因此能够加快冷凝器向制冷系统外部散热的速度，也能够加快蒸发器向制冷设备内部散冷的速度，从而提高制冷系统的制冷速度。在此基础上，使用石墨纸对冷凝器和蒸发器的外表面包裹后，冷凝器无需使用散热片，蒸发器也无需使用金属外壳，操作方式简化并节省了制冷系统内部的空间，而且由于石墨纸的造价较低，降低了制造成本。

考虑到石墨纸的质地较脆，可以在石墨纸的外表面再覆盖用于提高石墨纸强度的薄膜。例如可以选用聚氯乙烯(PVC，polyvinyl chloride)塑料薄膜等。

本发明提供的用于制冷系统中的冷凝器和蒸发器可以组成制冷系统中的热交换装置。图5为由本发明制冷系统中的冷凝器和蒸发器组成的热交换装置较佳实施方式示意图，以用于吸收式冰箱的制冷系统中的冷凝器和蒸发器为较佳实施方式。在该热交换装置中，冷凝器和蒸发器的外表面可以都包裹有石墨纸，也可以根据需要只在冷凝器或蒸发器的外表面包裹石墨纸。

下面以吸收式冰箱的制冷系统为例，说明本发明提供的用于制冷系统中的冷凝器和蒸发器的具体应用。图6为本发明提供的冷凝器和蒸发器应用在吸收式冰箱制冷系统中的原理图，该系统中的惰性气体采用氦气，制冷剂采用氨，吸收剂采用水。

氦气由储液罐609上部的平衡管进入蒸发器606，再由蒸发器606通过吸收器608到达储液罐609完成循环，该循环的作用为平衡制冷系统的压力。

储液罐609中的氨水溶液经过溶液热交换器610加热后进入发生器601；氨水溶液在发生器601中被加热到沸腾，沿着发生器601上部的上升管经过分离器602到达精馏器603；氨水溶液在精馏器603中经过精馏后形成的氨气继续上升到冷凝器604，而分离出的水则先到达溶液热交换器610再上升到吸收器608；由精馏器603到达冷凝器604的氨气，通过冷凝器604外表面包裹的石墨纸605向制冷系统外部散热，从而冷凝成氨液；从冷凝器604出来的氨液到达蒸发器606，通过蒸发器606外表面包裹的石墨纸607吸收制冷设备内部的热量蒸发成氨气，从而使制冷设备内部温度降低达到向制冷设备中散冷的目的；从蒸发器606出来的氨气在吸收器608中，被进入吸收器608的水吸收形成氨水溶液流回到储液罐609。

其次，介绍本发明提供的用于制冷系统中的散热方法和散冷方法。

本发明用于制冷系统中的散热方法，该方法在制冷系统中的冷凝器外表面包裹石墨纸，该方法还包括：冷凝器，通过外表面包裹的石墨纸向制冷系统外部散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂。

本发明用于制冷系统中的散冷方法，该方法在制冷系统中的蒸发器外表面包裹石墨纸，该方法还包括：蒸发器，通过外表面包裹的石墨纸从制冷设备内部吸收热量，输入蒸发器的液态制冷及气化成气态制冷剂。

本发明提供的用于制冷系统中的散热方法和散冷方法，使用石墨纸包裹冷凝器和蒸发器的外表面，由于石墨纸可以很好的与冷凝器和蒸发器的外表面贴合，并且具备良好的导热性能，能够加快冷凝器向制冷系统外部散热的速度，以及蒸发器向制冷系统所属制冷设备内部散冷的速度，从而加快制冷系统的制冷速度。在此基础上，使用石墨纸对冷凝器和蒸发器的外表面包裹后，无需在冷凝器上安装散热片，也无需在蒸发器外安装金属外壳，操作方式简化并节省了制冷系统内部的空间，而且由于石墨纸的造价较低，降低了制造成本。

同样的，考虑石墨纸的质地较脆，可以在石墨纸的外表面，再覆盖用于提高石墨纸强度的薄膜。例如可以选用PVC塑料薄膜等。

本发明提供的用于制冷系统中的散热方法和散冷方法也可以结合起来应用，构成用于制冷系统中的热交换方法，图7示出了应用本发明用于制冷系统中的散热方法及散冷方法的热交换方法流程，在流程开始之前，使用石墨纸包裹制冷系统中的冷凝器和蒸发器，该流程包括：

步骤701：冷凝器，通过外表面包裹的石墨纸向制冷系统外部散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂输出到蒸发器。

步骤702：蒸发器，通过外表面包裹的石墨纸从制冷设备内部吸收热量，将冷凝器输出的液态制冷剂气化成气态制冷剂输出。

在上述制冷系统的热交换流程中，也可以根据实际需要只对蒸发器或冷凝器外表面包裹石墨纸。当只对冷凝器外表面包裹石墨纸时，步骤701不变，而步骤702中蒸发器不通过石墨纸从制冷设备内部吸收热量；当只对蒸发器外表面包裹石墨纸时，步骤701中冷凝器不通过石墨纸向制冷系统外部散热，而步骤702不变。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种用于制冷系统中的冷凝器，该冷凝器为管式结构；其特征在于，该冷凝器外表面具有石墨纸，冷凝器通过该石墨纸散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂输出。

2、如权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述石墨纸外表面，还具有用于提高石墨纸强度的薄膜。

3、一种用于制冷系统中的蒸发器，该蒸发器为管式结构；其特征在于，该蒸发器外表面具有石墨纸，蒸发器通过该石墨纸吸收热量，输入蒸发器的液态制冷剂气化成气态制冷剂输出。

4、如权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述石墨纸外表面，还具有用于提高石墨纸强度的薄膜。

5、一种用于制冷系统中的散热方法，该制冷系统中的冷凝器为管式结构；其特征在于，使用石墨纸包裹制冷系统中的冷凝器外表面，该方法还包括：

冷凝器，通过外表面包裹的石墨纸向制冷系统外部散发热量，将输入冷凝器的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述石墨纸的外表面还覆盖有用于提高石墨纸强度的薄膜。

7、一种用于制冷系统中的散冷方法，该制冷系统中的蒸发器为管式结构；其特征在于，使用石墨纸包裹制冷系统中的蒸发器外表面，该方法还包括：

蒸发器，通过外表面包裹的石墨纸从制冷系统所属的制冷设备内部吸收热量，输入蒸发器的液态制冷剂气化成气态制冷剂。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述石墨纸的外表面还覆盖有用于提高石墨纸强度的薄膜。

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