CN108317651A - 一种用于热交换的风道及使用该风道的热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于热交换的风道及使用该风道的热交换器，该风道采用超薄材料，并沉浸在流动的导热剂中循环进行热交换。该热交换器，包括热交换容器、导热剂、循环泵、冷源连接管路、风扇，以及用于热交换的风道；所述风道、导热剂和冷源连接管设在容器内，风道穿过容器，其进风口、出风口在容器外，容器内的冷源连接管延伸到容器外与外部冷源联接，容器内的导热剂通过设在容器外的循环泵实现流动循环与风道进行热交换；所述风扇与风道的进风口或出风口相对设置。本发明热交换器风道使用超薄材料，缩短了最终端的冷源与空气的热交换距离，具有热交换速度高、效率高、节能、造价低、环保、体积小、重量轻等特点，使空调产品实现小型化。
Description
技术领域
本发明涉及热交换装置，具体是一种用于热交换的风道及使用该风道的热交换器。
背景技术
现有技术中，空调的工作效率主要取决于热交换能力，而热交换能力的大小取决于三个方面：1.热传导能力；2.热交换面积；3.热交换速度。
传统空调的热交换分为两种形式，水冷式和直接风冷式。水冷式由于热交换介质（水）的导热值比空气高20倍，因此在同等换热量下，水冷式比直接风冷式换热装置效率高，体积更小。但传统空调水冷式为开放式，在换热过程中会向空间蒸发器大量的水气造成水资源浪费。
传统空调的热交换装置，终端都是由空气的流动与蒸发器、冷凝器进行的。而蒸发器、冷凝器中的冷媒与空气的热交换无论是管式换热、还是板式换热其换热速度都受限由输送冷媒的冷凝（管、板）材料厚度，即：冷媒→空气的传送距离。
由于现有技术中终端热交换结构和方式的不同，存在因距离较大而使其实际热交换存在较大的热阻，导致热交换效率不高，其主要体现在热交换速度低，需要将蒸发器、冷凝器的体积做得很大来弥补效率不高的缺点。
CN105588246A一种大幅度提高空调热交换能力的超导热扇，空调的蒸发器、冷凝器的热交换由超导热扇来完成，该超导热扇包括设有空心轴的扇体，扇体内部设有冷源联接管路、阻尼板、导热剂和导热片；冷源联接管路穿过设在扇体内的阻尼板，再通过密封轴承与扇体及外部冷源管路联接，导热片与扇壁连接，扇体外部设有扇叶，冷源联接管路与导热片之间的热交换通过导热剂联接来实现。该超导热扇是采用扇体高速旋传的方式使空调的热交换在热传导能力、热交换面积、热交换速度这三个方面大幅度提高。但由于扇体的高速旋传导致在扇体内流动的导热剂产生较大的离心力，较大的离心力会使运行中扇体的扇壁被挤破，如增加扇壁厚度则热阻增大、热传导能力下降。因此在没有低成本、高强度的扇壁材料的支持下，该超导热扇较难普及应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，对CN105588246A“一种大幅度提高空调热交换能力的超导热扇”进行改进，而提供一种低成本的，用于热交换的风道及使用该风道的热交换器，该风道使用超薄材料，以导热剂作热交换介质，采用闭式循环方式换热。具有热交换速度高、效率高、节能、环保、造价低、重量轻、体积小等特点，能实现空调小型化。
实现本发明目的的技术方案是：
一种用于热交换的风道，该风道采用超薄材料，并沉浸在流动的导热剂中循环进行热交换。
所述风道材料（即风道壁）的厚度为微米级，通常小于10微米，优选小于1微米。
本发明还提供一种使用该风道的热交换器，该热交换器，包括热交换容器、导热剂、循环泵、冷源连接管路、风扇，以及用于热交换的风道；
所述风道、导热剂和冷源连接管设在容器内，风道穿过容器，其进风口、出风口在容器外，容器内的冷源连接管延伸到容器外与外部冷源联接，容器内的导热剂通过设在容器外的循环泵实现流动循环与风道进行热交换；
所述风扇与风道的进风口或出风口相对设置。
所述风道的进风口端或出风口端设有一层或多层吸水蒸发网。
所述容器上设有导热剂流动循环的进口和出口。
所述导热剂为液体和石墨粉的混和物，石墨粉为1000目以上细粉，混合物中石墨粉含量为5%-50% ，配比原则是在不影响混和物的流动性为基础下多加石墨粉。可根据各地区的环境温度，在导热剂中加入适量的抗冻剂，以保证冬季低温时导热剂的流动性。
所述冷源联接管路、风道采用高导热性材质或金属材质制成。
为了增加风道抗压强度，应用中，风道材料可由模具冲压出凹凸的条状或网格状，使风道材料凸处的厚度比凹处的厚度厚10~50倍。即：风道壁的凹处厚度为1微米时，凸处的厚度（条状处或网格状处的厚度）为10~50微米。
为了增加终端热交换面积，应用中，容器中的风道采用多风道堆叠方式，每一层相邻风道间隔一定距离，以保证给导热剂的流通空间，每一相邻层风道相互垂直，使风道互相成为支架，起到增加风道热交换面积和增加承压强度。
为了提高热交换效率，每一独立风道的长度宜不超过风道口直径的20倍。
本发明热交换器的工作原理为：
空调压缩机或半导体制冷片产生的外部冷源通过管路与热交换器容器内的冷源联接管路联接，运行中，导热剂在循环泵的作用下在容器内循环流动，由于超导热剂主要成分为石墨粉，石墨的导热值是空气导热值的约140倍，所以从冷源或热源→冷源联接管路→导热剂→风道（壁）之间具有高速的热传递。因此：运行中，从冷源或热源→导热剂→风道（壁）之间形成以导热剂流速为主导的热传递，相当于风道（壁）即是冷源或热源。
传统空调换热器或冷凝（管、板）材料厚度，为毫米级，通常为0.5~1毫米。本发明热交换器的风道使用超薄材料，厚度为微米级，缩短了最终端的冷源或热源与空气的热交换距离。根据数学的速度与距离公式可知，在最终端的冷源与空气的热交换过程，当传统空调需要1秒钟时，则本发明热交换器只需要0.01秒钟。即：数量级的短距离、极速的热传递实现了超导热交换的结果。
本发明热交换器，设有吸水蒸发网，传统空调热交换产生的大量凝结的水珠成为了多余的废弃物，需增设导流槽和排水管将其排出室外废弃或增设辅助设施用于辅助室外机降温。而本发明是在容器外，即风道的进风口或出风口端设有一层或多层吸水蒸发网，由吸水蒸发网吸收空气在冷凝时流出的水珠，随风道吹出的风循环、重复的蒸发在室内空间，以简单、低成本方式解决传统空调长期未解决的排放冷凝水问题。
本发明热交换器风道使用超薄材料，缩短了最终端的冷源与空气的热交换距离，改变了传统空调百年来热交换器的热传递速度受限的技术瓶颈，具有热交换速度高、效率高、节能、造价低、环保、体积小、重量轻等特点，使空调产品实现小型化为现有产品的十分之一。并能广泛应用于空调、冰箱、冷柜、计算机、电器等方面，最终将获得小型化、低成本。
附图说明
图1为实施例热交换器的结构示意图；
图2为实施例热交换器的结构正视图；
图3为图2的侧视图；
图4为实施例热交换器中冷源联接管路的示意图；
图5为热交换器多风道堆叠方式正视图；
图6为图5的侧视图；
图7为热交换器风道壁折叠方式的示意图。
图中：1.容器 2.循环泵 3.风道 3-1.进风口 3-2.出风口 4.吸水蒸发网 5.风扇6.导热剂 6-1.导热剂进口 6-2.导热剂出口 7.冷源连接管路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
实施例
参照图1-6，一种热交换器，包括热交换容器1、导热剂6、循环泵2、冷源连接管路7、风扇5，以及用于热交换的风道3；
所述风道3、导热剂6和冷源连接管7设在容器1内，风道3穿过容器1，其进风口3-1、出风口3-2在容器1外，容器1内的冷源连接管7延伸到容器1外与外部冷源联接，容器1内的导热剂6通过设在容器1外的循环泵2实现流动循环与风道3进行热交换；
所述风扇5与风道3的出风口3-2相对设置。
所述风道3的进风口3-1端或出风口3-2端设有一层或多层吸水蒸发网4，本实施例设在出风口3-2端。
所述容器1上设有导热剂6的进口6-1和出口6-2。
所述风道3采用超薄材料，并沉浸在流动的导热剂6中循环进行热交换。风道材料（即风道壁）的厚度为微米级，优选小于1微米。
冷源联接管路7、风道3采用高导热性材质或金属材质制成。
为了增加风道抗压强度，应用中，风道材料可由模具冲压出凹凸的条状或网格状，使风道材料凸处的厚度比凹处的厚度厚10~50倍。即：风道壁的凹处厚度为1微米时，凸处的厚度（条状处或网格状处的厚度）为10~50微米。
为了增加终端热交换面积，应用中，容器1中的风道3采用多风道堆叠方式或风道壁折叠方式（如图7所示），每一风道的通风横截面积为10~50平方毫米。每一层相邻风道3间隔一定距离，以保证给导热剂6的流通空间，每一相邻层风道3相互垂直，使风道3互相成为支架，起到增加风道3热交换面积和增加承压强度。为了提高热交换效率，每一独立风道3长度宜不超过风道口直径的20倍。如图5、6所示。
本发明热交换器由于风道3使用超薄材料，其抗压强度小，应用在小型空调（家用空调）中，容器1中的风道3可直接沉侵在导热剂6中进行热交换。在大型空调（中央空调）中，容器1中的导热剂6通过喷洒、雨淋方式与风道3进行热交换。为了使导热剂6与风道3热交换均匀，风道3层与层之间或每隔3-5层之间增加一层孔网。
本发明热交换器在使用压缩机部件作制冷源时，冷媒在冷源联接管路7内循环。在使用半导体器件作制冷源时，冷媒为导热剂6，可直接串接到容器1的导热剂循环管路中，不需单独设立冷源联接管路7。
在使用半导体器件作制冷源时，半导体制冷片通过热交换水冷头获得冷源和热源分别供给室内、室外的热交换器。室内、室外的制冷、制热的转换只需用开关将半导体制冷片的正、负极反接即可实现。
Claims (6)
1.一种用于热交换的风道，其特征在于：该风道采用超薄材料，并沉浸在流动的导热剂中循环进行热交换。
2.根据权利要求1所述的用于热交换的风道，其特征在于：所述风道材料的厚度小于10微米。
3.根据权利要求2所述的用于热交换的风道，其特征在于：所述风道材料的厚度小于1微米。
4.一种热交换器，其特征在于：包括热交换容器、导热剂、循环泵、冷源连接管路、风扇，以及用于热交换的风道；
所述风道、导热剂和冷源连接管设在容器内，风道穿过容器，其进风口、出风口在容器外，容器内的冷源连接管延伸到容器外与外部冷源联接，容器内的导热剂通过设在容器外的循环泵实现流动循环与风道进行热交换；
所述风扇与风道的进风口或出风口相对设置。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于：所述风道的进风口端或出风口端设有一层或多层吸水蒸发网。
6.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于：所述容器中的风道直接沉浸在导热剂中进行热交换，或导热剂通过喷洒、雨淋方式与风道进行热交换。
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| PB01 | Publication | ||
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