CN101315254A - 射流冷风机 - Google Patents

Abstract

射流冷风机，机体内从上至下有下喷喷头和下抽风叶的喷雾推进抽风装置、淋水筛板、底部的水箱。顶部进风口设除雾器，出风口设在水箱上方机体侧壁，并延伸出冷风道，内装吸水式拆流板除雾器。可设补水管、与水泵连通的出水管等。喷雾装置用低温水循环喷雾使热风冷却为湿冷风，再除雾后变成干冷风。采用约20℃的常温水喷雾，且与出风温度仅差1～2℃，夏季获冷风，冬季获暖风。实验表明，当喷水量为40m³/h，压力0.08MPa，风量2×10⁴m³/h以上，功耗仅1.4KW.h，喷水温度24℃，大气湿球温度24℃，大气干球温度为35℃时，冷风温度为25℃，制冷系数高达39.8，是现行空调的10倍以上。因风温、水温、湿球温度均接近，故一年中仅需最热的十几天补充冷水。适用于低湿度采冷通风。在利用地热时，是理想的水空调设备。

Description

射流冷风机

(一)技术领域

本发明涉及一种冷风机，是以水为冷却介质，用低压液力驱动喷雾推进雾化装置，进行喷雾抽气实现对热空气的冷却。属于介质直接接触而不起化学反应的热交换设备类(F28C)和空气调节类(F24F)。

(二)背景技术

气水两相流的传热传质的特点是，当水温高于气温时，空气使水变冷，当水温低于气温时，水使空气变冷。且最终的状态是水温向大气湿球温度逼近。使用这一原理人们发明冷水式空调器。现行冷水空调器均采用雾化喷头加电力风机的制冷方式。这种方式存在着喷雾风阻大、风机易损坏、除雾难度大、喷水室体积大、风道长及结构复杂等缺点。

中国发明专利，名称“下喷式喷雾通风冷却塔和射流冷风机”(专利申请号200710050740.6)公开了一种新型的喷雾推进通风式射流冷风机，但这种冷风机尚存在如下缺陷，使其难以商品化：(1)淋水筛板及筛网过多，结构复杂，通风阻力大。(2)除雾问题没有解决，使冷风难以利用。(3)出风道安排不合理。

(三)发明内容

本发明提供的射流冷风机，就是为解决现有射流冷风机风阻大、除雾难度大及结构复杂等问题。其技术方案如下：

射流冷风机，包括机体1、进风口和出风口、在机体内装设与机体外含水泵7的进水管路连通并供水的外旋式喷雾推进抽风装置2、机体底部为与出水管8a相连的水箱8，其特征是：

i.热风进风口A设在顶部；冷风出风口C设在机体内底部水箱上方，采用机体侧壁延伸出冷风道9，其内设两层吸水式拆流板除雾器10，且冷风道9底面9.1与水箱处侧壁垂直方向9.2有倾斜角β9；ii.外旋式喷雾推进抽风装置2装在机体上方进风筒5内，采用向下喷雾的喷头2.2和向下抽风的风叶2.1；机体中央设与进水管3a连通的供水管3，供水管下端固定支撑于水箱底部且与水箱内水隔离，上端通过法兰3b与外旋式喷雾推进抽风装置法兰2.4a连接；iii.外旋式喷雾推进抽风装置下方，冷风道9上方设中心为通风道D的外圆周靠机体壁的环形淋水筛板4。上述水箱8侧壁装补水管8b；水箱下部出水管8a与水泵7进口连通以及水箱下部开排水阀8c。

上述外旋式喷雾推进抽风装置2(以下简述为‘喷雾装置2’)可采用中国发明专利‘外旋式喷雾推进抽风装置’(专利号ZL00112630.X)型式，也可采用专利的改进结构，见图2，在实施例1中详述。上述‘喷雾装置2’，可用电力风机13加一般喷头12替代(可采用‘旋流雾化喷头12’见图4)，称为机力通风射流冷风机(见实施例2)。上述射流冷风机若进水管压力水取自地下水井，并在水泵和进水管之间增设太阳能加热器，便成为地热式射流空调器(见实施例3)。

本发明的有益效果：

i.实验得出：喷雾推进射流冷风机的最低工作水压可低达0.06Mpa。当工作水压为0.08Mpa，喷水流量为40m³/a时，出风量达2×10m³/n以上，喷水功率仅1.4KW·h。当喷水温度为24℃，大气干球温度为35℃，湿球温度为24℃时，出风温度为25℃，相应的制冷量为55.7kw，制冷系数达39.8，是现行空调制冷系数为10倍以上。在本机中，随着热空气被冷却，水箱8内的水温将不断上升，但因受大气湿球温度的限制，其最终水温不会超过大气湿球温度。这就是说，在春、夏、秋三季的绝大部分时间内，冷风机满足空调的使用要求，毋需补充和更换冷水。当大气湿球温度达27-28℃时，则需补充18-20℃的冷水，其补水量约为每1kw·h制冷功率0.03m³/h的水。ii.本发明根据在喷雾状态下风温和水温接近的特性，利用喷水方式获得冷风取消了氟利昂制冷剂，既环保又价廉。iii.本发明采用直接混合方式制冷、取消了换热器和压缩机，且由于机械风与喷雾方向顺流，降低风叶风压；同时因旋转射流产生的负压的抽吸作用使风叶工作在极低的背压状态，故用极低的能耗可获得大的风量，也使水压下降；故极大地节省了通风能耗，并使喷雾水压大为降低。iv.由于能耗低，故可以增大新风量、且雾流具有洗涤空气的作用，因而改善室内空气质量。v.本发明采用的吸水式折流板除雾技术可在小风阻的状态下获得不夹带水雾的冷风，且除雾器结构简单，可使冷风机的尺寸变小，使其能适应多种工作状况，有利用于商品化和系列化。vi.若利用地热和余热将喷水温度维护在18-22℃的范围内，本机夏季可提供冷风，冬季又可供应热气。本机实际上是一种新型的水空调器。vii.改变喷水温度和压力、调节雾滴直径和出风速度本机可作为空气加湿除湿器使用。适用于低湿度采冷通风。viii.由于所采用的‘喷雾装置2’处于液悬浮工作状态水轴承磨损极小，故设备的可靠性极高。

(四)附图说明

图1射流冷风机实施例1结构图

图2实施例1采用的‘喷雾装置2’结构图

图3射流冷风机实施例2结构图(机力通风射流冷风机)

图4实施例2采用的‘旋流雾化喷头12’结构图

图5两层吸水式折流板除雾器侧视图(竖向仅画两排)

图6图5K向视图

图7实施例3结构图(地热式水空调器)

(五)具体实施方式

实施例1：见图1、图2、图5、图6。

见图1，射流冷风机的机体1内，顶部热风进风口A处设除雾器4，冷风出风口B设在底部水箱8上方，该处机体壁三面密闭，留下一面开口，采用机体侧壁延伸成为冷风道9，且侧壁口9a密封。冷风道9底面9.1与水箱处侧壁垂直方向9.2有倾斜角β9，即底面9.1与地平线9.2之间设有一回水坡度。冷风道9内设两层吸水式拆流板除雾器10。冷风道的尾端为冷风出风口C，在C处设活动调风板11。‘喷雾装置2’下方，冷风道9上方设中心为通风道D的外圆周靠机壁的环形淋水筛板6。机体1底部为水箱8，水箱8下部开出水管8a与机体外水泵7进口连通，水泵7出口通过机体内中部横向设的进水管3a与供水管3连通并向‘喷雾装置2’供水。水箱下部开排水阀8c排放热水。水箱侧壁装补水管8b用以补充冷水，以形成供水、排水循环系统。

见图1，‘喷雾装置2’装在机体上方进风筒5内。机体中央设与进水管3a连通的供水管3，下端固定支撑于水箱底部且与水箱内水隔离，上端通过法兰3b与‘喷雾装置2’法兰2.4a连接。见图2，‘喷雾装置2’内设有空心旋转水室2.3和外表面周向装四个下喷旋转喷头2.2(至少两个)，在喷头上方旋转水室外周固定四支向下抽风的旋转风叶2.1；中心设有与旋转水室和雾化喷头水路连通的静止进液机构2.4(包含静止中轴水管2.4b、进水安装法兰2.4a等)，静止进液机构与外圆周旋转水室间装上、下水轴承2.5；并开上、下径向水孔2.6；上、下摩擦环2.7及上压盖2.8。‘喷雾装置2’与专利号ZL00112630.X相比，限定和改进之处：①喷头2.2为下喷。②叶片2.1为向下抽风。③旋转水室2.3上端面积S2大于下端面面积S1，其面积差产生的静压升力，正好等于工作状态的喷雾反推力加上转动部分重量，因此旋转水室2.3处于轴向悬浮状态，同时增设径向流水孔2.6，经径向流水孔产生的静压力，使水轴承处于径向悬浮状态，使装置2具有转动摩擦力小，寿命长，运行可靠。④静止的中轴水管2.4b由圆柱形改为下大上小的台阶形，由此减小流阻降低水压。

见图5、图6，双层吸水式拆流板除雾器10中每个除雾器分别由与水平线10α和10β的夹角为α和β的拆流板10.1、固定在拆流板表面的吸水毛毡、吸水布或海绵10.2以及流水槽10.3或10.3a组成。流水槽截面形状可为∏形(见图5中10.3)，也可为R型(见图5中10.3a)。第一层除雾器夹角为α，第二层除雾器夹角为β。见图1、见图5，每一层内竖向放5个吸水式拆流板除雾器10a，第二层放4个除雾器10b；两层除雾器交错排列。在冷风道9内设支撑架10.4，每个除雾器10通过拆流板10.1插入或用螺钉固定于支撑架10.4。见图6，一个吸水式拆流板除雾器10平放，表面为吸水毛毡等10.2；侧边为流水槽10.3与设定排水位置连接并流出。

工作过程：

先将水箱8内装满冷水，启动水泵7，压力冷水通过供水管3进入‘喷雾装置2’，带动喷头和风叶同时旋转产生喷雾并同时吸入热空气。喷雾流的一部分直接射入水箱8。另一部分则流入环形淋水筛板6，然后以滴状形式下落。在雾状条件下，热风A1快速被冷却，夹带着水雾的气水两相流，在风叶压力和喷雾流引射轴力的双重作用下，通过风道A和B流向出冷风道9。水雾流在通过除雾器10时，因受折流板的阻档而改变方向，绝大部分水雾被折流板上的吸水毛毡10.2吸收而变成水滴并在重力作用下流入水沟10.3或10.3a而汇成集成大股水流，从设定的位置流出，从而避免了水雾化而再度被挟带。此种设计的优点是既减小了除雾风阻，又能提高出风速度。通过10a除雾的冷风再经过10b二次除雾而获得干冷风。干冷风C1最后通过控制风向的活动调风板11而流至室内。

实施例2：见图3、图4，机力通风射流冷风机

与实施例1比除以下结构差异，其余相同：见图3，实施例1‘喷雾装置2’用如下构件替代：①在顶部进风口A处装向下抽风的电力风机13；②在电力风机13下方，供水管3顶端装圆柱形配水室3c；配水室周向装四只旋流雾化喷头12(至少两只)。工作过程与实施例1相近，但旋流雾化喷头12工作水压需大于0.12Mpa，加上风机13电耗，故能耗有所增加。但生产成本有所下降。

见图4，旋流雾化喷头12采用与‘喷雾装置2’内的相同的下喷雾化喷头2.2，即外引射式旋转雾化喷头，其结构如下：收敛-扩张型水喷嘴12.2外放置至少1个开有进气孔12.5的圆柱形或圆锥形薄壁引射套12.4，在其外有锥形内孔的进气整流锥12.3，并将此组件固定于开孔的薄壁球形水室12.1下部，球形水室12.1通过切向水管12.6与配水室3c水路连通。

实施例3：见图7，地热式射流空调器。

与实施例1比除以下结构差异，其余相同：见图7，i.在机体1外，水泵7和进水管3a之间增设太阳能加热器14；ii.水泵7进水口通过管路16与地下水井15连通；iii.出水管8a和排水阀8c设在水箱8底部，且冷水或热水排入地下水井15；iv.水箱8侧壁装的补水管8b取消。以此形成供水、排水循环系统。顶部进风口A可夏天进热风A₁或冬天进冷风C₁，相对应的出风口C便出干冷风C₁或干热风A₁。

气水两相的热质传递有如下特点：当喷水温度低于大气湿球温度时，水将空气中的水蒸汽冷凝，空气减温减湿。当喷水温度高于大气湿球温度时，水份闪发为水蒸汽且闪蒸水蒸汽的温度等于喷水初温，空气增温增湿。根据人体舒适性的要求，夏季需对室内空气减温减湿，冬季则需增温增湿。保证人体舒适性的要求，空气的湿球温度为18-20℃，相对湿度65％，室内风速0.15m/s，按此要求，再利用井水冬暖夏凉的特点设计出地热式射流空调器。

工作过程及使用方法：i.当夏季时，关闭太阳能加热器14；因地下井水冬暖夏凉，水泵7从水井中抽出的是冷水，经进水管3a送入机体1内喷雾升温后的热水落入水箱8，通过排水阀8c排放入地下水井15，热水在水井中冷却后再由水泵抽出送入机体内循环使用。机体内经热交换后将顶部进入的热空气A1冷却从冷风道排出干冷风C1，成为射流冷风机。ii.当冬季时，开动太阳能加热器，利用太阳能和地热同时供暖。水泵从地下水井中抽出的是热水，再经太阳能加热器加热送入机体内喷雾降温后的冷水落入水箱，再排入水井，冷水在水井中升温后再由水泵抽出送入机体内循环使用，机体内经热交换后将顶部进入的冷空气C1升温从冷风道排出干暖风A1，成为射流暖风机。由此成为地热式射流空调器。

Claims (7)

1.射流冷风机，包括机体(1)、进风口和出风口、在机体内装设与机体外含水泵(7)的进水管路连通并供水的外旋式喷雾推进抽风装置(2)、机体底部为与出水管(8a)相连的水箱(8)，其特征是：

i.热风进风口A设在顶部；冷风出风口C设在机体内底部水箱上方，采用机体侧壁延伸出内设两层吸水式拆流板除雾器(10)的冷风道(9)，且冷风道底面(9.1)与水箱处侧壁垂直方向(9.2)有倾斜角β9；

ii.外旋式喷雾推进抽风装置(2)装在机体上方进风筒(5)内，采用向下喷雾的喷头(2.2)和向下抽风的风叶(2.1)；机体中央设与进水管(3a)连通的供水管(3)，供水管下端固定支撑于水箱底部且与水箱内水隔离，上端通过法兰(3b)与外旋式喷雾推进抽风装置法兰(2.4a)连接；

iii.外旋式喷雾推进抽风装置下方，冷风道(9)上方设中心为通风道D的外圆周靠机体壁的环形淋水筛板(4)。

2.按权利要求1所述射流冷风机，其特征是水箱(8)侧壁装补水管(8b)；水箱下部出水管(8a)与水泵(7)进口连通以及水箱下部开排水阀(8c)。

3.按权利要求2所述射流冷风机，其特征是外旋式喷雾推进抽风装置(2)用如下构件替代：①在顶部进风口A处装向下抽风的电力风机(13)；②在电力风机下方，供水管(3)顶端装圆柱形配水室(3c)；配水室周向装至少两个喷头(12)。

4.按权利要求1所述射流冷风机，其特征是：i.在机体(1)外，水泵(7)和进水管(3a)之间增设太阳能加热器(14)；ii.水泵(7)进水口通过管路(16)与地下水井(15)连通；iii.出水管(8a)和排水阀(8c)设在水箱(8)底部，且排放的水排入地下水井(15)。

5.按权利要求1所述射流冷风机，其特征是双层吸水式拆流板除雾器(10)中每个除雾器分别由与水平线(10α)和(10β)的夹角为α和β的拆流板(10.1)、固定在拆流板表面的吸水毛毡、吸水布或海绵(10.2)以及流水槽(10.3)或(10.3a)组成；流水槽(10.3)与设定排水位置连通；在冷风道(9)内设支撑架(10.4)，每个除雾器通过拆流板(10.1)插入或用螺钉固定于支撑架(10.4)。

6.按权利要求1所述射流冷风机，其特征是进风口处装除雾器(4)。

7.按权利要求1所述射流冷风机，其特征是冷风道末端出风口处装活动调风板(11)。

Images