CN110608479A - 一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器。所解决的问题是背景技术存在：换热器不会根据大气环境或热负荷条件改变而做出适当的能效调配。解决该技术问题所采用的技术方案要点是：换热器箱体顶部左边设置用于排风的冷却风机，顶部右边设置进风口，底部为冷却循环用水水槽，水槽上部的换热器箱体左右两侧设置调节进风口；换热器箱体内水散热区域下部为疏水填料层，其上方设置a喷淋水嘴及a供水管路；被冷却介质散热区域上部设置b喷淋水嘴及b供水管路，中间为换热芯体，换热芯体连通被冷却介质进出口，底部水槽连接a水泵和/或b水泵，通过a和/或b供水管路连通a喷淋水嘴和/或b喷淋雾化水嘴。适用于制冷、空调技术领域中换热设备。

Description

一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器
技术领域：
本发明涉及制冷与空调等技术领域中的换热设备，特别是一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器。
背景技术：
随着环境保护日趋迫切，换热器这种工业产品在制造与使用上的节能减排和减少资源浪费必要性也日渐突。目前利用自然资源空气或水散热的较大负荷换热器大多还是空气冷却翅片管换热器、水冷管壳式换热器、先进些的闭式冷却塔和蒸发冷却式换热器等。这些换热器都有各自突出的缺点：空冷换热系数太低造成单位换热量体积庞大。管壳式换热两侧内容积偏大、冷却和被冷却介质充注量大，并且需和冷却塔等水冷却设备与系统配合使用，耗材较多、安装复杂、空间布置困难。闭式塔和蒸发冷也是利用空气加速水蒸发进行换热，换热效率有所提高；但其多采用蛇形盘管组或空心板片组作为换热芯体，换热间壁两面多为光面而非完全糙面，间壁与两侧换热介质间、水膜表面与空气间换热效率没完全发挥出来，换热器体积还是较大、需散件或分体运输，安装时质量与安全风险较大。通常这些常用换热器在实际使用过程中，换热器本身不会根据大气环境或热负荷条件改变而做出适当的能效调配以达到节能降耗的目的；因此这些产品在其全过程周期内（包括生产过程）的综合碳排放当量水平还是偏高，与目前节能减排、保护环境日渐严格的目标要求越差越远。
发明内容：
本发明的目的就是提出一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器，以解决背景技术存在的：空冷换热系数太低造成单位换热量体积庞大；管壳式换热两侧内容积偏大、冷却和被冷却介质充注量大，并且需和冷却塔等水冷却设备与系统配合使用，耗材较多、安装复杂、空间布置困难；闭式塔采用蛇形盘管组或空心板片组作为换热芯体，换热间壁两面非完全糙面，换热效率尚未充分发挥，换热器体积较大，安装时质量与安全风险较大；以及这些常用换热器本身不会根据大气环境或热负荷条件改变而做出适当的能效调配以达到节能降耗的目的。解决该技术问题所采用的技术方案是：一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器，其特征在于：换热器箱体顶部左边设置用于排风的冷却风机，换热器箱体顶部右边设置进风口，换热器箱体底部为冷却循环用水水槽，冷却循环用水水槽上部的换热器箱体左右两侧设置调节进风口；换热器箱体内部分为左右两个区域，其中顶部设置冷却风机的一侧为水散热区域，其下部为疏水填料层，疏水填料层上方设置a喷淋水嘴及a供水管路；另一侧区域为被冷却介质散热区域，其上部设置b喷淋水嘴及b供水管路，中间为主部件换热芯体，换热芯体连通被冷却介质进口和被冷却介质出口，其下部留有通风空间；底部冷却循环用水水槽外侧连接a水泵和/或b水泵，a水泵或b水泵通过a供水管路连通a喷淋水嘴，a水泵或b水泵通过b供水管路连通b喷淋水嘴。其中，所述换热芯体采用薄片模压成型波纹流道板片，成对的板片焊接形成单个板束，并与被冷却介质进口和被冷却介质出口连通，若干板束紧压一起的板束组构成换热芯体，每个板束内部为被冷却介质通道，相邻板束间为冷却介质水和未饱和湿空气的流动通道。a喷淋水嘴及a供水管路的上方设置脱水器用于阻挡飘逸水滴。b喷淋水嘴为喷淋雾化水嘴。冷却循环用水水槽侧面设有补水口。
本发明与背景技术比较所具有的有益效果是：由于采用上述技术方案，科学有效地利用了自然环境中空气湿度未饱和的特性，促使中间传热介质“水”表面蒸发快速释放热量、维持低温来冷却液体或气体的换热器。换热芯体采用薄片模压成型波纹流道板片，成对板片焊接形成板束，并与被冷却介质进出口相连，多个板束紧压一起的热板束组构成换热芯体，每个板束内部为被冷却介质通道，相邻板束间为冷却介质水和未饱和湿空气的流动通道，这样单个多波纹板片作为换热间壁，两侧的换热流体均形成较好的湍流流动，同时又促使流动的水膜与空气流形成很好的紊流对流换热加快表面蒸发，各个表面换热系数均大为提高，扁平多波流道结构又大为提高了单位体积内换热表面积,双重作用使换热器体积大为缩小，装机功率也随同减少；箱体内设有两套喷淋水装置，分别为一侧疏水填料上部喷淋水嘴以及另一侧换热芯体上部喷淋雾化水嘴，水槽外侧设置一个或两个水泵（可使用一个泵供给疏水填料上部喷淋水嘴以及另一侧换热芯体上部喷淋雾化水嘴），根据需要通过供水管路供水，将水槽内的水供入喷淋水嘴和喷淋雾化水嘴，喷落在疏水器和换热芯体流道壁上，经吸放热后的水下落水槽内循环使用；所设置的箱体顶部进风口和水槽上部箱体左右两侧可调节进风口，可根据大气温度变化和空气湿度变化以及实际运行时换热负荷大小来控制换热能力与换热效率，通过合理控制开启水泵和冷却风机台数以及用可调节进风口控制进风量改变风速实现节能。综上，本发明的有益效果：一是用波纹板片束组成的换热芯体，相对较薄的换热间壁与两侧均为波纹换热面能极大提高换热系数，同时增加了单位体积换热表面积，使换热器耗材减少，相对外形体积大为缩小，有利整体运输和现场安装；二是适应性广，既可冷却液体，也可作为气体冷却或汽体冷凝器，全焊式加工结构使耐压和使用温度范围都比较大；三是可根据大气温度变化和空气湿度变化以及实际运行时换热负荷大小灵活调节能效适配性，具有良好的节能性，全寿命使用周期费用低。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明结构侧视图
图3是本发明换热芯体局部结构放大示意图
具体实施方式：
实施例1：参考图1、图2、图3，一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器，其特征在于：换热器箱体9顶部左边设置用于排风的冷却风机5，换热器箱体9顶部右边设置进风口14，换热器箱体9底部为冷却循环用水水槽15，冷却循环用水水槽15上部的换热器箱体9左右两侧设置调节进风口3；换热器箱体9内部分为左右两个区域，其中顶部设置冷却风机5的一侧为水散热区域，其下部为疏水填料层8，疏水填料层8上方设置a喷淋水嘴7及a供水管路12；另一侧区域为被冷却介质散热区域，其上部设置b喷淋水嘴2及b供水管路13，中间为主部件换热芯体1，换热芯体1连通被冷却介质进口1-1和被冷却介质出口1-2，其下部留有通风空间；底部冷却循环用水水槽15外侧连接a水泵4和/或b水泵11，a水泵4或b水泵11通过a供水管路12连通a喷淋水嘴7，a水泵4或b水泵11通过b供水管路13连通b喷淋水嘴2；所述换热芯体1采用薄片模压成型波纹流道板片，成对的板片焊接形成单个板束，并与被冷却介质进口1-1和被冷却介质出口1-2连通，若干板束紧压一起的板束组构成换热芯体1，每个板束内部为被冷却介质通道，相邻板束间为冷却介质水和未饱和湿空气的流动通道；a喷淋水嘴7及a供水管路12的上方设置脱水器6用于阻挡飘逸水滴；b喷淋水嘴2为喷淋雾化水嘴；冷却循环用水水槽15侧面设有补水口10。
使用该调控空冷湿膜汽化的高效换热器：在大气温度较低、相对湿度≤70%的季节或者被冷却介质热负荷较小时，关闭箱体左右两侧可调节进风口3， b水泵11通过b供水管13给b喷淋雾化水嘴2供水，水流通过换热器芯体1板束间的冷却介质通道，沿换热板外壁水膜状下落回水槽15循环使用，同时空气由箱体顶部进风口14高速进入冷却介质通道，促使水膜表面汽化降温散出热量，吸热后的高湿空气经疏水填料层，被箱体顶部一侧冷却风机5强制排入大气；在保证被冷却介质冷却要求前提下，冷却风机5视冷却情况调控开启台数，此工作模式下a水泵4是不运行的，这样能充分利用自然资源，减少浪费节约电能。在环境温度相对较高、相对湿度＞70%的季节或者被冷却介质热负荷较大时，开启箱体左右两侧可调节进风口3，和顶部进风口14一起吸入空气，加开a水泵4投入运行，通过a供水管路12给a喷淋水嘴7供水，喷淋水经疏水填料8冷却后落回水槽15，箱体顶部冷却风机5将箱体内疏水填料8侧和换热芯体1侧的热湿空气强制排出，此工作模式下可实现最大的换热效力。

Claims (8)

1.一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器，其特征在于：换热器箱体(9)顶部左边设置用于排风的冷却风机（5），换热器箱体（9）顶部右边设置进风口（14），换热器箱体（9）底部为冷却循环用水水槽（15），冷却循环用水水槽（15）上部的换热器箱体（9）左右两侧设置调节进风口（3）；换热器箱体（9）内部分为左右两个区域，其中顶部设置冷却风机（5）的一侧为水散热区域，其下部为疏水填料层（8），疏水填料层（8）上方设置a喷淋水嘴（7）及a供水管路（12）；另一侧区域为被冷却介质散热区域，其上部设置b喷淋水嘴(2)及b供水管路（13），中间为主部件换热芯体（1），换热芯体（1）连通被冷却介质进口（1-1）和被冷却介质出口（1-2），其下部留有通风空间；底部冷却循环用水水槽（15）外侧连接a水泵（4）和/或b水泵（11），a水泵（4）或b水泵（11）通过a供水管路（12）连通a喷淋水嘴（7），a水泵（4）或b水泵（11）通过b供水管路（13）连通b喷淋水嘴（2）。
2.根据权利要求1所述一种调控空冷湿膜汽化的高效换热器，其特征在于所述换热芯体（1）采用薄片模压成型波纹流道板片，成对的板片焊接形成单个板束，并与被冷却介质进口（1-1）和被冷却介质出口（1-2）连通，若干板束紧压一起的板束组构成换热芯体（1），每个板束内部为被冷却介质通道，相邻板束间为冷却介质水和未饱和湿空气的流动通道。
3.根据权利要求1或2所述，其特征在于a喷淋水嘴（7）及a供水管路（12）的上方设置脱水器(6)用于阻挡飘逸水滴。
4.根据权利要求1或2所述，其特征在于b喷淋水嘴（2）为喷淋雾化水嘴。
5.根据权利要求3所述，其特征在于b喷淋水嘴（2）为喷淋雾化水嘴。
6.根据权利要求1或2所述，其特征在于冷却循环用水水槽（15）侧面设有补水口（10）。
7.根据权利要求3所述，其特征在于冷却循环用水水槽（15）侧面设有补水口（10）。
8.根据权利要求4所述，其特征在于冷却循环用水水槽（15）侧面设有补水口（10）。
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