CN109323606A - 一种用于湿热交换的热交换装置 - Google Patents

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姜向东
吴学艳
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite

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Abstract

本发明提出了一种用于湿热交换的热交换装置，包括多个堆叠平行设置的热交换单元，热交换单元包括：平行设置的热交换板和隔条；热交换板包括上热交换板、中热交换板和下热交换板；热交换板由复合材料制成；隔条包括分别设置在上热交换板、中热交换板之间及中热交换板和下热交换板之间的多个上隔条和多个下隔条；上隔条将相邻热交换板之间的空间分隔形成多个第一空气通道；下隔条将相邻热交换板之间的空间分隔形成多个第二空气通道；上隔条和下隔条交错分布。本发明提供了一种兼有潜热能力和显热交换能力的用于湿热交换的热交换装置，可进行高效交换。

Description

一种用于湿热交换的热交换装置
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，尤其涉及一种用于湿热交换的热交换装置。
背景技术
现有的各种板式空气热交换器，其板材多为单一材料，如金属或非金属材料构成，如果只用金属材料，则该空气热交换器，只能进行气体交换即显热交换(无水蒸汽交换能力即潜热交换能力)，如只用有微孔的塑料或植物纤维等非金属材料，虽有潜热能力和显热交换能力，但效率及性能会受到某些限制，如植物纤维材料在高相对湿度的环境下则不适用。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种兼有潜热能力和显热交换能力的用于湿热交换的热交换装置，可进行高效交换。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于湿热交换的热交换装置，包括多个堆叠平行设置的热交换单元，所述热交换单元包括上热交换板、中热交换板、下热交换板及多个隔条；
其中，所述上热交换板、中热交换板和下热交换板平行设置；
所述隔条包括多个上隔条和下隔条；所述上隔条设置在上热交换板、中热交换板之间，所述下隔条设置在中热交换板和下热交换板之间；所述上隔条将所述上热交换板、中热交换板之间的空间分隔形成多个第一空气通道；所述下隔条将所述中热交换板和下热交换板之间的空间分隔形成多个第二空气通道；所述第一空气通道和第二空气通道交错分布；
所述热交换单元采用复合材料制成。
优选地，所述复合材料以质量百分比计包含以下组分：石墨烯1份、吸水树脂20份和PP 100份。
优选地，所述上热交换板、中热交换板及下热交换板的厚度范围分别为1mm～10mm。
优选地，所述隔条壁厚度范围为0.1mm～0.9mm。
优选地，所述上热交换板、中热交换板及下热交换板表面为粗糙表面结构。
优选地，所述隔条为直条状。
优选地，所述隔条为曲线状。
优选地，所述隔条为折线状。
与现有技术相比，本发明的优点为：
(1)本发明既有潜热交换能力，又具有显热交换作用。热交换板中吸水树脂，可吸附水蒸气中的水分实现潜热交换；第一空气通道将室内空气排出，第一空气通道将室外空气吸入，室内空气和室外空气在中热交换板处汇集并实现显热交换。
(2)高效全热交换。石墨烯具有很高的导热率，采用石墨烯作为散热层，与现有技术相比，大大提高了该类热交换装置的散热性能。
(3)热交换板内含有PP，使得该热交换装置便于清洗。
附图说明
图1为本发明实施例一的用于湿热交换的热交换装置俯视图；
图2为图1中热交换单元的剖视图；
图3为本发明实施例二的用于湿热交换的热交换装置俯视图；
图4为本发明实施例三的用于湿热交换的热交换装置俯视图。
其中，1-上热交换板，2-中热交换板，3-下热交换板，4-上隔条，5-下隔条，6-热交换单元，7-第一空气通道，8-第二空气通道。
具体实施方式
以下将结合附图，进一步阐述本发明所采用的技术方案。
本实施例提出了一种用于湿热交换的热交换装置，包括多个堆叠平行设置的热交换单元，所述热交换单元包括上热交换板、中热交换板、下热交换板及多个隔条；
其中，所述上热交换板、中热交换板和下热交换板平行设置；
所述隔条包括多个上隔条和下隔条；所述上隔条设置在上热交换板、中热交换板之间，所述下隔条设置在中热交换板和下热交换板之间；所述上隔条将所述上热交换板、中热交换板之间的空间分隔形成多个第一空气通道7；所述下隔条将所述中热交换板和下热交换板之间的空间分隔形成多个第二空气通道8；所述第一空气通道7和第二空气通道8交错分布；
所述热交换单元采用复合材料制成。
优选地，所述复合材料以质量百分比计包含以下组分：石墨烯1份、吸水树脂20份和PP100份。
优选地，所述上热交换板、中热交换板及下热交换板的厚度范围分别为1mm～10mm。
优选地，所述隔条壁厚度范围为0.1mm～0.9mm。
优选地，所述上热交换板、中热交换板及下热交换板表面为粗糙表面结构。
优选地，所述隔条为直条状。
优选地，所述隔条为曲线状。
优选地，所述隔条为折线状。
实施例1
具体的，如图1所示，本实施例的用于湿热交换的热交换装置包括多个堆叠平行设置的热交换单元，所述热交换单元包括上热交换板、中热交换板、下热交换板及多个隔条；
其中，所述上热交换板、中热交换板和下热交换板平行设置；
所述隔条包括多个上隔条和下隔条；所述上隔条设置在上热交换板、中热交换板之间，所述下隔条设置在中热交换板和下热交换板之间；所述上隔条将所述上热交换板、中热交换板之间的空间分隔形成多个第一空气通道7；所述下隔条将所述中热交换板和下热交换板之间的空间分隔形成多个第二空气通道8；所述第一空气通道7和第二空气通道8交错分布，空气经由空气通道排出或者吸入室内。空气的流通方向如图1中的箭头所示。在本实施例中，上空气通道和下空气通道的数量相等，即上隔条4和下隔条5的数量相等。
如图2所述，上隔条和下隔条均为直线形状。当空气进入气通道后，由于是空气可在空气通道内实现无障碍快速流通，实现快速热交换。此外，隔条的直线形状的结构设计，使得该热交换装置的制备工艺简单。
在本实施例中，上隔条4和下隔条5呈90度交错布置，即任一上空气通道和下空气通道之间呈90度结构设置。此种结构设置时，任一上空气通道内和任一下空气通道的重叠面积最大，即上、下空气通道内的空气交汇时，热空气和冷空气的交汇面积达到最大，即可实现高效的热交换。在本实施例以外的其他实施例中，上隔条4和下隔条5之间可呈任一角度设置。
在本实施例中，热交换单元采用复合材料制成。复合材料以质量百分比计包含以下组分：石墨烯1份、吸水树脂20份和PP100份。进一步地，上热交换板、中热交换板及下热交换板的厚度范围分别为1mm～10mm。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。当热交换板中采用石墨烯材料时，与现有技术相比，大大提高了该类热交换装置的显热传导性能。
在本实施例中，吸水树脂层为聚丙烯酸钠盐、聚丙烯腈水解物、醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯共聚物或改性聚乙烯醇类吸水树脂中的一种，可吸附水蒸气中的水分从而实现该热交换装置的潜热交换。
在本实施例中，通过改变隔条的材料，有上述可知，隔条同样兼有显热交换和潜热交换功能，从而进一步提高了该热交换装置的热交换效率。
进一步地，隔条壁厚度范围0.1mm～0.9mm。本领域技术人员可以知晓的是，隔条的厚度应该保持在一个适度的范围，在热交换板的规格一定的情况下，若隔条过厚，会导致空气通道过窄，影响热交换的效率；若隔条过薄，在空气进入空气通道内后，隔条容易受到气体的压力影响而损坏，同样也降低了热交换的效率。进一步地，上隔条4和下隔条5的数量相等。
实施例2
在实施例1的基础上，为延长空气在空气通道内的停留时间，使得高低温空气可进行较长时间的热交换，提高热交换的效果，在本实施例中，将隔条设置为曲线形状。具体见附图3。
实施例3
同样，在实施例1的基础上，为同时兼顾热交换的交换效率和交换时间，将隔条设置为折线形状，具体见附图4。
本发明的工作原理为：上空气通道流过较高温(湿)的空气，另一与之相邻的下空气通道流过较低温(湿)的空气，因为温差和水蒸汽分压力差的存在，便会发生热量由高温侧向低温侧的转移，同时也发生水蒸汽由高分压侧向低分压侧的转移，从而达到全热交换的目的，但分处于两个空气通道的空气并不互相混合。
本发明适用于有空气调节的空间或类似场合，用于排出空气与进入空气之间进行湿热交换，起到将排出空气中的能量回收并返回到空调空间的作用，从而达到节省空调机运行费用的目的。
综上，本发明的优点为：
(1)本发明既有潜热交换能力，又具有显热交换作用。热交换板中吸水树脂，可吸附水蒸气中的水分实现潜热交换；第一空气通道7将室内空气排出，第一空气通道7将室外空气吸入，室内空气和室外空气在中热交换板2处汇集并实现显热交换。
(2)高效全热交换。石墨烯具有很高的导热率，采用石墨烯的热交换板，与现有技术相比，大大提高了该类热交换装置的热传导性能。
(3)热交换板内含有PP，使得该热交换装置便于清洗。

Claims (8)

1.一种用于湿热交换的热交换装置，包括多个堆叠平行设置的热交换单元，其特征在于，
所述热交换单元包括上热交换板、中热交换板、下热交换板及多个隔条；
其中，所述上热交换板、中热交换板和下热交换板平行设置；
所述隔条包括多个上隔条和下隔条；所述上隔条设置在上热交换板、中热交换板之间，所述下隔条设置在中热交换板和下热交换板之间；所述上隔条将所述上热交换板、中热交换板之间的空间分隔形成多个第一空气通道；所述下隔条将所述中热交换板和下热交换板之间的空间分隔形成多个第二空气通道；所述第一空气通道和第二空气通道交错分布；
所述热交换单元采用复合材料制成。
2.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述复合材料以质量百分比计包含以下组分：石墨烯1份、吸水树脂20份和PE 100份。
3.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述上热交换板、中热交换板及下热交换板的厚度范围分别为1mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述隔条厚度范围为0.1mm～0.9mm。
5.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述上热交换板、中热交换板及下热交换板表面为粗糙表面结构。
6.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述隔条为直条状。
7.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述隔条为曲线状。
8.根据权利要求1所述的用于湿热交换的热交换装置，其特征在于，所述隔条为折线状。
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