CN108571914A - 具有清洁功能的翅片换热器系统和方法 - Google Patents
具有清洁功能的翅片换热器系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
具有清洁功能的翅片换热器系统，包括翅片换热器(1)、翅片换热器(1)中至少包括翅片(2)和换热管(3)，其特征在于：在翅片换热器(1)中设置有一个或多个用于输入清洁介质的辅助管(4)，辅助管(4)穿插分布在各个换热管(3)之间，辅助管(4)的管壁上设有若干个孔洞(5)；当清洁介质输入到辅助管(4)后、再通过孔洞(5)输出、作用于各个孔洞(5)周围的翅片(2)和换热管(3)之上、并逐渐从翅片换热器(1)的内部向外部扩散，对翅片换热器进行由内而外的深度清洁。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有清洁功能的翅片换热器系统和方法，具体涉及一种在翅片换热器内部设置辅助管、对翅片换热器进行由内而外的深度清洁的系统和方法，属于换热器系统的设计和制造的技术领域。
背景技术
现有的翅片换热器中至少包括翅片和换热管，翅片换热器通常由多组密集排列的换热管段组合而成，翅片排列紧密、间隙较小；其工作原理是由换热管簇内部循环运动的换热工质与换热管簇外部的气体进行热交换实现换热功能；其中翅片的作用在于增大换热面积、增强换热效果，换热管簇外部的气体流通方式包括自然对流和强制对流两种。
通常情况下翅片换热器中的各个换热管段为平行排列，各个翅片也为平行排列、翅片与换热管段相互垂直。外部气流通过由相邻翅片构成的气流通道，与换热管内的换热工质进行热交换。
翅片换热器应用广泛，如热泵或空调的冷凝器/蒸发器、室内风机盘管末端、冷库制冷终端、冷风机、热风机等。翅片换热器的具体分类详见参考文件1-3。
现有技术的问题是：由于空气中含有灰尘、颗粒物、杂物等，尤其在强制通风的情况下，灰尘、颗粒物、杂物等很容易吸附在翅片换热器的换热管或翅片之上、即产生脏堵现象，影响换热效率。现有的清洁方法包括用高压水或高压空气进行人工冲洗，不仅效率低下、浪费资源、且难以彻底清洁；由于翅片排列紧密、质地轻薄，操作不当时更有造成翅片变形或损伤的负作用。
参考文件：
1、GBT 14296-2008 空气冷却器与空气加热器；
2、JBT 7659.4-2013 氟代烃类制冷装置用辅助设备 第4部分：翅片式换热器；
3、JBT 11249-2012 翅片管式换热设备技术规范。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明的技术方案是：在翅片换热器中设置有一个或多个用于输入清洁介质的辅助管，辅助管穿插分布在各个换热管之间，辅助管的管壁上设有若干个孔洞；当清洁介质输入到辅助管后、再通过孔洞输出、作用于各个孔洞周围的翅片或换热管之上、并逐渐从翅片换热器的内部向外部扩散。此时，清洁介质比较均匀的分布在翅片换热器内的各个区域，实现对翅片换热器由内而外的深度清洁。
进一步的，辅助管的排列方向与换热管相一致，辅助管的孔洞的开口方向与翅片之间的气流通道方向相一致；当辅助介质通过孔洞输出时，以翅片之间的气流通道为导向、作用于各个孔洞周围的翅片和换热管之上。通过以上结构可以使得辅助介质在翅片换热器内顺畅的从内部向外部扩散。当然，也不排除其他的辅助管的排列方式和孔洞的开孔方式。
该系统中还包括清洁介质管理系统，清洁介质管理系统中包括相互连接的清洁介质输入接口、清洁介质输送装置、清洁介质输出接口；辅助管与清洁介质输出接口相连接；当清洁介质输送装置工作时，将清洁介质由清洁介质输入接口输送到清洁介质输出接口，再输送到辅助管中；其中清洁介质输送装置具有调节清洁介质的输送速度与输送量的功能。
例如，当清洁介质为空气时，需要较高的气流速度，将翅片和换热管上的异物吹送出翅片换热器；此处孔洞出口处的气流速度可设置为大于10m/s、并且是由内而外吹气，因此具有很强的清洁能力。
再例如，当清洁介质为清洁剂时，则需要较低的输出速度，使得清洁剂能够留存在翅片换热器内部，附着在翅片和换热管上起到清洁的作用。
进一步的，辅助管的一端与清洁介质输出接口相连接、另一端封闭，使得清洁介质全部通过辅助管上的各个孔洞排出。
清洁介质的种类包括空气、水、清洁剂，清洁介质是以上三种介质中的一种或多种的组合，多种清洁介质可以混合使用或交替使用。
本发明的有益效果是：
1、清洁过程由内而外，将造成脏堵的物质逐渐排出到翅片换热器之外；
2、内置式辅助管使得清洁介质可以精确覆盖整个翅片换热器，无清洁死角；
3、与现有的由外而内的清洁方式相比，清洁效率更高、能耗更低；
4、通过混合使用或交替使用不同的清洁介质，可以达到高效、彻底的清洁效果。
附图说明
附图1：带有辅助管的翅片换热器结构的正向透视图；
附图2：带有辅助管的翅片换热器的A-A向剖视图和辅助管局部放大图；
附图3：预留辅助管位置的翅片换热器结构的正向透视图；
附图4：现有技术的翅片换热器结构的正向透视图；
附图5：辅助管结构正向局部剖视图（结构一）；
附图6：辅助管结构正向局部剖视图（结构二）；
附图7：清洁介质管理系统结构示意图；
其中：图1、2、5、6中的箭头方向指示了辅助介质流动的方向；图5、6中阴影部分为辅助管4的管壁。
具体实施方式
实施例1：
通常在制造翅片换热器1时，换热管3采取均匀的排列方式并与翅片2连接、固定。采用本发明的技术方案时，在组装翅片2和换热管3的过程中，在排列换热管3时留出若干个空位（如图2所示），然后将辅助管4设置在这些空位中（如图1所示）。通过这样的设计，可以在不增加换热器制造难度的前提下，将辅助管4添加到翅片换热器1之中、并与原有结构融为一体、通过辅助管4上的孔洞5即可实现自内而外的清洁。
辅助管4上的孔洞5的结构形式分为两种：
第一，每个孔洞5各自对应一段由相邻翅片2构成的气流通道，使得辅助介质作用于各个翅片2之上；该结构应用于翅片2之间间隔较大的情况，此时孔洞5采用圆孔或方孔以及类似的结构（如图5所示）；
第二，每个孔洞5跨越多段翅片2和多段由相邻翅片2构成的气流通道，使得辅助介质作用于相对应的各个翅片2之上；该结构应用于翅片2排列比较密集的情况，采用此结构可以降低制造精度要求、减少制造成本，此时孔洞5采用细长型孔的结构（如图6所示）。
当内部空间允许时，在孔洞5上安装用于调节辅助介质喷出的方向和角度的喷头，以达到精确的输出效果。
为达到较好的换热效果，换热管3通常与翅片2紧密的连接在一起，而辅助管4的主要作用不是直接参与热交换。因此，辅助管4可以采用可插拔的安装方式，辅助管4与翅片2之间设有间隙，辅助管4通过外部框架进行安装固定，可以单独取出进行清洁、调整、修理或者更换。这样做，使得辅助管4具有很好的灵活性。
实施例2：
本实施例中清洁介质输送装置8为活塞缸，其中至少包括活塞8a、活塞缸体8b、活塞运动控制装置8c；
首先，清洁介质输入接口7开启、清洁介质输出接口9关闭，由活塞运动控制装置8c控制活塞8a逆向移动将清洁介质吸入活塞缸体8b内；然后清洁介质输入接口7关闭、清洁介质输出接口9开启，由活塞运动控制装置8c控制活塞8a正向移动将清洁介质推送进入辅助管4、再通过孔洞5输出；然后，依此过程往复运行；
其中，由活塞运动控制装置8c调节活塞8a的移动速度从而实现对清洁介质的输送速度的调节；由活塞运动控制装置8c调节活塞8a的移动距离从而实现对清洁介质的输送量的调节；
并且，活塞缸可以连接一个或多个不同的清洁介质输入接口7，当连接多个不同的清洁介质输入接口7时，通过活塞8a的往复运动配合各个清洁介质输入接口7和清洁介质输出接口9的开启或关闭，分别将不同的清洁介质吸入活塞缸体8b中、或者分别将不同的清洁介质排出活塞缸体8b并输送到辅助管4中。其中，各个清洁介质输入接口7和清洁介质输出接口9分别通过控制阀或控制开关进行开启或关闭。
采用活塞缸结构的优点在于：结构简单、适合输送不同性质的介质（例如气体、液体、颗粒状或泡末状清洁剂等），活塞8a输送的速度和距离都可以灵活设置，从而改变清洁介质的输送速度和输送量。另外，采用活塞缸结构输送清洁介质时，中途活塞8a反向移动时会造成输出停顿，但并不影响系统的运行。并且，某些清洁介质（如清洁剂）需要与待清洁表面接触一段时间以发挥清洁作用，而中途输出停顿的时间刚好可以得到利用。
当同时使用多种清洁介质时，将清洁介质输入接口7分开设置，各个清洁介质输入接口7分别与清洁介质输送装置8相连接。例如图7所示，清洁介质输入接口7分为清洁剂输入接口7a、水输入接口7b和空气输入接口7c，分别与活塞缸体8b连接。
当清洁介质为空气时，将清洁介质输入接口7（即附图7中的空气输入接口7c）与室内环境连通，抽取室内空气为系统所用。因为与室外空气相比室内空气的洁净度较高，由于空气使用量不大，从室内抽气不会对室内环境产生影响。
所述的具有清洁功能的翅片换热器系统的清洁方法，其清洁过程包括以下步骤：
第一，连通清洁剂输入接口7a，通过清洁介质输送装置8输送清洁剂，将清洁剂输送到辅助管4中，进而由孔洞5喷出，喷洒在翅片2和换热管3上；并可以停顿一段时间，使得清洁剂充分发挥作用；
第二，连通水输入接口7b，通过清洁介质输送装置8输送水，将水输送到辅助管4中，进而由孔洞5喷出，喷洒在翅片2和换热管3上，对翅片2和换热管3上进行冲洗、同时将脏堵物质冲下并顺着水流带离翅片换热器1；
第三，连通空气输入接口7c，通过清洁介质输送装置8输送空气，将空气输送到辅助管4中，进而由孔洞5吹出；可将异物吹离翅片换热器1、并将翅片2和换热管3上的残留的其他清洁介质吹离翅片换热器1；亦可通过气流作用将辅助管中残留的其他清洁介质带出；
根据实际情况需要，以上步骤可以部分使用、全部使用、或者交替使用，直至对翅片换热器1清洁完毕。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.具有清洁功能的翅片换热器系统，包括翅片换热器(1)、翅片换热器(1)中至少包括翅片(2)和换热管(3)，其特征在于：在翅片换热器(1)中设置有一个或多个用于输入清洁介质的辅助管(4)，辅助管(4)穿插分布在各个换热管(3)之间，辅助管(4)的管壁上设有若干个孔洞(5)；当清洁介质输入到辅助管(4)后、再通过孔洞(5)输出、作用于各个孔洞(5)周围的翅片(2)和换热管(3)之上、并逐渐从翅片换热器(1)的内部向外部扩散。
2.根据权利要求1所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：辅助管(4)的排列方向与换热管(3)相一致，辅助管(4)的孔洞(5)的开口方向与翅片(2)之间的气流通道方向相一致；当清洁介质通过孔洞(5)输出时，以翅片(2)之间的气流通道为导向、作用于各个孔洞(5)周围的翅片(2)和换热管(3)之上。
3.根据权利要求1所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：辅助管(4)上的孔洞(5)的结构形式分为两种：
第一，每个孔洞(5)各自对应一段由相邻翅片构成的气流通道，使得清洁介质通过孔洞(5)输出后分别作用于各个翅片(2)之上；
第二，每个孔洞(5)跨越多段翅片(2)和多段由相邻翅片(2)构成的气流通道，使得清洁介质通过孔洞(5)输出后作用于相对应的各个翅片(2)之上。
4.根据权利要求1所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：在孔洞(5)上安装用于调节辅助介质喷出的方向和角度的喷头。
5.根据权利要求1所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：辅助管(4)采用可插拔的安装方式，辅助管(4)与翅片(2)之间设有间隙，辅助管(4)通过翅片换热器(1)外部的框架进行安装固定，可以从翅片换热器(1)中取出进行清洁、调整、修理或者更换。
6.根据权利要求1所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：清洁介质的种类包括空气、水、清洁剂，清洁介质是以上三种介质中的一种或多种的组合，多种清洁介质可以混合使用或交替使用。
7.根据权利要求1所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：该系统中还包括清洁介质管理系统，清洁介质管理系统中包括相互连接的清洁介质输入接口(7)、清洁介质输送装置(8)、清洁介质输出接口(9)；辅助管(4)与清洁介质输出接口(9)相连接；当清洁介质输送装置(8)工作时，将清洁介质由清洁介质输入接口(7)输送到清洁介质输出接口(9)，再输送到辅助管(4)中；其中清洁介质输送装置(8)具有调节清洁介质的输送速度与输送量的功能。
8.根据权利要求7所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：清洁介质输送装置为活塞缸，其中至少包括活塞(8a)、活塞缸体(8b)、活塞运动控制装置(8c)；
首先，清洁介质输入接口(7)开启、清洁介质输出接口(9)关闭，由活塞运动控制装置(8c)控制活塞(8a)逆向移动将清洁介质吸入活塞缸体(8b)内；然后清洁介质输入接口(7)关闭、清洁介质输出接口(9)开启，由活塞运动控制装置(8c)控制活塞(8a)正向移动将清洁介质推送进入辅助管(4)、再通过孔洞(5)输出；然后，依此过程往复运行；
其中，由活塞运动控制装置(8c)调节活塞(8a)的移动速度从而实现对清洁介质的输送速度的调节；由活塞运动控制装置(8c)调节活塞(8a)的移动距离从而实现对清洁介质的输送量的调节；
并且，活塞缸体(8b)可以连接一个或多个不同的清洁介质输入接口(7)，当连接多个不同的清洁介质输入接口(7)时，通过活塞(8a)的往复运动配合各个清洁介质输入接口(7)和清洁介质输出接口(9)的开启或关闭，分别将不同的清洁介质吸入活塞缸体(8b)中、或者分别将不同的清洁介质排出活塞缸体(8b)并输送到辅助管(4)中。
9.根据权利要求7所述的具有清洁功能的翅片换热器系统，其特征在于：当清洁介质为空气时，将清洁介质输入接口(7)与室内环境连通，抽取室内空气为系统所用。
10.具有清洁功能的翅片换热器系统的清洁方法，其特征在于：翅片换热器(1)的清洁过程包括以下步骤：
第一，将清洁剂输送到辅助管(4)中，进而由孔洞(5)喷出，喷洒在翅片(2)和换热管(3)上；并可以停顿一段时间，使得清洁剂充分发挥作用；
第二，将水输送到辅助管(4)中，进而由孔洞(5)喷出，喷洒在翅片(2)和换热管(3)上，对翅片(2)和换热管(3)上进行冲洗、同时将脏堵物质冲下并顺着水流带离翅片换热器(1)；
第三，将空气输送到辅助管(4)中，进而由孔洞(5)吹出；可将异物吹离翅片换热器(1)、并将翅片(2)和换热管(3)上的残留的其他清洁介质吹离翅片换热器(1)；亦可通过气流作用将辅助管中残留的其他清洁介质带出；
以上步骤可以部分使用、全部使用、或者交替使用。
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