CN101629789A

CN101629789A - 填料组合板元非饱和蒸发式散热器

Info

Publication number: CN101629789A
Application number: CN200810040664A
Authority: CN
Inventors: 朱冬生; 涂善东; 宋印玺; 周帼彦; 郎红方
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-01-20

Abstract

本发明提供一种填料组合板元非饱和蒸发式散热器，包括外壳箱体、风机、换热元件、喷淋系统等，其箱体侧面有进风口，顶部有出风口，在箱体的进风口处安装有换热元件，换热元件上方装有喷淋装置，出风口处安装有引风机，引风机与换热元件间装有挡水板。换热元件由至少两组组合板元上下叠置而成，各换热板管之间填装有聚碳酸亚细亚乙酯填料，上下相邻的两组换热元件的换热板管交错排列，各换热板管的上端通入介质入口管与介质入口总管连接，各换热板管下端通入介质出口管与介质出口总管连接；换热元件表面在喷淋水的重力作用下形成水膜，通过水膜蒸发强化传热，实现水膜与空气间的交叉错流式换热，传热效率高，风阻小，节能节水效果理想。

Description

填料组合板元非饱和蒸发式散热器

技术领域

本发明涉及一种非饱和蒸发式散热器，采用聚碳酸亚细亚乙酯(以下简称PPEC)填料组合板元作为换热元件，通过加速水膜蒸发实现强化传热，可替代传统管式蒸发式散热器。

背景技术

传统的非饱和蒸发式散热器为管式结构，采用逆风布膜方式，管外水从管束顶部喷淋而下，在管表面形成一层水膜，然后滴落到下一层管排；风从管束底部吹入，掠过管束并与管表面的水膜传热传质，形成非饱和蒸发。非饱和蒸发主要发生在传热管壁表面水膜与空气的接触界面上，这个过程为不连续降膜过程，水膜很难完全均匀地覆盖管表面，因此不能达到最大程度的非饱和蒸发；在水膜不能覆盖的地方，由于蒸发的存在，很容易形成“干斑”现象，长时间情况下会形成垢体，不仅会降低换热效率，而且对管壁造成腐蚀破坏；另外，采用逆流布膜，上升的空气流与下降的水滴撞击会损失大量能量，增大空气压降，降低风速，对非饱和蒸发换热不利。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的非饱和蒸发式散热器，其换热元件为PPEC填料组合板元，进风口上下两组换热元件采用交错排列，有效的利用了板片与填料间的水膜温差提高换热；进风口处换热元件采用错流式换热，即喷淋水受到的重力方向与风向交叉相错，一方面防止了空气回流现象的发生，另一方面换热元件表面在喷淋水作用下形成水膜，水膜在错流空气的影响下，增加水膜的扰动，加速了水膜与空气间的传热传质，传热效率高，风阻小，占地面积少，节能节水效果理想。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种填料组合板元非饱和蒸发式散热器，包括位于箱体4一侧的进风口10和位于箱体另一侧的出风口1，进风口10与出风口1与箱体内腔相通，出风口1处装有引风机2，进风口10处装有换热元件，并具有挡水板3将引风机2与换热元件隔开，在换热元件上方设置有喷淋系统，喷淋系统由带有喷嘴8的布水管7通过循环水管19连接水泵13而成；其特征在于，所述的换热元件由至少两组组合板元9上下叠置而成，每组组合板元9中，结构相同的换热板管15的边缘以等间距焊接在板元支撑架14上，各换热板管15之间装有填料16；各换热板管15的上端通入介质入口管20，并通过介质入口6与介质入口总管17连接，各换热板管15的下端通入介质出口管21，并通过介质出口11与介质出口总管18连接；

其中，所述的填料16为聚碳酸亚细亚乙酯填料。

在上述技术方案中，每组组合板元9中的板管15与其相邻的上方和下方的一组换热元件9中的相邻的两板管15的中心线对齐；

在上述技术方案中，所述的组合板元9安装时由介质入口侧向介质出口侧倾斜1-2°，即组合板元9与水平面呈1-2°角。

在上述技术方案中，所述的散热器箱体可以根据散热负荷的增加而增加对称换热元件，即所述散热器为对称结构：出风口1与引风机2设在箱体顶部中间，在箱体两侧设有对称的进风口10，在两个进风口10处设置带有喷淋系统所述组合板元9，由对称安装的挡水板3将引风机2与组合板元9隔开，两根介质入口总管17与介质入口总管连接管22连通，两根介质出口总管18与介质出口总管连接管23连通。

有益效果：

本发明的优点如下：

PPEC填料组合板元非饱和蒸发式散热器采用填料组合板元作为换热元件，在流动空气的作用下，进风口处的板片和填料表面形成水膜，通过水膜与流动空气间的传热传质，可降低循环冷却水温度，利用水膜蒸发强化传热，大大提高了设备的传热效率。

采用错流侧进风方式，一方面可以防止空气的回流现象，另一方面，换热元件表面在喷淋水重力作用下形成的水膜受错流空气的影响，可增加水膜的扰动程度，更有利于水膜的蒸发并提高传热性能，这与顺风布膜技术相比增加了水膜的蒸发速率，提高了传热性能。

采用填料组合板元作为传热元件，与管式传热元件相比更容易形成均匀水膜，有效蒸发面积提高到近100％，由于板内气体冷凝后可以在重力作用下顺利下流，减少气液两相间的热阻和摩擦阻力，所以所述传热元件可以保持传热的高效性，而且加入填料进行传热，可有效降低循环水的温度，提高传热效率。此外，填料组合板元是将填料与板管相叠加组成，板管之间部分由填料填充，可以方便的将填料抽出清洗板片，其安装、维修比较方便，既降低了风阻又有利于除垢。

采用上下两组填料组合板元交错排列，经上方板片流下的循环水落到下方的填料上，经上方填料流下的循环水落到下方的板片上，充分利用了板片与填料间的水膜温差强化传热，更有效的降低了循环冷却水的温度，提高了传热性能。

本发明还可以根据散热负荷的大小对组合板元的数量进行增减，在散热负荷较大的条件下，还可以将所述非饱和蒸发式散热器改为对称结构，即增加对称换热元件，在箱体对称两侧都有进风口，在两个进风口处都装有所述组合板元换热元件以及喷淋系统。在实际应用中，有着使用灵活，安装、维修简便，节能节地的特点，具有非常重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

其中：出风口1，引风机2，挡水板3，外壳箱体4，检修通道5，介质入口6，布水管7，喷嘴8，组合板元9，进风口10，介质出口11，水槽12，水泵13；循环水管接口19；介质入口管20；介质出口管21；

图2是本发明组合板元9的左视图；

其中：板元支撑架14，换热板管15，填料16；

图3是本发明采用对称结构并增加组合板元实施例的结构示意图。

其中：出风口1，引风机2，挡水板3，外壳箱体4，检修通道5，布水管7，喷嘴8，组合板元9，进风口10，介质出口11，水槽12，介质入口总管17，介质出口总管18，循环水管接口19，介质入口总管连接管22，介质出口总管连接管23；

图4是图3中组合板元的连接示意图；

其中：介质入口6，介质入口管20，介质出口11，介质入口总管17，介质出口总管18，介质入口总管连接管22，介质出口总管连接管23。

具体实施方式

本发明的实施例如下：用于某食品冷冻厂制冷系统中的冷凝器，制冷剂为R22，散热量1335KW，采用结构为图3形式，非运行状态下重量约3370kg，长宽高分别为2400×3500×3000mm，与相同热负荷管式产品相比可节省占地空间约46.5％。

冷凝器换热板管15采用热浸锌碳钢板，相邻两板间装有3片PPEC填料16，冷凝器共有6组组合板元9，对称两侧各安装上下3组组合板元9，组合板元9中包含板管15有72片，产品重量与相同热负荷管式产品相比减少了大约53％。

产品运行时，制冷剂经介质入口总管连接管22，分别进入介质入口总管17，然后通过入口6进入介质入口管20到换热板管15中，制冷剂在换热板管15内与通过喷嘴8喷淋而下的冷却水在板元表面形成的均匀水膜进行换热，通过热量交换，制冷剂液体经介质出口管21通过出口11流入介质出口总管18，最终从介质出口总管连接管23流出。

水槽12中的循环冷却水由水泵13送至散热器顶部经喷嘴8形成喷淋，喷淋水由于重力在板元表面和填料间形成均匀水膜，水膜一方面吸收制冷剂的热量，一方面与经进风口10由风机2诱导形成的流动空气进行蒸发换热。蒸发的水蒸汽随流动空气经出风口1排出，空气中夹带的水分被挡水板3拦截并落入水槽12继续循环冷却；未蒸发的冷却水则直接落入水槽12中继续完成循环冷却。在实际使用中，本产品单位面积散热量达到了5.14kw，较管式产品相比提高了约24.8％。

该散热过程主要利用水膜的蒸发潜热进行换热，在换热过程中由于水膜温度升高，从而降低了设备的冷凝能力。针对这个问题本发明加入了填料进行散热，通过高效散热的填料与换热板管相结合，可以有效的降低水膜温度，增大换热效率。此外图2中上下两组板元的交错排列，可使水膜温度更加均匀，有效利用了板管15和填料16上的水膜温差来优化传热效果。

本发明此种结构灵活方便，而且紧凑度高，可节省大量空间。

此外，本发明还解决了板式换热器普遍存在的板片结垢问题。由于板管之间间距较大，可以方便的将板管15之间的填料16抽出，利用高压水枪等设施即可对板片进行清洗，以维持其散热的高效性。

Claims

1、一种填料组合板元非饱和蒸发式散热器，包括位于箱体4一侧的进风口10和位于箱体另一侧的出风口1，进风口10与出风口1与箱体内腔相通，出风口1处装有引风机2，进风口10处装有换热元件，并具有挡水板3将引风机2与换热元件隔开，在换热元件上方设置有喷淋系统，喷淋系统由带有喷嘴8的布水管7通过循环水管19连接水泵13而成；其特征在于，所述的换热元件由至少两组组合板元9上下叠置而成，每组组合板元9中，结构相同的换热板管15的边缘以等间距焊接在板元支撑架14上，各换热板管15之间装有填料16；各换热板管15的上端通入介质入口管20，并通过介质入口6与介质入口总管17连接，各换热板管15的下端通入介质出口管21，并通过介质出口11与介质出口总管18连接；

其中，所述的填料16为聚碳酸亚细亚乙酯填料。

2、一种如权利要求1所述的填料组合板元非饱和蒸发式散热器，其特征在于，所述散热器中，每组组合板元9中的板管15与其相邻的上方和下方的一组换热元件9中的相邻的两板管15的中心线对齐；。

3、一种如权利要求1所述的填料组合板元非饱和蒸发式散热器，其特征在于，所述散热器的组合板元9安装时由介质入口侧向介质出口侧倾斜1～2°。

4、一种如权利要求1所述的填料组合板元非饱和蒸发式散热器，其特征在于，所述散热器为对称结构：出风口1与引风机2设在箱体顶部中间，在箱体两侧设有对称的进风口10，在两个进风口10处设置带有喷淋系统所述组合板元9，由对称安装的挡水板3将引风机2与组合板元9隔开，两介质入口总管17与介质入口总管连接管22连通，两介质出口总管18与介质出口总管连接管23连通。