CN109405630B - 水冷换热器、空气调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水冷换热器、空气调节系统。该水冷换热器，包括换热器本体、声空化产生装置，所述换热器本体具有外壳，所述声空化产生装置包括具有超声波发射体的超声波换能器，所述超声波发射体处于所述外壳内具有的水体中，且所述超声波发射体能够伸缩。根据本发明的一种水冷换热器、空气调节系统，可伸缩的超声波换能器的内置于水冷换热器壳体内部的水体中，防垢、除垢效果更好。

Description

水冷换热器、空气调节系统

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种水冷换热器、空气调节系统。

背景技术

随着大数据战略的持续推进，同时伴随5G技术的推广和普及，IDC行业维持高速增长态势，相应的机房空调需求高速增长，行业集中度不断提升，政府、医疗、金融、教育等行业信息化、智能化及智慧城市、智慧工厂、轨道交通的发展和建设将进一步推动机房空调市场的发展。机房空调用于维持数据中心机房的温度和湿度稳定，控制精度很高，从而提高主设备的稳定性和可靠性。但机房空调的耗电量非常巨大，据测算大约占机房总能耗的40％左右，故降低机房空调能耗迫在眉睫，重点是节能优化和利用新技术等。

目前应用水冷却技术的机房空调节能效果明显，以其制冷能力强、效率高等特点，很好的解决了高热密度机柜制冷的问题，同时运行可靠、运营成本低、节能环保。但水冷却技术存在冷凝器管路结垢严重，换热效率不高，需要先进的防腐、防垢、除垢与强化换热技术，尤其是在暖通空调领域应用广泛的壳管式换热器，其技术关键在于防阻除垢和高效换热，尽管已得到重视，但尚未完全解决。

声空化是指液体中的微小泡核在声波作用下被激活，表现为泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。在气泡崩溃的过程中，较大的气泡不断分裂为较小的空化气核，产生高温、高压，同时会产生较为强烈的冲击波。一方面可显著减弱液体的表面张力及摩擦力，破坏介面的附着层，起到阻垢作用；另一方面，使已生成的垢层破碎并导致其易脱落，达到除垢作用。声空化目前已成为一种有效地防垢、除垢与强化换热技术，在能源、动力等领域的换热设备中广泛应用，防垢与除垢效果比较好，但仍存在不足之处，例如专利号CN202793087U的专利文献公开了一种超声波防垢、除垢的强化换热壳管式换热器，该装置实现了在线防垢及除垢作用，但壳管式换热器壳体较厚，超声波功率过小则相应的防垢、除垢效果弱，功率大则成本高；且换能器安装在封头上，容易脱落失效。

因此，提高水冷换热器的防垢、除垢效果，进而提高换热效果，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种水冷换热器、空气调节系统，可伸缩的超声波换能器内置于水冷换热器壳体内部的水体中，防垢、除垢效果更好，进而提高了换热器的换热效果。

为了解决上述问题，本发明提供一种水冷换热器，包括换热器本体、声空化产生装置，换热器本体具有外壳，声空化产生装置包括具有超声波发射体的超声波换能器，超声波发射体处于外壳内具有的水体中，且超声波发射体能够伸缩。

优选地，超声波发射体至少包括第一发射子体和第二发射子体，第二发射子体与第一发射子体同轴套装，且第二发射子体能够相对于第一发射子体往复运动。

优选地，声空化产生装置还具有调控装置，调控装置用于控制超声波发射体的伸缩运动。

优选地，超声波发射体还具有安装基座，安装基座连接于第一发射子体远离第二发射子体的一侧。

优选地，外壳包括第一端盖，安装基座与第一端盖可拆卸连接。

优选地，超声波发射体还包括密封部件，密封部件设置于安装基座与外壳之间。

优选地，外壳还包括第二端盖，第二端盖上设置有声空化产生装置。

优选地，声空化产生装置包括的超声波换能器为多组。

优选地，超声波换能器与外壳可拆卸连接。

优选地，换热器本体内具有进水腔，超声波发射体处于进水腔内。

本发明还提供一种空气调节系统，包括上述的水冷换热器。

本发明提供的一种水冷换热器、空气调节系统，由于所述超声波发射体处于水体中且超声波发射体能够伸缩，从而能够使所述超声波发射体的长度可以根据所述水冷换热器的结垢程度及时调整，具体的，当结垢严重时，将所述超声波发射体的长度伸长，从而增大声空化程度，当结垢轻微时，将所述超声波发射体的长度缩短，有利于降低能耗，从而使所述水冷换热器的除垢、防垢效果更好，进而提高了水冷换热器的换热效果。

附图说明

图1为本发明实施例的水冷换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例的水冷换热器的超声波发射体伸长及缩回状态的示意图；

图3为图1的水冷换热器的侧视图(略去部分部件)；

图4为图1的水冷换热器另一种实施方式的侧视图(略去部分部件)；

图5为本发明实施例的空气调节系统的原理示意图；

图6为本发明另一实施例的空气调节系统的原理示意图。

附图标记表示为：

1、换热器本体；11、外壳；111、第一端盖；112、第二端盖；12、进水腔；13、进水口；14、回水口；15、冷媒进口；16、冷媒回口；17、隔板；2、声空化产生装置；21、超声波换能器；211、超声波发射体；2111、第一发射子体；2112、第二发射子体；2113、安装基座；2114、密封部件；22、信号传输线缆；23、超声波发生器；24、调控装置；100、管束；101、折流板；102、端板；300、压缩机；301、节流元件；302、冷媒换热器；303、中介换热器；400、冷却水循环泵；401、冷却源。

具体实施方式

结合参见图1至6所示，根据本发明的实施例，提供一种水冷换热器，包括换热器本体1、声空化产生装置2，所述换热器本体1具有外壳11，所述外壳11包括处于两端的第一端盖111及第二端盖112，所述第一端盖111、第二端盖112朝向所述外壳11的内腔一侧皆分别对应设置端板102，从而使所述外壳11的内腔形成供冷媒流动的管程空间以及供冷却水流动的管程空间，更具体的，所述换热器本体1还包括多个管束100，多个管束100贯通所述第一端盖111与第二端盖112邻近的冷却水容纳腔，也同时将两端板102之间的冷媒流动的管程空间分为进行必要的空间，增加了冷媒与冷却水的接触面积，提高换热效率，当然，所述冷媒流动的管程空间中还构成有多个折流板101，也即形成了壳管式换热器的基本构造，所述声空化产生装置2包括超声波发生器23、超声波换能器21，所述超声波发生器23与所述超声波换能器21之间通过信号传输线缆22连接，超声波发生器23是一种产生并向所述超声波换能器21提供超声能量使之工作于谐振频率的装置，信号传输线缆22将所述超声波发生器23产生的激励信号输送到所述超声波换能器21；所述超声波换能器21具有超声波发射体211，所述超声波发射体211处于所述外壳11内具有的水体中，且所述超声波发射体211能够伸缩也即所述超声波发射体211的长度能够伸长或者缩短。该技术方案中，由于所述超声波发射体211处于水体中且超声波发射体211能够伸缩，从而能够使所述超声波发射体211的长度可以根据所述水冷换热器的结垢程度及时调整，具体的，当结垢严重时，将所述超声波发射体211的长度伸长，从而增大声空化程度，当结垢轻微时，将所述超声波发射体211的长度缩短，有利于降低能耗，从而使所述水冷换热器的除垢、防垢效果更好；另一方面，该技术方案中的所述超声波发射体211由于处于水体中，也即所述超声波换能器21至少部分的内置于所述水冷换热器中，从而使其结构的可靠性及稳定性得到提高，安装的所述超声波换能器21不易脱落。超声波换能器21产生声空化效应，随着具有声空化效应的冷却水在换热器本体1中流动，一方面可显著减弱液体的表面张力及摩擦力，破坏介面的附着层，防止污垢的生成；另一方面，使已生成的垢层破碎并导致其易脱落，达到除垢作用。最后，破损的污垢和冷却水一起流出。

作为所述超声波发射体211的一种具体实施方式，优选地，所述超声波发射体211至少包括第一发射子体2111、第二发射子体2112，所述第二发射子体2112与所述第一发射子体2111同轴套装，且所述第二发射子体2112能够相对于所述第一发射子体2111往复运动，当然，例如还可以包括第三发生子体，第三子发射体与第一子发射体和第二子发射体同轴套装，形成类似天线的可伸缩结构，使得超声波发射体211能够根据指令进行伸长和缩短。超声波发射体也可以采用汽缸伸缩也够或液压缸伸缩结构。本申请中，具体的发射子体个数可根据所述水冷换热器中的结垢可能性及相应的水体深度灵活选择即可，本申请并不限定子发射体的个数，只要能够实现超声波发射体211可伸缩即可，理论上，随着所述超声波发射体211的长度的增加，其与水体的接触面积也将更大，其声空化效果也即除垢、防垢效果将更好。

进一步地，所述声空化产生装置2还具有调控装置24，所述调控装置24用于控制所述超声波发射体211的伸缩运动。调控装置24与超声波发射体211通过电缆连接或者无线连接。

为了方便所述超声波发射体211与所述换热器本体1之间的拆卸与组装过程，所述超声波发射体211还具有安装基座2113，所述安装基座2113连接于所述第一发射子体2111远离所述第二发射子体2112的一侧，所述外壳11包括第一端盖111，所述安装基座2113与所述第一端盖111可拆卸连接，通过所述安装基座2113与所述第一端盖111进行可拆卸连接，当所述超声波发射体211失效时，能够更为方便的进行维护或者更换，此外，所述第一端盖111与前述的端板形成冷却水的管程空间的一部分，更为具体的，通过隔板17将冷却水容纳腔分隔为进水腔12和回水腔，此时，所述超声波发射体211处于所述进水腔12内，也即将所述超声波发射体211设置于邻近进水口13的空间内，这可使声空化作用随水流进入所述水冷换热器中，进一步提升除垢、防垢性能。

为了防止所述超声波换能器21与所述外壳11在连接位置处的水体泄露现象的发生，优选地，所述超声波发射体211还包括密封部件2114，所述密封部件2114设置于所述安装基座2113与所述外壳11之间。所述密封部件2114例如可以采用橡胶板制作，在形状构造上可以采用一般的圆形、矩形等任何合适的形状。

最好地，所述第二端盖112上也设置所述声空化产生装置2，从而能够对所述水冷换热器中的水体进行更进一步的声空化作用。进一步地，所述声空化产生装置2包括的超声波换能器21为多组。所述超声波换能器21与所述外壳11可拆卸连接。可选的，多组所述超声波换能器21等间距地与所述外壳11可拆卸连接，等间距设置的多组超声波换能器21使声空化作用较为均衡地作用于水体上，从而有利于所述水冷换热器的防垢、除垢。

根据本发明的实施例，还提供一种空气调节系统，包括上述的水冷换热器，可伸缩的超声波换能器的内置于水冷换热器壳体内部的水体中，防垢、除垢效果更好。

作为所述空气调节系统的一种具体实施方式，优选地，如图5所示，所述空气调节系统包括冷媒循环子系统(也即制冷系统)及冷却水循环子系统(也即冷却换热系统)，所述冷媒循环子系统中的冷媒与所述冷却水循环子系统中的冷却水通过所述的水冷换热器形成换热枢纽，具体的，所述冷媒循环子系统包括压缩机300、节流元件301、冷媒换热器302(可以是室内换热器)，其与所述水冷换热器具有的冷媒进口15、冷媒回口16形成闭式循环，此时的水冷换热器类似于传统空调器中的室外换热器，同时所述冷却水循环子系统包括冷却水循环泵400及冷却源401，所述冷却水循环泵400将所述冷却源401中的冷却介质如冷却水泵送至所述水冷换热器中(通过进水口13、回水口14)，从而实现冷却水与冷媒在所述水冷换热器中的热交换，具体可参见图5所示，图中，空心箭头示出了冷媒的流动方向，实心箭头示出了冷却水的流动方向。在图5中，图中5中换热器本体1包括4个区域，与进水口联通的进水腔，与回水口14联通的回水腔，进水腔和回水腔通过隔板17分隔开，与冷媒进口15和冷媒回口16联通的冷媒流路，以及位于冷媒流路远离进水腔的一侧的循环腔，循环腔的其中一个侧壁为第二端盖112，管束100包括第一管束和第二管束，进水腔与循环腔通过管束100中的第一管束联通，循环腔和回水腔通过管束100中的第二管束联通。冷媒流路通过折流板101形成S型通道，保证冷媒与管束100充分接触冷却。

作为所述空气调节系统的另一种具体实施方式，优选地，请参看图6，所述冷媒循环子系统中还包括中介换热器303，所述冷媒循环子系统中的冷媒在所述中介换热器303中通过中介冷媒进行换热，而所述中介冷媒则在所述中介换热器303与所述水冷换热器之间循环(通过循环泵，图中未示出)，如图6所示，图中，空心箭头示出了冷媒的流动方向，实心箭头示出了冷却水的流动方向。在本申请提出的空调调节心痛中，应用了声空化防垢与除垢技术，使其具有防阻除垢能力，换热效率得到提高。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水冷换热器，其特征在于，包括换热器本体(1)、声空化产生装置(2)；所述换热器本体(1)具有外壳(11)；所述声空化产生装置(2)包括具有超声波发射体(211)的超声波换能器(21)，所述超声波发射体(211)处于所述外壳(11)内具有的水体中，且所述超声波发射体(211)能够伸缩；所述超声波发射体(211)至少包括第一发射子体(2111)和第二发射子体(2112)，所述第二发射子体(2112)与所述第一发射子体(2111)同轴套装，且所述第二发射子体(2112)能够相对于所述第一发射子体(2111)往复运动。

2.根据权利要求1所述的水冷换热器，其特征在于，所述声空化产生装置(2)还具有调控装置(24)，所述调控装置(24)用于控制所述超声波发射体(211)的伸缩运动。

3.根据权利要求1所述的水冷换热器，其特征在于，所述超声波发射体(211)还具有安装基座(2113)，所述安装基座(2113)连接于所述第一发射子体(2111)远离所述第二发射子体(2112)的一侧。

4.根据权利要求3所述的水冷换热器，其特征在于，所述外壳(11)包括第一端盖(111)，所述安装基座(2113)与所述第一端盖(111)可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的水冷换热器，其特征在于，所述超声波发射体(211)还包括密封部件(2114)，所述密封部件(2114)设置于所述安装基座(2113)与所述外壳(11)之间。

6.根据权利要求4所述的水冷换热器，其特征在于，所述外壳(11)还包括第二端盖(112)，所述第二端盖(112)上设置有所述声空化产生装置(2)。

7.根据权利要求1所述的水冷换热器，其特征在于，所述声空化产生装置(2)包括的超声波换能器(21)为多组。

8.根据权利要求1所述的水冷换热器，其特征在于，所述超声波换能器(21)与所述外壳(11)可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的水冷换热器，所述换热器本体(1)内具有进水腔(12)，所述超声波发射体(211)处于所述进水腔(12)内。

10.一种空气调节系统，包括水冷换热器，其特征在于，所述水冷换热器为权利要求1至9中任一项所述的水冷换热器。

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