CN104534596B - 一种超重力冷气机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超重力冷气机，包括上端具有开口的热交换桶，热交换桶上安装有进风装置、冷却风出风装置和冷却液进液装置，所述热交换桶内安装有可将冷却液进液装置输送的冷却液进行离散、雾化的超重力冷却液雾化装置，本发明采用上述方案，利用超重力雾化装置将冷却液剪切分散形成高速度运动液雾，与热交换桶和进风装置产生的逆流螺旋运动的空气直接接触独特流动行为，通过强化冷却液与空气传热面积、增大相对速度、增加相互接触次数，实现了冷却液与空气高效热质交换。

Description

一种超重力冷气机

技术领域

本发明涉及一种冷气机，具体的说涉及一种超重力冷气机，适用于蔬菜、果树、花卉、畜牧等各种设施农业。

背景技术

目前，在蔬菜、果树、花卉、畜牧等各种设施农业中，在夏季炎热的环境下，一般采用冷气机对室内的温度进行降温，其工作原理是室外的新鲜空气经过蒸发式冷气机过滤并降温后源源不断地送入室内，并将室内带有异味、灰尘、温度较高的浑浊空气排出室外，使室内的温度得到降低、提高空气的含氧量，改善空气质量。因此，蒸发式冷气机能达到降温和换气的双重效果。

目前，为了增加降温效果，在冷气机内部增加了多层波纹纤维叠合物--湿帘，当未饱和的空气流经多孔、湿润的湿帘表面时，大量水分蒸发，空气中由温度体现的显热转化为蒸发潜热，从而降低空气自身的温度。具有良好的吸水性能和通风、过滤功能。

但是，这种结构具有以下缺陷：

一是湿帘冷气机中湿帘纸表面积还不足够大，湿帘纸上水膜与空气交换面积少，影响热交换效果。

二是由于湿帘纸需要大量的冷却水湿润，不能充分蒸发，浪费了大量的水资源。

三是对水质要求高，湿帘纸怕阳光晒、易结垢、寿命短，空气中的灰尘也容易堵塞湿帘上的孔。

发明内容

本发明要解决的问题是为了克服传统的冷气机的上述缺陷，提供一种既能节约资源，又能保证降温效果好的超重力冷气机。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种超重力冷气机，包括上端具有开口的热交换桶，热交换桶上安装有进风装置、冷却风出风装置和冷却液进液装置，所述热交换桶内安装有可将冷却液进液装置输送的冷却液进行离散、雾化的超重力冷却液雾化装置。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

超重力冷却液雾化装置包括安装在热交换桶内并与动力装置传动连接的甩桶，甩桶与冷却液进液装置连通，所述甩桶内填装有细丝状填料，甩桶在动力装置的作用下转动时，可将穿过细丝状填料的冷却液进行分散、雾化。形成微小液滴，吸收空气中的热量，对进出热交换桶的空气进行冷却。

进一步优化：冷却风出风装置包括安装在热交换桶的一侧并位于甩桶下方位置的轴流风机。

进一步优化：冷却液进液装置包括安装在热交换桶的一侧并与甩桶内部连通的供液管。

动力装置包括安装在热交换桶的开口处的电机，所述电机上设置有动力输出轴，所述动力输出轴的下端与甩桶连接。

进风装置包括安装在热交换桶的上端开口位置的若干片叶片，若干片叶片旋向并将热交换桶外部的空气导进热交换桶内。叶片与水平面呈25°角，叶片的旋向与冷却液雾化装置旋向相反。

轴流风机靠近热交换桶内侧的位置设置有风机进风口，在风机进风口处安装有百叶窗。

热交换桶外部靠近下端的一侧的位置安装有用于观察热交换桶内的液位的液位计。用于观察热交换桶内的液位，并随时控制出液管排放用以保证热交换桶内的液位处于最佳状态。

本发明采用上述方案，利用超重力雾化装置将冷却液剪切分散形成高速度运动液雾，与热交换桶和进风装置产生的逆流螺旋运动的空气直接接触独特流动行为，通过强化冷却液与空气传热面积、增大相对速度、增加相互接触次数，实现了冷却液与空气高效热质交换。

本发明采用上述方案，具有以下优点：

1、采用斜向进风可以提高空气的流速、提高空气与冷却液的交换时间。

2、采用甩桶外侧成雾技术，有利提高雾滴飞行时间，直接提高空气与冷却液的交换时间。

3、采用轴流风机吸气排风技术，能增加空气质量流速，并使液雾界面产生一定的负压，有利于液雾的蒸发。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明实施例中超重力冷气机的结构示意图；

附图2为附图1的俯视图；

附图3为本发明实施例中超重力冷却液雾化装置的工作原理图。

图中：1-电机；2-电机座；3-动力输出轴；4-供液管；5-进液阀；6-热交换桶；7-填料；8-甩桶；9-出液管；10-支腿；11-风机进风口；12-轴流风机；13-叶片；14-液位计；15-百叶窗。

具体实施方式

实施例，如图1、图2所示，一种超重力冷气机，包括上端具有开口、下端安装有出液管9的热交换桶6，热交换桶6的下部通过支腿10进行支撑，热交换桶6上安装有进风装置、冷却风出风装置和冷却液进液装置，所述热交换桶6内安装有可将冷却液进液装置输送的冷却液进行分散、雾化的超重力冷却液雾化装置。

超重力冷却液雾化装置包括安装在热交换桶6内并与动力装置传动连接的甩桶8，甩桶8与冷却液进液装置连通，所述甩桶8内填装有填料7，甩桶8的外圆周上设置有不锈钢网，甩桶8在动力装置的作用下转动时，可将穿过填料7的冷却液进行分散、雾化，形成微小液滴，吸收空气中的热量，对进出热交换桶6的空气进行冷却。

填料作为超重力场冷却液雾化装置的重要部分，本发明采用的填加填料的转子采用中心位置为冷却液进液装置，冷却液进液装置的圆周方向为填料，与传统的转子或转盘有较大区别：

一是由喷液孔喷出的细液线，直接与高速旋转的填料接触，细液线在填料表面扩散或破碎。

二是由于超重力场作用，冷却液在填料中加速运动，填料的高剪切力把冷却液分割成一定线速度的液膜、液丝和液滴。

三是填料的巨大表面积，在与冷却液接触时，液相被进一步分散成薄膜或微小液滴，极加地提高了冷却液的相界面积。

填料的性能好坏直接影响超重力场冷却液雾化装置动平衡性、液体力学、雾化效率和使用寿命。对于填料结构来说，填料结构的材质、开孔率、孔径、厚度、空隙和堆积密度等一系列参数会影响液体在填料中的成膜效果、成膜的厚度等液体力学性能。

目前，对填料结构研究较少，主要集中在丝网和散装多孔材料上，但丝网和散装孔材料平衡性差，长期运转会造成填料内外疏密不一到致，严重影响液流运动均匀和成雾效果。

为强化填料对冷却液的分散、剪切等液体力学性，充分考虑填料平衡性、寿命、强度、开孔率、孔径、厚度、空隙、密度和成本等一系列参数，在选取填料和结构上，借鉴毛刷生产技术和工艺。在材料上选取钢性强的细丝，结构上采用是将细丝排列好放在圆形的模具中，然后采用注塑将细丝与圆形底盘融合成一体，放置在甩桶8中。

冷却风出风装置包括安装在热交换桶6的一侧并位于甩桶8下方位置的轴流风机12。

冷却液进液装置包括安装在热交换桶6的一侧并与甩桶8内部连通的供液管4。供液管4上安装有进液阀5。

供液管4固定在冷气机外壳上，供液管4的喷液端设置有若干个针状喷孔，供液管4不随甩桶的转动而运动。

冷却液从进入超重力雾化装置到形成微小雾滴从甩桶飞出，主要有三个过程。

过程一：冷却液由供液管上的若干个针状喷孔喷出，冷却液通过液压挤出喷孔，从喷孔喷出直径为1.5-2.5mm射流，实现了对冷却液的首次细化。

过程二：填料接收到喷孔射流后，冷却液在填料表面进一步扩散变薄，冷却液射流以自身压力向填料中渗透。冷却液射流大约经过10mm左右的填料后，全部达到与填料相同的角速度，这时的冷却液主要是以液膜的形式存在。

过程三：冷却液射流被填料完全捕获后，与填料一起高速旋转，不断加速向外流动，不断被填料剪切撕裂，形成微小雾滴被抛离甩桶。

从上面三个过程看出，冷却液雾化质量最关健的环节在第三过程中，是冷却液受超重力场产生的巨大剪切力破碎过程。由于填料盘中采用具有钢性细丝，丝的直径是几个微米，填料盘径向有几百根细丝。冷却液在超重力作用下，穿越细丝填实层，就会被反复剪切，最终形成微小的雾滴。

假设，冷却液穿越细丝填实层能最30次左右有效剪切（液滴直径比细丝直径小到一定程度将不会再分裂），那么冷却液被分裂为10多亿份。若填料捕获冷却液时液滴质量为1mg。

那么， ×π××ρ＝×π××ρ =1mg

液滴填料捕获时直径，为液滴飞离填料时直径；

计算得到：＝1.24mm，＝1.24×mm

可以看出冷却液在超重力场中，经填细丝填料层剪切后，形成的液雾滴的直径达到微米级。这样大的液滴形成足够大的总传热表面积，提高了冷却液与空气传热传质效率。

动力装置包括安装在热交换桶6的开口处的电机1，所述电机1上设置有动力输出轴3，所述动力输出轴3的下端与甩桶8连接。

进风装置包括设置在热交换桶6的上端开口位置的若干片叶片13，每片叶片两个固定点，使叶片与水平面呈大约25°角。叶片的旋向与冷却液雾化装置旋向相反，这样就迫使空气在桶内作螺旋流动。这样就增加了水雾与空气的交换时间，同时也增加了交换的路径。

轴流风机12靠近热交换桶6内侧的位置设置有风机进风口11，在风机进风口11处安装有百叶窗15。

热交换桶6外部靠近下端的一侧的位置安装有用于观察热交换桶6内的液位的液位计14。用于观察热交换桶6内的液位，并随时控制出液管9排放用以保证热交换桶6内的液位处于最佳状态。

本发明采用上述方案，如图3所示，工作时，打开电源开关和进液阀5，交流电机1在变频器驱动下开始转动，转速在900-1390转/分可调节，并带动超重力冷却液雾化装置高速旋转。

冷却液通过冷液进液装置先进行细化后，均匀地喷射到冷却液雾化装置的填料上进一步破碎。

冷却液在极短时间内被填料7捕捉实现同步转动，高速旋转冷却液雾化装置产生大约140g～330g超重力场的作用下，不断作加速运动，冷却液加速运动中穿过细丝状填料，冷却液每穿过一次细丝状填料，细丝状填料就对冷却液进行剪切，冷却液经细丝状填料几百次剪切，冷却液先以液膜状，再以液线状，后变成细小液滴，到达冷却液雾化装置边缘时液滴的运动速度达到14～20.4米/秒，最后液滴通过冷却液雾化装置不锈钢网沿径向向外抛出形成细小的液雾。

轴流风机12采用转速2900rpm、风量6000/h、风压260pa、功率0.75kw。的轴流风机；

采用负压吸气方式，空气经热交换桶6的上端开口位置的若干片叶片13旋向，迫使空气在桶内作螺旋流动。螺旋流动的空气分子逆向穿过由冷却液形成的雾层，实现了空气分子与冷却液的充分接触，完成了冷却与空气、高效热质交换。

本发明采用上述方案，具有以下优点：

1、采用超重力雾化技术，可以把冷却液分散成微米级的液滴，形成足够大的总传热表面积，冷却液与空气传热传质效率提高2—3个数量级。

2、采用超重力雾化技术，可以使冷却液雾滴的运动速度达到14～20.4米/秒，不会被高速气流带走。

3、 采用斜向进风可以提高空气的流速、提高空气与冷却液的交换时间。

4、采用甩桶外侧成雾技术，有利提高雾滴飞行时间，直接提高空气与冷却液的交换时间。

5、采用大功率轴流风机吸气排风技术，能增加空气质量流速，并使冷却液界面产生一定的负压，有利于水雾的蒸发。

6、超重力热交换工艺，可以使的冷却液的用量大大减少，节约了大量的资源。

上述实施例中，所述冷却液既可以采用常规冷却液，也可以采用水作为冷却液。

Claims (4)

1.一种超重力冷气机，包括上端具有开口的热交换桶（6），热交换桶（6）上安装有进风装置、冷却风出风装置和冷却液进液装置，所述热交换桶（6）内安装有可将冷却液进液装置输送的冷却液进行分散、雾化的超重力冷却液雾化装置；

超重力冷却液雾化装置包括安装在热交换桶（6）内并与动力装置传动连接的甩桶（8），甩桶（8）与冷却液进液装置连通；

所述甩桶（8）内填装有填料（7），甩桶（8）在动力装置的作用下转动时，可将穿过填料（7）的冷却液进行分散、雾化；

冷却风出风装置包括安装在热交换桶（6）的一侧并位于甩桶（8）下方位置的轴流风机（12）；

进风装置包括安装在热交换桶（6）的上端开口位置的若干片叶片（13），若干片叶片（13）可将热交换桶外部的空气导进热交换桶（6）内；

叶片（13）与水平面呈 25°角，叶片（13）的旋向与冷却液雾化装置旋向相反；

冷却液进液装置包括安装在热交换桶（6）的一侧并与甩桶（8）内部连通的供液管（4）；

供液管 （4）上安装有进液阀（5）。

2.根据权利要求 1所述的一种超重力冷气机，其特征在于 ：动力装置包括安装在热交换桶（6）的开口处的电机（1），所述电机（1）上设置有动力输出轴（3），所述动力输出轴（3）的下端与甩桶（8）连接。

3.根据权利要求 2所述的一种超重力冷气机，其特征在于 ：轴流风机（12）靠近热交换桶（6）内侧的位置设置有风机进风口（11），在风机进风口（11）处安装有百叶窗（15）。

4.根据权利要求3所述的一种超重力冷气机，其特征在于 ：热交换桶（6）外部靠近下端的一侧的位置安装有用于观察热交换桶（6）内的液位的液位计（14）。