CN109945673A - 一种蒸发冷却换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒸发冷却换热器，包括内筒、外筒和驱动电机；内筒设置在外筒内，且外筒和内筒之间形成第一换热通道；驱动电机通过穿过外筒底部的转轴与内筒连接；内筒的侧面设有多个通孔，内筒的顶面设有进水管，内筒中设有与水流方向交叉的叶片；外筒的侧面设有进风口，外筒的顶面设有出风口。本发明通过驱动电机控制旋转，在内筒中设置叶片，将内筒中的水滴采用撞击的方式产生水雾，经叶片撞击产生的水雾还可通过通孔进入第一换热通道，并与外筒内壁碰撞，在第一换热通道内产生新的水雾，并于流经第一换热通道的空气发生热湿交换。空气、水雾及水滴在蒸发冷却换热器内发生旋转流动，增加气液接触面积和热湿交换效率，有效提升了冷却效率。
Description
技术领域
本发明涉及制冷空调领域，特别涉及一种蒸发冷却换热器。
背景技术
蒸发冷却技术是一项利用水蒸发吸热制冷的技术。水在空气中具有蒸发能力，在没有别的热源的条件下，水与空气间的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降；而由于水的蒸发，空气的含湿量不但要增加，而且进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热；当这两种热量相等时，水温达到空气的湿球温度。只要空气不是饱和的，此时利用循环水直接，或通过填料层喷淋空气就可获得降温的效果。在条件允许时，可以将降温后的空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发冷却技术，具有环保、高效、经济等特点。
目前直接蒸发冷却主要包括填料式和喷淋蒸发冷却式。其中填料式直接蒸发冷却效率低，体积大。喷淋式蒸发冷却对水质要求较高，容易发生结垢堵塞，且效率不高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种蒸发冷却换热器，以提升冷却效率的同时，避免高压喷雾或喷淋产生堵塞的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种蒸发冷却换热器，所述蒸发冷却换热器包括：内筒、外筒和驱动电机；所述内筒设置在所述外筒内，且所述外筒和所述内筒之间形成第一换热通道；所述驱动电机通过穿过所述外筒底部的转轴与所述内筒连接；所述内筒的侧面设有多个通孔，所述内筒的顶面设有进水管，所述内筒中设有与水流方向交叉的叶片；所述外筒的侧面设有进风口，所述外筒的顶面设有出风口。
进一步地，所述内筒的底面设有进风口，所述内筒的顶面设有出风口，且所述内筒的出风口与所述外筒的出风口对应设置，以在所述内筒中形成第二换热通道。
进一步地，所述叶片是数量为多个，所述第二换热通道通过所述叶片分隔成多个依次连通的换热单元。
进一步地，所述转轴穿过所述内筒的底面延伸并固定至所述内筒的顶面；所述叶片固定在所述转轴上，或固定在所述内筒内的侧壁上，所述叶片可以旋转并将水撞击成水雾。
进一步地，所述内筒的内侧壁附有吸水透水层。
进一步地，所述外筒的底部设有排水管，所述排水管的进水端设置在所述外筒底部的最低位置。
进一步地，所述蒸发冷却换热器还包括：水箱，所述排水管的出水端与所述水箱连通。
进一步地，所述蒸发冷却换热器还包括：水泵，所述进水管的进水端与所述水泵连通，所述水泵通过所述水箱与所述排水管连通。
进一步地，所述内筒和所述外筒均为中空的圆柱体结构，所述内筒绕所述转轴旋转使经所述通孔流出的水在离心力的作用下撞击外筒生成水雾。
进一步地，所述蒸发冷却换热器还包括：风机，所述风机设置在所述外筒的出风口处。
(三)有益效果
本发明提供一种蒸发冷却换热器，通过驱动电机控制旋转，在内筒中设置叶片，将内筒中的水滴采用撞击的方式产生水雾，并将水雾通过通孔在第一换热通道中进行换热，使空气、水雾及水滴在蒸发冷却换热器内发生旋转流动，增加气液接触面积和热湿交换效率，以提升蒸发冷却换热器的冷却效率。此外，本发明和传统直接式热交换相比，进行热交换的水雾通过撞击产生，而非压力差作用下液态水通过微孔产生水雾，因此不会存在容易堵塞的问题，对水质要求不高，对环境适应性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的蒸发冷却换热器的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的内筒的结构示意图；
图3是本发明第二实施例提供的蒸发冷却换热器的结构示意图；
其中，1：内筒；2：外筒；3：驱动电机；4：转轴；5：进水管；6：风机；7：排水管；8：水箱；9：水泵；11：通孔；12：叶片；13：吸水透水层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种蒸发冷却换热器，如图1和图2所示，蒸发冷却换热器包括：内筒1、外筒2和驱动电机3。内筒1设置在外筒2内，且外筒2和内筒1之间形成第一换热通道。驱动电机3通过穿过外筒2底部的转轴4与内筒1连接，即转轴4的一端与内筒1相连，另一端与外筒2相连。内筒1的侧面设有多个通孔11，通孔11均匀布置在内筒1上。内筒1的顶面设有进水管5，用于向内筒1内淋水。内筒1中设有与水流方向交叉的叶片12，一般情况下需要叶片12的转动方向与水流方向垂直。外筒2的侧面设有进风口，外筒2的顶面设有出风口。
使用时，内筒1由转轴4在驱动电机3的带动下旋转。空气由外筒2侧面的进风口进入蒸发冷却换热器，在第一换热通道内流动，最终可从外筒2顶面的出风口排出。水流由内筒1顶面的进水管5进入内筒1，在叶片12的作用下将部分水撞击生成水雾，在内筒1高速旋转所产生离心力的作用下从内筒1的侧面的通孔11高速喷射出去，再与外筒2侧壁发生撞击，在第一换热通道内生成直径很小的水雾。此时，流经第一换热通道内的空气与水进行热湿交换。在直接蒸发冷却中，空气与水直接接触，空气将显热传递给水，使空气的温度下降，而由于水的蒸发，空气的含湿量不但要增加，进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热，降温后的空气通过外筒2顶面的出风口排出。
本发明实施例提供一种蒸发冷却换热器，通过驱动电机控制旋转，在内筒中设置叶片，将内筒中的水滴采用撞击的方式产生水雾，水雾通过通孔在第一换热通道中与空气进行换热。本实施例使空气、水雾及水滴在蒸发冷却换热器内发生旋转流动，增加气液接触面积和热湿交换效率，以提升蒸发冷却换热器的冷却效率。此外，本发明和传统直接式热交换相比，进行热交换的水雾通过撞击产生，而非压力差作用下液态水通过微孔产生水雾，因此不会存在容易堵塞的问题，对水质要求不高，对环境适应性强。
为增强该蒸发冷却换热器的换热效率，基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图1和图2所示，还可在内筒1的底面设置进风口，在内筒1的顶面设置出风口，且将内筒1的出风口与外筒2的出风口对应设置，在内筒1中形成第二换热通道，使空气和水不仅可在第一换热通道内热湿交换，还可在第二换热通道内进行热湿交换。内筒1和外筒2均为中空的圆柱体结构，且内筒1和外筒2同轴设置。内筒1绕转轴4旋转使经通孔11流出的水在离心力的作用下撞击外筒生成水雾。
其中，该蒸发冷却换热器还包括风机6，风机6设置在外筒2的出风口处。
使用时，内筒1由转轴4在驱动电机3的带动下旋转。在风机6的作用下，部分空气由外筒2侧面的进风口进入蒸发冷却换热器，在第一换热通道内流动，最终可从外筒2顶面的出风口排出。另一部分空气在风机6的作用下，分流进入内筒1，在第二换热通道内流动。水流由内筒1顶面的进水管5进入内筒1，在叶片12的作用下将部分水撞击生成水雾。一部分水雾在内筒1高速旋转所产生离心力的作用下从内筒1的侧面的通孔11高速喷射出去，再与外筒2侧壁发生撞击，在第一换热通道内生成直径很小的水雾。另一部分水雾则留在了内筒1中的第二换热通道内，自上而下由内筒1底部的进风口排出。流经第一换热通道内的空气与水进行热湿交换，同时流经第二换热通道内的空气也与水进行热湿交换。在直接蒸发冷却中，空气与水直接接触，空气将显热传递给水，使空气的温度下降，而由于水的蒸发，空气的含湿量不但要增加，进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热，降温后的空气通过外筒2顶面的出风口排出。
本实施例中，叶片12是数量可设置成多个，使第二换热通道通过叶片12分隔成多个依次连通的换热单元，使空气依次通过各个换热单元，进行多次热湿交换，增加气液接触面积和热湿交换效率。
本实施例中，转轴4穿过内筒1的底面延伸并固定至内筒1的顶面。叶片12固定在内筒1的侧壁上，可随着内筒1旋转，将下落的水滴撞击生成水雾。此外，在其他实施例中，为简化蒸发冷却换热器的结构，降低驱动电机3能耗，还可将叶片12固定在转轴4上，通过转轴4带动叶片12转动，叶片12可以旋转并将水撞击成水雾。
其中，如图2所示，内筒1的内侧壁附有吸水透水层13，吸水透水层13由吸透水材料制成。水流由内筒1顶面的进水管5进入内筒1，在叶片12的作用下将部分水撞击生成水雾，部分水则淋在吸水透水层13上，以便于被淋在吸水透水层13上的水，在内筒1高速旋转所产生离心力的作用下从内筒1的侧面孔高速喷射出去。
区别于上述实施例，本实施例同时通过两个换热通道进行热湿交换，增强了气液接触面积和热湿交换效率，并且本实施例通过驱动电机控制旋转，在内筒中设置叶片，将内筒中的水滴采用撞击的方式产生水雾，并将水雾通过通孔在第一换热通道中进行换热，使空气、水雾及水滴在蒸发冷却换热器内发生旋转流动，增加气液接触面积和热湿交换效率，以提升蒸发冷却换热器的冷却效率。
基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图3所示，外筒2的底部设有排水管7，排水管7的进水端设置在外筒2底部的最低位置。其中，蒸发冷却换热器包括：水箱8，排水管7的出水端与水箱8连通。此外，蒸发冷却换热器还包括：水泵9，进水管5的进水端与水泵9连通，水泵9通过水箱8与排水管7连通。
需要说明的是，蒸发冷却换热器具体的结构可参阅图1至图2相关的文字描述，在此不再赘述。
使用时，内筒1由转轴4在驱动电机3的带动下旋转。在风机6的作用下，部分空气由外筒2侧面的进风口进入蒸发冷却换热器，在第一换热通道内流动，最终可从外筒2顶面的出风口排出。另一部分空气在风机6的作用下，分流进入内筒1，在第二换热通道内流动。水箱8中的水依次经过水泵9和进水管5进入到内筒1中，在叶片的作用下将部分水撞击生成水雾。一部分水雾在内筒1高速旋转所产生离心力的作用下从内筒1的侧面的通孔11高速喷射出去，再与外筒2侧壁发生撞击，在第一换热通道内生成直径很小的水雾。另一部分水雾则留在了内筒1中的第二换热通道内，自上而下由内筒1底部的进风口排出，最后经过排水管7再次进入到水箱8中。流经第一换热通道内的空气与水进行热湿交换，同时流经第二换热通道内的空气也与水进行热湿交换。在直接蒸发冷却中，空气与水直接接触，空气将显热传递给水，使空气的温度下降，而由于水的蒸发，空气的含湿量不但要增加，进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热，降温后的空气通过外筒2顶面的出风口排出。
区别于上述实施例，本实施例设计了整套热湿交换系统，使水流能够通过水泵在蒸发冷却换热器内流动，并且本实施例通过驱动电机控制旋转，在内筒中设置叶片，将内筒中的水滴采用撞击的方式产生水雾，并将水雾通过通孔在第一换热通道中进行换热，使空气、水雾及水滴在蒸发冷却换热器内发生旋转流动，增加气液接触面积和热湿交换效率，以提升蒸发冷却换热器的冷却效率。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种蒸发冷却换热器，其特征在于，所述蒸发冷却换热器包括：
内筒、外筒和驱动电机；
所述内筒设置在所述外筒内，且所述外筒和所述内筒之间形成第一换热通道；所述驱动电机通过穿过所述外筒底部的转轴与所述内筒连接；所述内筒的侧面设有多个通孔，所述内筒的顶面设有进水管，所述内筒中设有与水流方向交叉的叶片；所述外筒的侧面设有进风口，所述外筒的顶面设有出风口。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述内筒的底面设有进风口，所述内筒的顶面设有出风口，且所述内筒的出风口与所述外筒的出风口对应设置，以在所述内筒中形成第二换热通道。
3.根据权利要求2所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述叶片是数量为多个，所述第二换热通道通过所述叶片分隔成多个依次连通的换热单元。
4.根据权利要求3所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述转轴穿过所述内筒的底面延伸并固定至所述内筒的顶面；所述叶片固定在所述转轴上，或固定在所述内筒内的侧壁上，所述叶片可以旋转并将水撞击成水雾。
5.根据权利要求3所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述内筒的内侧壁附有吸水透水层。
6.根据权利要求1所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述外筒的底部设有排水管，所述排水管的进水端设置在所述外筒底部的最低位置。
7.根据权利要求6所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述蒸发冷却换热器还包括：
水箱，所述排水管的出水端与所述水箱连通。
8.根据权利要求7所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述蒸发冷却换热器还包括：
水泵，所述进水管的进水端与所述水泵连通，所述水泵通过所述水箱与所述排水管连通。
9.根据权利要求1所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述内筒和所述外筒均为中空的圆柱体结构，所述内筒绕所述转轴旋转使经所述通孔流出的水在离心力的作用下撞击外筒生成水雾。
10.根据权利要求1所述的蒸发冷却换热器，其特征在于，所述蒸发冷却换热器还包括：
风机，所述风机设置在所述外筒的出风口处。
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