CN111336855A - 一种新型交换芯骨架、全热交换芯体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型交换芯骨架，内部具有均匀分布的通孔，包括交换芯骨架外框和设在交换芯骨架外框内的连接支撑部，所述连接支撑部由位于中间部分的支撑部和两侧部分的连接部组成，所述连接部包括若干个相间隔设置的连接条，这些连接条一端与交换芯骨架外框连接成一体；所述支撑部包括以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状结构，该类蜂窝状结构与交换芯骨架外框和连接条的另一端连接成一体。本发明的交换芯骨架结构的设计中减少了两侧的竖条筋骨支撑，使得用具有所述结构的单层交换芯骨架制作而成的全热交换芯体在工作时，冷热空气在进行充分换热的同时，减少了冷热空气与交换芯骨架的阻力损失，进而压降损失减小。

Description

一种新型交换芯骨架、全热交换芯体及其制备方法
技术领域
本发明属于环境领域中的空气净化领域，具体为新风系统中新风机的核心部件全热交换芯的骨架设计和芯体制作方法，尤其涉及一种新型交换芯骨架、全热交换芯体及其制备方法。
背景技术
新风系统是由送风系统和排风系统组成的一套独立空气处理系统。在四季分明的夏冬季节环境里，由于室内、外温度差距较大，冷热流体通过送风与回风经新风机内热交换芯进一步热交换后可以大大降低热损。不同热交换芯骨架构造影响热交换芯内部流体流向、流速、压降，导致冷热流体经热交换后换热效率不同。
中国专利申请(201320318870.4)公开了一种改进型全热交换芯片及全热交换芯体，包括全热交换纸，设置与全热交换纸边缘的框架、固定于所述全热交换纸上下两面的隔板和多个通风通道。所述框架在全热交换纸的上下两面分别围合形成通风区域；位于全热交换纸同一面的多个隔板平行排列，所述通风通道为S形，由所述框架和隔板围合而成。但该换热芯片的换热效率低，换热不理想。
中国专利申请(201820150128X)公开了一种交换芯骨架及全热交换芯体，包含了6种不同骨架结构的全热交换芯体研究，该交换芯骨架中设有的蜂窝状连接部结构使得用具有所述结构的单层交换芯骨架制作而成的全热交换芯体在工作时，能够延长冷热空气在全热交换芯体内交换和时间，使冷热空气交换效率提高。但是该交换芯骨架内部的连接支撑部结构复杂，原料损耗多，不便于生产。
发明内容
针对上述技术问题，本申请第一方面提供了一种新型交换芯骨架。
第一方面，本申请提供一种新型交换芯骨架，内部具有均匀分布的通孔，包括交换芯骨架外框和设在交换芯骨架外框内的连接支撑部，其特征在于：所述连接支撑部由位于中间部分的支撑部和两侧部分的连接部组成，所述连接部包括若干个相间隔设置的连接条，这些连接条一端与交换芯骨架外框连接成一体；所述支撑部包括以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状结构，该类蜂窝状结构与交换芯骨架外框和连接条的另一端连接成一体。
作为第一方面的进一步改进，位于两侧部分的连接部的连接条相平行设置且设置方向均与空气流入方向相同、或所述连接条的设置方向均与空气流出方向相同。
作为第一方面的进一步改进，所述的通孔方向与空气进口方向或空气排出方向一致。
作为第一方面的进一步改进，交换芯骨架外框尺寸为500×700mm，所述连接条的宽度和多边形框的边框宽度均为8mm。
作为第一方面的进一步改进，所述连接条与处于类蜂窝状结构边缘的多边形框的边角对应连接。优选的，组成所述类蜂窝状结构的多边形框采用四边形框。更有选的，所述连接条与处于类蜂窝状结构边缘的平行四边形框的边角对应连接。
作为第一方面的进一步改进，所述的交换芯骨架外框形状为六边形或者四边形，当所述交换芯骨架外框形状为六边形时，其四个斜边边框宽17.5mm，上下平行边框宽16mm，所述交换芯骨架结构成中心对称。
第二方面，本申请一种单层交换芯体，由交换芯骨架粘接高分子阻气透湿膜组成；所述交换芯骨架内部具有均匀分布的通孔，其包括交换芯骨架外框和设在交换芯骨架外框内的连接支撑部，所述连接支撑部由位于中间部分的支撑部和两侧部分的连接部组成，所述连接部包括若干个相间隔设置的连接条，这些连接条一端与交换芯骨架外框连接成一体；所述支撑部包括以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状结构，该类蜂窝状结构与交换芯骨架外框和连接条的另一端连接成一体。
作为第二方面的进一步改进，位于两侧部分的连接部的连接条的设置方向均与空气流入方向相同；或所述连接条的设置方向均与空气流出方向相同。
作为第二方面的进一步改进，所述连接条与处于类蜂窝状结构边缘的平行四边形框的边角对应连接。
第三方面，在第一方面的基础上，本申请还提供一种全热交换芯体，包括将所述交换芯骨架粘接高分子阻气透湿膜形成单层交换芯体，将所述单层交换芯体叠加络合至一定高度得到所述全热交换芯体。
第四方面，本申请还提供一种制备所述的全热交换芯体的方法，包括如下步骤：1)选取内部具有均匀等距通孔且克重在400-900g/m2的中空板，2)利用刀模和裁切机将每片中空板裁切成上述所述的交换芯骨架形状；3)利用热熔胶工艺将高分子阻气透湿膜与单片交换芯骨架的一面粘贴；4)单片交换芯骨架的另一面二次过胶，利用钣金模具限位，与另一片贴有高分子阻气透湿膜的交换芯骨架粘固，5)重复步骤3)、步骤4)到一定的高度，从而制成全热交换芯体。
下面对本申请结构进行进一步描述：
本申请的一种新型交换芯骨架，主要材料为全新料PP中空板，中空板具有均匀等距且表面光滑的通孔，对空气流动的阻力小。交换芯骨架内部具有连接支撑结构(即连接支撑部)，所述连接支撑部包括若干个平行四边形相连接成一体和若干个平行连接条，连接支撑部起到连接骨架、稳定骨架和进行层与层之间全热交换的作用。所述新型全热交换芯骨架由骨架外框和内框支撑组成，其中交换芯骨架外框形状为六边形，内部支撑包括线型结构支撑和平行四边形结构支撑。优选的，通孔方向与空气进口或空气排出方向一致。
优选的，所述的交换芯骨架，选取内部具有均匀等距通孔的整片中空板，利用刀模将整片中控板内部裁切成统一形状，且通孔形状基本无变化。裁切后的骨架外形包括六边形和四边形两种结构，其中六边形骨架内部的连接支撑结构是用刀模裁切出的若干个连成一体的平行四边形和不规则多边形结构(该不规则多边形结构由连接条和平行四边形的边组成)，起到连接稳定骨架和进行层与层之间热湿交换的作用；四边形骨架内部是用刀模裁切出的若干个连成一体的长方形结构，起到连接稳定骨架和进行层与层之间热湿交换的作用。
一种全热交换芯体，主要由交换芯骨架和高分子阻气透湿膜构成，利用热熔胶工艺将单片交换芯骨架和高分子阻气透湿膜粘接起来形成单层交换芯体，全热交换芯(体)由单层交换芯体叠加络合到相应高度而成。
优选的，所述的单层交换芯体，没粘高分子阻气透湿膜的一面二次过胶，并通过钣金模具限位叠合，叠合成相应高度，对叠合后芯体的上下面和前后面贴板密封，制成单个全热交换芯体。
一种全热交换芯芯体的制备包括如下步骤，1)选取具有均匀等距通孔的中空板，克重在400-900g/m2之间，优选克重600-800g/m2；2)利用刀模和裁切机将每片中空板裁切成统一的形状制成单片全热交换芯骨架；3)利用热熔胶工艺将高分子阻气透湿膜与单片全热交换芯骨架粘贴；4)没有粘贴高分子阻气透湿膜的一面二次过胶，利用钣金模具限位，将若干片单层全热交换芯骨架叠合成相应高度，制成不同型号的全热交换芯体。
本发明提供一种新型全热交换芯骨架及全热交换芯体制作方法，该新型全热交换芯骨架结构呈中心对称图形，容易制作生产，用该新型全热交换芯骨架制成的全热交换芯体具有阻力低、全热交换率高的优点。
中国专利申请(201820150128X)公开的一种交换芯骨架及全热交换芯体，包含了6种不同骨架结构的全热交换芯体研究，本发明是在此基础上的改进，并且通过第三方测试认证，新结构改进后的全热交换芯体在层数减少15层骨架情况下与某进口品牌全热交换芯同时在新风机中整机测试对比数据基本一样。
该模型的交换芯骨架由两侧部分和中间部分组成，其中两侧采用一定角度的平行支撑的连接条，其中该角度与空气流向方向一致，中间部分采用的支撑框架为若干个平行四边形结构连成一体，同时设计特定的骨架支撑宽度。
本发明提供了一种改进后的全热交换芯体的制备方法，根据空气流体流经全热交换芯体局部阻力压降较高、换热效率较高原则，优化设计交换芯骨架的结构及几何尺寸。该新型全热交换芯体由新型骨架与隔气透湿膜交叉叠加粘贴组合而成。本发明的新型全热交换芯体在提高冷热空气交换效率的同时可以减少全热交换芯体的阻力损失。
本发明相对于现有技术具有如下优点：
1)本发明提供的一种交换芯骨架采用模具加工制作而成，结构简单，制作方便，该交换芯骨架结构的设计中减少了两侧的竖条筋骨支撑，使得用具有所述结构的单层交换芯骨架制作而成的全热交换芯体在工作时，冷热空气在进行充分换热的同时，减少了冷热空气与交换芯骨架的阻力损失，进而压降损失减小；2)本发明的交换芯骨架内部具有许多均匀通孔，进风量增加，使冷热空气在全热交换芯体内流动阻力减小，从而减小压降损失；3)本发明的连接条和平行四边形框的连接部分采用直接导流形式减小了阻力，从而减小压降损失。
附图说明
图1是本申请实施例1的单层交换芯骨架的剖视图，
图2是图1的流体域压力等值线图，
图3是图1的气流速度矢量图。
具体实施方式
第一方面，如图1所示，本申请一种交换芯骨架1，内部具有均匀分布的通孔，该通孔方向与空气进口方向一致。所述交换芯骨架1包括交换芯骨架外框11和设在交换芯骨架外框内的连接支撑部12，所述交换芯骨架外框11形状为六边形形状，所述连接支撑部12由位于中间部分的支撑部和两侧部分的连接部组成，所述连接部包括若干个相间隔的、平行设置的连接条121，这些连接条121一端与六边形交换芯骨架外框11的斜边一体成型并且连接条121的设置方向均与空气流入方向相同；所述支撑部包括以平行四边形框122为单元延伸形成的类蜂窝状结构，该类蜂窝状结构形成一虚拟的长方形结构，所述类蜂窝状结构的窄边边缘与六边形骨架外框11的两平行边一体成型，位于类蜂窝状结构的虚拟长边边缘的平行四边形框122的边角与连接条121的另一端对应连接成一体。
如图中1的模型，单层交换芯骨架的骨架外框尺寸500×700mm，由具有通孔的中空板通过模具切割加工而成，其中通孔的截面形状为长方形方孔。所述模型的中空板方孔孔径L×H为3×4mm。
将上述交换芯骨架两面分别粘贴隔气透湿膜形成单层交换芯(体)，将所述单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m3/h风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域压力分布和风速矢量图。
图2为交换芯骨架模型流场的压力等高线图，压力的损失较为均匀，压力变化主要发生在产生热交换的区域，因此说明采用本发明结构使得热交换更加充分。图3为交换芯骨架模型的气流速度矢量图，气流的流动方向与模型骨架内部设置的方向相似，即气流的流向方向与连接条设置方向相似，起到导流作用，连接条和平行四边形框的边角亦直接连接，他们的连接部分采用直接导流形式，从连接部进入的空气直接无阻挡的进入支撑部，减少气流流动的阻力。所以这种结构更有利于在减小阻力前提下提高气流的交换效率。
主要起到本发明效果的是连接条121和平行四边形框122的连接部分采用直接导流形式，减小了阻力，模拟计算整个全热交换芯在250m3/h风量下阻力为80Pa，比某进口全热交换芯模拟计算值小50pa。第二方面，在第一方面的基础上，本申请实施例还提供了一种单层交换芯体，该单层交换芯体由交换芯骨架粘接高分子阻气透湿膜组成。
第三方面，本申请实施例还提供了一种全热交换芯体，该全热交换芯体是由交换芯骨架粘接高分子阻气透湿膜形成单层交换芯体，将所述单层交换芯体叠加络合至一定高度得到所述全热交换芯体。
第四方面，本申请实施例提供了制备全热交换芯体的方法，包括如下步骤：
步骤1)选取内部具有均匀等距通孔、且克重在400-900g/m2的中空板，2)利用刀模和裁切机将每片中空板裁切成上述所述的交换芯骨架形状；3)利用热熔胶工艺将高分子阻气透湿膜与单片交换芯骨架的一面粘贴；4)单片交换芯骨架的另一面二次过胶，利用钣金模具限位，与另一片的贴有高分子阻气透湿膜面的交换芯骨架粘固，5)重复步骤3)、步骤4)到所需高度，制成全热交换芯体。将第一方面所述的交换芯骨架制作而成的56层全热交换芯体，与某一进口的全热交换芯体(71层)进行整机性能实验参数对比，如表1所示，表1为本申请实施例1的全热交换芯体与某进口全热交换芯体整机测试参数对比表。
表1
Figure BDA0002406477550000081
表1中测试对比数据出自标准第三方测试报告，在相同测试条件下，本发明的全热交换芯整机阻力为280Pa，比某进口品牌全热交换芯整机阻力低100Pa，体现了节能的优势，最大风量也高出近100m3/h，而两者交换效率均达到国标标准要求。本发明全热交换芯体只有56层比某进口品牌全热交换芯少15层，不仅减少了物料成本而且得到更好的换热效果。

Claims (10)

1.一种新型交换芯骨架，内部具有均匀分布的通孔，包括交换芯骨架外框和设在交换芯骨架外框内的连接支撑部，其特征在于：所述连接支撑部由位于中间部分的支撑部和两侧部分的连接部组成，所述连接部包括若干个相间隔设置的连接条，这些连接条一端与交换芯骨架外框连接成一体；所述支撑部包括以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状结构，该类蜂窝状结构与交换芯骨架外框和连接条的另一端连接成一体。
2.根据权利要求1所述的交换芯骨架，其特征在于：位于两侧部分的连接部的连接条相平行设置且设置方向均与空气流入方向相同、或所述连接条的设置方向均与空气流出方向相同。
3.根据权利要求1所述的交换芯骨架，其特征在于；所述的通孔方向与空气进口方向或空气排出方向一致。
4.根据权利要求1所述的交换芯骨架，其特征在于：所述连接条的宽度和多边形框的边框宽度均为8mm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的交换芯骨架，其特征在于：所述连接条与处于类蜂窝状结构边缘的多边形框的边角对应连接；组成所述类蜂窝状结构的所述多边形框采用四边形框。
6.根据权利要求5所述的交换芯骨架，其特征在于：所述连接条与处于类蜂窝状结构边缘的平行四边形框的边角对应连接。
7.根据权利要求1-6任一一项所述的交换芯骨架，其特征在于：所述的交换芯骨架外框形状为六边形或者四边形，当所述交换芯骨架外框形状为六边形时，其四个斜边边框宽17.5mm，上下平行边框宽16mm，所述交换芯骨架结构成中心对称。
8.一种单层交换芯体，其特征在于：由权利要求1-7任一一项所述的交换芯骨架粘接高分子阻气透湿膜组成。
9.一种全热交换芯体，其特征在于：包括权利要求1-7任一一项所述的交换芯骨架粘接高分子阻气透湿膜形成单层交换芯体，将所述单层交换芯体叠加络合至一定高度得到所述全热交换芯体。
10.一种制备权利要求9所述的全热交换芯体的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)选取内部具有均匀等距通孔且克重在400-900g/m2的中空板，2)利用刀模和裁切机将每片中空板裁切成权利要求1-7任一一项所述的交换芯骨架形状；3)利用热熔胶工艺将高分子阻气透湿膜与单片交换芯骨架的一面粘贴；4)单片交换芯骨架的另一面二次过胶，利用钣金模具限位，与另一片贴有高分子阻气透湿膜的交换芯骨架粘固，5)重复步骤3)、步骤4)到一定的高度，从而制成全热交换芯体。
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