CN101266091B

CN101266091B - 一种多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器

Info

Publication number: CN101266091B
Application number: CN2008100179567A
Authority: CN
Inventors: 黄翔; 毛秀明; 文力; 武俊梅; 王芳
Original assignee: Xian Polytechnic University
Current assignee: Xian Polytechnic University
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2028-04-14
Also published as: CN101266091A

Abstract

本发明的多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器，包括板翅式间接蒸发冷却器，其冷却器机芯由板翅式冷却器机芯预冷段和板翅式冷却器机芯冷却段组成，板翅式冷却器机芯预冷段的上面设置有直接蒸发冷却器，板翅式冷却器机芯预冷段上部通过风管与直接蒸发冷却器底部相连通。本发明的蒸发冷却器通过接近空气露点的水和接近露点的二次空气进行热湿交换，使得出风温度进一步逼近露点，使布水更均匀，热湿交换效率大大提高。

Description

一种多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，涉及一种适用于空调的蒸发冷却器，具体涉及一种可使空气温度降低至逼近露点温度的多孔功能陶瓷板翅式间接蒸发冷却器。

背景技术

近年来，空调作为调节建筑物室内环境和空气品质的有效手段，得到了前所未有的快速发展。但由于能源短缺而空调耗能增长尤甚，加上环境污染日趋严重，人们对生活舒适性要求的提高等等各个方面，都迫切需要开发节能、环保、健康、经济型的空调制冷设备。而蒸发冷却技术凭借其在节能、环保、经济及改善室内空气品质方面的独特优势，成为现在空调技术领域的一个重要方向。

露点间接蒸发冷却技术虽然能将空气温度降低到湿球温度以下，但是现有露点板翅式间接蒸发冷却器，以普通蒸发冷却器为基础，仅对其空气侧和换热器流道进行了改进，换热效率较低，处理后的空气温度距露点温度还有一定的差距，需要进一步对其进行优化设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器，不仅能提供逼近露点温度的空气，又可以保持其含湿量不变，使板翅式间接蒸发冷却器的换热效率大大提高。

本发明所采用的技术方案是，多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器，包括一板翅式间接蒸发冷却器，板翅式间接蒸发冷却器的冷却器机芯由板翅式冷却器机芯预冷段和板翅式冷却器机芯冷却段组成，板翅式冷却器机芯预冷段的上面设置有直接蒸发冷却器，板翅式冷却器机芯预冷段上部通过风管与直接蒸发冷却器底部相连通。

本发明的特点还在于，

其中板翅式冷却器机芯预冷段包括从上到下依次设置的风机A、布水器A、多孔陶瓷板A、空气通道A、蓄水池和水泵A。

其中的空气通道A由多个并排设置的多孔陶瓷材料制成的隔层组成，隔层的一面粘贴有同种多孔陶瓷材料制成的薄膜，隔层布置时，使多孔陶瓷面和多孔陶瓷面相对、薄膜面和薄膜面相对，薄膜面相对布置的隔层之间构成一次空气通道，多孔陶瓷面相对布置的隔层之间构成二次空气通道，构成一次空气通道的隔层的内部粘结有水平波纹状多孔陶瓷片，形成独立的小流道，构成二次空气通道的隔层的内部粘结竖直波纹状多孔陶瓷片，形成独立的小流道。

其中板翅式冷却器机芯冷却段包括从上到下依次设置的风机B、布水器B、多孔陶瓷板B、空气通道B、蓄水池和水泵B。

其中的空气通道B由多个并排设置的多孔陶瓷材料制成的隔层组成，隔层的下部并排设置有孔径为5～8mm的多个通孔，隔层的下部、空气流向的末端设置有挡板，隔层的一面粘贴有同种多孔陶瓷材料制成的薄膜，隔层布置时，使多孔陶瓷面和多孔陶瓷面相对、薄膜面和薄膜面相对，薄膜面相对布置的隔层之间构成一次空气通道，多孔陶瓷面相对布置的隔层之间构成二次空气通道，构成一次空气通道的隔层的内部粘结有水平波纹状多孔陶瓷片，形成独立的小流道，构成二次空气通道的隔层的内部粘结竖直波纹状多孔陶瓷片，形成独立的小流道。

其中直接蒸发冷却器包括从上到下依次设置的风机C、挡水板、布水器C、多孔陶瓷填料和蓄水池，布水器C通过管道与板翅式冷却器机芯预冷段的水系统连接。

本发明的多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器以水为制冷剂，既能提供干球温度低于室外空气湿球温度且逼近露点温度的空气，还可以保证其含湿量不变，节能优势更为明显，湿球效率可达100％以上，露点效率接近100％。

附图说明

图1是本发明蒸发冷却器一种实施例的结构示意图；

图2是图1中I-I断面的结构示意图；

图3是本发明间接蒸发冷却器预冷段中空气通道的结构示意图；

图4是本发明间接蒸发冷却器冷却段中空气通道的结构示意图。

图中，A板翅式冷却器机芯预冷段，B板翅式冷却器机芯冷却段，C直接蒸发冷却器，1.一次空气通道，2.二次空气通道，3.多孔陶瓷板B，4.布水器B，5.通孔，6.风管，7.多孔陶瓷填料，8.挡水板，9.风机B，10.水泵A，11.隔板，12.蓄水池，13.预冷段二次空气进风口，14.预冷段二次空气出风口，15.隔层，16.水平波纹状多孔陶瓷片，17.竖直波纹状多孔陶瓷片，18.挡板，19.风机A，20.布水器A，21.多孔陶瓷板A，22.风机C，23.布水器C，24.水泵B，25.空气通道A，26.空气通道B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1显示了本发明间接蒸发冷却器一种实施例的结构，包括板翅式冷却器机芯、直接蒸发冷却器和供水装置。板翅式冷却器机芯由预冷段A和冷却段B组成，直接蒸发冷却器C设置在板翅式冷却器预冷段A的上部，板翅式冷却器机芯预冷段A上部通风口处连接风管6与直接蒸发冷却器C连通。供水装置由预冷段、冷却段、直接蒸发冷却器三部分各自的蓄水池、水泵、布水器等组成。

板翅式冷却器机芯预冷段A的冷却原理与现有技术的间接蒸发冷却原理相同，与现有结构相比多设置了一块多孔陶瓷板A 21，包括从上到下依次设置的风机A 19、布水器A 20、多孔陶瓷板A 21、空气通道A 25和底部的蓄水池12，在预冷段的底部两侧设置预冷段二次空气进风口13，预冷段上部设置预冷段二次空气出风口14。

其中的空气通道A 25由多个隔层15并排设置，隔层15由多孔陶瓷制成，一面粘贴同种多孔陶瓷材料制成的薄膜。隔层15布置时，使多孔陶瓷面和多孔陶瓷面相对，薄膜面和薄膜面相对，相对布置的薄膜面之间构成一次空气通道1，作为干通道，使湿面的水不会进入一次空气通道1中。相对布置的多孔陶瓷面之间构成二次空气通道2，作为湿通道，利用多孔陶瓷的毛细作用迅速浸润壁面。构成一次空气通道1的隔层15的内部粘结水平流向的波纹状多孔陶瓷片16作为中间夹层，形成各小流道，强化传热，各小流道之间空气不相混合。构成二次空气通道2的隔层15的内部粘结竖直流向的波纹状多孔陶瓷片17作为中间夹层，强化传热传质，其结构如图3所示。

板翅式冷却器机芯冷却段B结构为有通孔的露点式间接蒸发冷却段，与现有结构相比多设置了一块多孔陶瓷板B 3，其结构包括从上到下依次设置的风机B 9、布水器B 4、多孔陶瓷板B 3、空气通道B 26和底部的蓄水池12。

其中的空气通道B 26与预冷段中空气通道的形状一致，只是在隔层15的下部并排设置有孔径为5～8mm的多个通孔5，隔层15的下部、空气流向的末端设置有挡板18，如图4所示。

直接蒸发冷却器C的结构与现有技术相同，从上到下依次包括风机C22、挡水板8、布水器C 23、多孔陶瓷填料7以及水池、管道等供水装置。

板翅式冷却器机芯预冷段、冷却段底部的蓄水池12由隔板11隔开，分别设置有水泵，冷却段底部的水泵B 24通过管道与预冷段的布水器A 20连通，预冷段底部的水泵A 10通过管道与直接蒸发冷却器的布水器C 23连通。

本发明结构中，直接蒸发冷却器在预冷段上部，两者可以制作成整体，冷却段可以与预冷段整体制作，也可以单独制作，所涉及的多孔陶瓷材料都可采用含氧化铝的多孔陶瓷。

在预冷段内，二次空气通过预冷段两侧的二次空气进风口13进入二次空气流道2，与水进行热湿交换冷却另一侧的一次空气后从预冷段上部侧面的二次空气出风口14排出，如图2所示，其流向与一次空气流道相垂直，与水逆流。

在冷却段内，一次空气在波纹状多孔陶瓷片16通过时，对应未打孔部分的多孔陶瓷隔层15处的一次空气一直往前流；而对应多孔陶瓷隔层15打孔部分的一次空气在该段末端被挡板18堵住，因而一次空气只能从通孔5中钻出，到了二次空气通道2即湿通道中，然后沿着二次空气流道自下往上流，与来自直接蒸发冷却器的接近空气露点温度的水进行热湿交换冷却另一侧的一次空气后，作为排风从上部的排风口排出，同样二次空气通道流向与一次空气流道相垂直，与水逆流，这样的结构设计，使一次空气无论在横向还是纵向都形成了温度梯度。该段的通孔5和波纹状多孔陶瓷片16使得部分一次空气在被冷却之后作为二次空气，成为冷却空气，这样在不同位置穿孔进入二次通道的空气温度就不同，与来自直接蒸发冷却器的接近空气露点温度的水进行热湿交换后的最终湿球温度会逐渐降低，最终低于露点温度，那么被冷却的一次空气将逼近露点温度，其湿球效率可达100％以上，露点效率接近100％。

在直接蒸发冷却器内，经预冷段预冷后的部分一次空气通过风管6从直接蒸发冷却器的下部进入，与来自预冷段蓄水池12的水在多孔陶瓷填料7中进行热湿交换，由于空气的基准温度降低，处理后的水温将接近空气的露点温度，处理后的水通过重力作用经淋水管4供到冷却段淋下。

在布水方面，预冷段和冷却段内采用了淋水管4与多孔陶瓷板3结合的布水方式，当水从预冷段和冷却段上方设置的淋水管4中淋下来时，落到多孔陶瓷板3上，水经过多孔陶瓷板3疏导分散后均匀布水，然后落到机芯的二次空气通道2里，此处的多孔陶瓷孔隙度较小，毛细作用较大，因此水分会很快浸润整个二次空气通道2，热湿交换能够充分进行。在直接蒸发冷却器内，水从淋水管4直接淋到多孔陶瓷填料7上，利用多孔陶瓷填料7本身均匀布水。

预冷段和冷却段内，一次空气自左向右，二次空气由下往上，一次空气与二次空气为交叉流；水在二次空气通道2中由上往下浸润多孔陶瓷壁面，二次空气与水形成逆流；一次空气与水亦实现逆流。

直接蒸发冷却器内，经预冷段预冷的部分一次空气由下往上，而水由上往下淋，二者形成逆流。

整个系统中，水路系统从离送风最近的冷却段开始供水，淋水落入蓄水池12中后，用泵10将水供到预冷段，再从该段蓄水池中用泵向预冷段上部的直接蒸发冷却器内供水，预冷段和冷却段之间的蓄水池用隔板11隔开，池中水不相混合。即用最冷的水先来冷却温度最低的一次空气，再将升温的水往前冷却温度较高的一次空气。因此，从整个水路系统看，水是自右往左供，供水与一次空气实现逆流。

本发明多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器的工作原理：

室外新风直接进入本发明冷却器预冷段的一、二次空气通道，一次空气沿水平波纹状多孔陶瓷片流道16进入干通道1，二次空气沿竖直波纹状多孔陶瓷片流道17进入湿通道2。二次空气与水进行热湿交换温度降低，同时吸收一次空气侧的热量后排出。一次空气被预冷后一部分继续进入冷却段的水平波纹状多孔陶瓷片流道16。在流道下侧的多孔陶瓷隔层15上有很多通孔5，此流道内一次空气通道1末端被挡板18堵住，因而一次空气只能从通孔5中进入二次空气通道2，作为二次空气与水进行热湿交换。从不同位置进入通孔5的空气温度是不同的，越靠后温度越低，因而当作为二次空气时与水进行热湿交换后的湿球温度就越低，同时吸收一次空气热量，使得一次空气通过通孔转化的二次空气温度接近露点。另外，一次空气被预冷后的另一部分通过风管6从直接蒸发冷却器的下部进入，与来自预冷段蓄水池12的水在多孔陶瓷填料7中进行热湿交换，由于空气的基准温度降低，处理后的水温将接近空气的露点温度，处理后的水通过重力作用经淋水管4供到冷却段淋下。这样，制取的水和二次空气的温度都接近露点，二者进行热湿交换后湿球温度会低于露点温度，从而制取的一次空气温度会进一步的逼近露点。

与原有的露点板式间接蒸发冷却器相比，本发明具有如下特点：

(1)预冷段、冷却段内的机芯和多孔陶瓷板以及直接蒸发冷却器的填料都为多孔陶瓷材料，多孔陶瓷具有诸如高承受力、高导热系数、多孔性、防水性和耐用性的先进特性，可以保留水分和进行高效的热湿交换。在预冷段、冷却段内，机芯隔层的一面为多孔陶瓷，另一面是由同种材料制成的薄膜，两者结合起来以避免水分的渗透，此处的多孔陶瓷是低孔隙度的，因为它的蓄水能力小，能够增强显热交换，中间夹层都采用波纹状多孔陶瓷片，一次空气通道内水平流向的波纹状多孔陶瓷片能增强气流的扰动，强化传热，二次空气通道内竖直流向的波纹状多孔陶瓷片既能增强气流扰动，又可增大热湿交换面积；布水器和机芯之间采用多孔陶瓷板，目的是使水均匀的布置在机芯的二次空气流道上。直接蒸发冷却器的填料为多孔陶瓷填料，热湿交换效果更好。

(2)该露点间接蒸发冷却器由预冷段、冷却段和直接蒸发冷却器构成。预冷段是一般间接蒸发冷却，冷却段是有穿孔的露点式间接蒸发冷却，直接蒸发冷却器在预冷段上部，两者可以制作成整体，冷却段可以与预冷段整体制作，也可以单独制作。进入直接蒸发冷却器的空气是经预冷段预冷的部分一次空气，以制取接近空气的露点温度的水。冷却段内一次空气通道中下部有穿孔，使得部分空气进一步预冷后再依次从穿孔中进入湿通道成为二次空气，温度逐渐接近露点。

(3)在直接蒸发冷却器内，经预冷段预冷的部分一次空气由下往上，而水由上往下淋，二者形成逆流，同时与水进行热湿交换的空气的基准温度降低，使得水温接近空气的露点温度；预冷段和冷却段下部的蓄水池用隔板隔开，温度较低的水先通过重力作用送到离送风空气最近的冷却段淋下，然后再用一台水泵把蓄水池内已经升温的回水送到前一段作为淋水，这样把水路和风路两方面串连起来使用，实现了一次空气与淋水的逆流，使得一次空气通过通孔转化的二次空气温度接近露点。这样，制取的水和二次空气的温度都接近露点，二者进行热湿交换后，由此可以达到低于露点温度。因而，一次空气温度可逼近露点温度，其湿球效率可达100％以上，露点效率接近100％。

(4)多孔陶瓷的毛细作用。在预冷段、冷却段内淋水管淋下来的水经过多孔陶瓷板疏导分散后均匀布水，然后落到机芯的二次空气流道里，此处的多孔陶瓷孔隙度较小，毛细作用较大，因此水分会很快浸润整个二次空气流道，热湿交换能够充分的进行。

Claims

1.一种多孔功能陶瓷露点板翅式间接蒸发冷却器，包括一板翅式间接蒸发冷却器，其特征在于，所述板翅式间接蒸发冷却器的冷却器机芯由板翅式冷却器机芯预冷段(A)和板翅式冷却器机芯冷却段(B)组成，所述板翅式冷却器机芯预冷段(A)的上面设置有直接蒸发冷却器(C)，板翅式冷却器机芯预冷段(A)上部通过风管(6)与直接蒸发冷却器(C)底部相连通，所述的板翅式冷却器机芯预冷段(A)包括从上到下依次设置的风机A(19)、布水器A(20)、多孔陶瓷板A(21)、空气通道A(25)、蓄水池(12)和水泵A(10)，所述的板翅式冷却器机芯冷却段(B)包括从上到下依次设置的风机B(9)、布水器B(4)、多孔陶瓷板B(3)、空气通道B(26)、蓄水池(12)和水泵B(24)，所述的直接蒸发冷却器(C)包括从上到下依次设置的风机C(22)、挡水板(8)、布水器C(23)、多孔陶瓷填料(7)和蓄水池，所述的布水器C(23)通过管道与板翅式冷却器机芯预冷段(A)的水系统连接。

2.按照权利要求1所述的蒸发冷却器，其特征在于，所述的空气通道A(25)由多个并排设置的多孔陶瓷材料制成的隔层(15)组成，隔层(15)的一面粘贴有同种多孔陶瓷材料制成的薄膜，隔层(15)布置时，使多孔陶瓷面和多孔陶瓷面相对、薄膜面和薄膜面相对，薄膜面相对布置的隔层(15)之间构成一次空气通道(1)，多孔陶瓷面相对布置的隔层(15)之间构成二次空气通道(2)，构成一次空气通道(1)的隔层(15)的内部粘结有水平波纹状多孔陶瓷片(16)，形成独立的小流道，构成二次空气通道(2)的隔层(15)的内部粘结竖直波纹状多孔陶瓷片(17)，形成独立的小流道。

3.按照权利要求1所述的蒸发冷却器，其特征在于，所述的空气通道B(26)由多个并排设置的多孔陶瓷材料制成的隔层(15)组成，隔层(15)的下部并排设置有孔径为5～8mm的多个通孔(5)，隔层(15)的下部、空气流向的末端设置有挡板(18)，隔层(15)的一面粘贴有同种多孔陶瓷材料制成的薄膜，隔层(15)布置时，使多孔陶瓷面和多孔陶瓷面相对、薄膜面和薄膜面相对，薄膜面相对布置的隔层(15)之间构成一次空气通道(1)，多孔陶瓷面相对布置的隔层(15)之间构成二次空气通道(2)，构成一次空气通道(1)的隔层(15)的内部粘结有水平波纹状多孔陶瓷片(16)，形成独立的小流道，构成二次空气通道(2)的隔层(15)的内部粘结竖直波纹状多孔陶瓷片(17)，形成独立的小流道。