CN112082411A - 一种用于流体的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于流体的冷却系统，其包括换热池、传热装置和散热装置，其中，换热池设置为朝上敞口，传热装置包括导热管，导热管具有位于换热池内的吸热段以及位于换热池外的放热段；散热装置包括水冷散热组件和风冷散热组件，放热段的一部分设于水冷散热组件，且放热段的一部分与风冷散热组件对应布置。通过上述结构，放热段的一部分经由水冷的方式散热，使得放热段的散热效率较高，进而使得对于流体具有较高的冷却效率，且通过水冷的方式可以降低气温变化对冷却效率产生的影响，确保正常生产的进行。

Description

一种用于流体的冷却系统

技术领域

本发明涉及流体冷却技术领域，特别涉及一种用于流体的冷却系统。

背景技术

对于一些较为大型的设备或产线（例如矿山设备、电厂设备、炼钢厂设备、化工厂设备、水泥厂生产线、造纸厂设备等），会产生较为大量的高温流体，需要将这些高温流体予以冷却降温。对于高温流体，有的是通过自然冷却的方式来进行降温，但是自然冷却的效率很低；也有的是通过风冷换热的方式来将流体降温。但是气温会随着季节等变化而产生较大的波动，在气温较低时，风冷换热的方式可具有较高的冷却效率，但是当气温较高时，风冷换热的方式所具有的冷却效率较低。气温变化对于流体的冷却效率会具有较大的影响，导致影响正常生产作业。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于流体的冷却系统，能够具有较高的冷却效率，减少气温变化对冷却效率产生的影响。

根据本发明的实施例，提供一种用于流体的冷却系统，其包括：朝上敞口的换热池；传热装置，包括导热管，所述导热管具有位于换热池内的吸热段以及位于换热池外的放热段；散热装置，包括水冷散热组件和风冷散热组件，所述放热段的一部分设于所述水冷散热组件，且所述放热段的一部分与所述风冷散热组件对应布置。

根据本发明的一些实施例，所述传热装置还包括支承板，所述导热管穿设于所述支承板，所述支承板设于所述换热池的敞口处以与所述换热池的内壁围设形成换热腔，所述换热腔设有冷却入口和冷却出口。

根据本发明的一些实施例，所述换热腔的内壁设有第一折流板，所述第一折流板位于所述冷却入口和所述冷却出口之间。

根据本发明的一些实施例，所述导热管设置为多个并分为至少一导热组，每一所述导热组包括至少三个且顺次相连的所述导热管，所述导热组的两端连接于一管道。

根据本发明的一些实施例，所述水冷散热组件包括中空的围壳，所述围壳的一侧设有入口端，另一侧设有出口端，所述放热段的一部分伸入所述围壳的内腔。

根据本发明的一些实施例，所述放热段的一部分伸出所述围壳，所述风冷散热组件包括第一风扇，所述第一风扇位于所述放热段伸出所述围壳的部分的侧方。

根据本发明的一些实施例，所述放热段的上段伸出所述围壳，所述风冷散热组件包括第二风扇，所述第二风扇位于所述放热段的上段的上方。

根据本发明的一些实施例，所述风冷散热组件还包括导风罩，所述导风罩具有呈上下贯通的导风腔，所述放热段的上段位于所述导风腔内，且所述导风罩的底缘与所述围壳的顶面之间具有进风空间。

根据本发明的一些实施例，所述放热段的上段伸出所述围壳，所述风冷散热组件包括导风罩和第三风扇，所述导风罩具有呈上下贯通的导风腔，所述放热段的上段位于所述导风腔内，且所述导风罩的底缘与所述围壳的顶面之间具有进风空间，所述第三风扇设为两个以上，两个以上的所述第三风扇设于所述导风罩的底缘的下方并沿所述导风罩的周向布置。

根据本发明的一些实施例，所述导风腔具有自下而上逐渐收窄宽度的收束腔段，所述放热段的上段位于所述收束腔段。

根据本发明的一些实施例，所述放热段的外侧壁设有翅片；和/或所述导热管的内壁设有两条以上且平行布置的导流条，所述导流条沿所述导热管的长度方向延伸。

上述方案具有的有益效果：通过上述结构，放热段的一部分经由水冷的方式散热，使得放热段的散热效率较高，进而使得对于流体具有较高的冷却效率，且通过水冷的方式可以降低气温变化对冷却效率产生的影响，确保正常生产的进行。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明第一实施例的剖视图；

图2为本发明第二实施例的剖视图；

图3为本发明第三实施例的剖视图；

图4为图3中所示风冷散热组件的俯视图；

图5为传热装置的结构图；

图6为导热组的结构图；

图7为水冷散热组件另一实施例与导热管的配合示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图7，一种用于流体的冷却系统，其包括换热池10、传热装置20和散热装置。

换热池10设置为朝上敞口，传热装置20包括导热管21和支承板22，导热管21具有伸入换热池10内的吸热段211以及位于换热池10外的放热段212，通过散热装置可对放热段212进行散热。其中，散热装置包括水冷散热组件31和风冷散热组件32，放热段212的一部分设置于该水冷散热组件31，且放热段212的一部分还与风冷散热组件32对应布置。

在工作时，高温的流体流入换热池10的内腔，流体与吸热段211相接触以将热量传导至吸热段211，流体放热降温冷却，冷却后的流体排出。吸热段211上的热量传导至放热段212，经由水冷散热组件31通过水冷的方式对放热段212进行散热。通过上述结构，放热段212的一部分经由水冷的方式散热，使得放热段212的散热效率较高，进而使得对于流体具有较高的冷却效率，且通过水冷可以降低气温变化对冷却效率产生的影响，确保正常生产的进行。

在一些场合，换热池10可以设置在地面以下，地面以上部分可以仅有放热段212和散热装置等结构，可减少冷却系统在地面以上的高度和体积，便于安装布置。

导热管21内灌注有导热工质，导热工质能够吸收热量，并将热量快速传导至放热段212，提高导热管21的传热效率，进而可提高冷却系统的冷却效率。其中，导热工质可以采用相变材料，其吸热后气化上升，放热后液化下降，该类导热工质的成分已由本领域技术人员所熟悉，在此不再详述。此外，导热工质还可为水或者气体等。

在放热段212的外侧壁设置有翅片，以增加放热段212的散热面积，能够起到强化散热的效果，提高散热效率。翅片可呈螺旋状绕设于放热段212的外侧壁。此外，每个放热段212可设有多个翅片，这些翅片可以沿放热段212的轴向依次套设排列于放热段212上；或者绕放热段212的轴线呈放射状分布。亦可将上述几种翅片的布置方式相结合，例如，放热段212上的一部分的翅片轴向依次排列，放热段212上的一部分的翅片呈放射状分布，放热段212上的一部分的翅片螺旋状绕设。翅片还可设置为针翅结构。

导热管21的内侧壁设有两条以上的导流条，这些导流条相互平行，相邻导流条之间形成导流槽，导流条沿导热管21的长度方向延伸，通过该结构可利于导热工质沿着导热管21的内侧壁流动；亦可增加放热段212的内表面积，便于导热工质在放热段212内予以放热。具体的，导流条可以平行于导热管21的轴线，亦可绕导热管21的轴向呈螺旋状布置。

导热管21穿设于支承板22，即吸热段211位于支承板22的下方，放热段212位于支承板22的上方。支承板22设于换热池10的敞口处，通过支承板22与换热池10的内壁可围设形成换热腔13。换热腔13设有冷却入口11和冷却出口12，流体经冷却入口11流入换热腔13，然后经由冷却出口12流出。例如，换热池10设有冷却入口11和冷却出口12，且冷却入口11和冷却出口12分设于换热腔13的相对两侧；或者将冷却入口11和冷却出口12均设于支承板22；或者冷却入口11和冷却出口12两者其一设于支承板22，另一设于换热池10。

在换热腔13内设置有第一折流板14，第一折流板14位于冷却入口11和冷却出口12之间。经冷却入口11进入换热腔13的流体需要绕过第一折流板14才可到达冷却出口12，可增加流体的流动距离以及与吸热段211的接触时间，并使流体可形成湍流，以提高吸热段211的吸热效率，降低换热腔13所需的容积，以及降低换热池10的大小。

此外，传热装置20可以设置为两个以上，这些传热装置20的支承板22依次设置于换热池10的敞口处以遮蔽换热池10的敞口。如此，可以根据换热池10的大小来增减传热装置20的数量，使得传热装置20的设置具有更大的灵活性。

对于上述结构，换热池10可以是直接建造在地面的池体结构，在此情况下，换热池10固定，传热装置20和散热装置可以进行拆装更换，且可进行移动；换热池10也可以是单独设置的壳体结构，其与支承板22相连以形成中空的箱体结构，以使整个冷却系统均可拆装更换，以及进行移动，使得冷却系统的安装布置具有更大的灵活性。

在传热装置20中，导热管21设置为多个并分为至少一个导热组24，参照图6，每一个导热组24包括至少三个导热管21，这些导热管21顺次相连，导热组24的两端通过管道23相连接。例如，参照图5，导热组24设置为多个，这些导热组24沿着支承板22依次排列，且这些导热组24的两端均通过该管道23相连接，对于该结构，可便于向导热管21内灌注导热工质，提高导热工质的灌注效率。

水冷散热组件31包括中空的围壳311，围壳311的一侧设置有入口端3111，另一侧设置有出口端3112，放热段212的一部分伸入围壳311的内腔中。在工作时，冷却水从入口端3111流入围壳311的内腔，在与放热段212进行热交换后，冷却水自出口端3112流出。

具体的，可以将放热段212的一部分置于围壳311的内腔，一部分伸出围壳311，以使放热段212的一部分可以风冷，一部分可以水冷。

例如，参照图1，作为散热装置的一种结构，放热段212的下段伸出围壳311，风冷散热组件32包括第一风扇321，第一风扇321位于放热段212的下段的侧方。第一风扇321运行时产生的气流流动经过放热段212的下段，以对其风冷散热。

需要说明的是，第一风扇321产生的气流的方向可以垂直于放热段212的轴线，也可以倾斜于放热段212的轴线。第一风扇321可以设置为两个以上，这些第一风扇321绕传热装置20布置，对应的，可以全部第一风扇321的气流方向垂直于放热段212的轴线；或者全部第一风扇321的气流方向倾斜于放热段212的轴线；或者一部分第一风扇321的气流方向垂直于放热段212的轴线，一部分第一风扇321的气流方向倾斜于放热段212的轴线。如此，可以对放热段212进行多角度多方位的风冷散热，优化散热效果。

在一些实施例中，也可将放热段212的上段伸出围壳311，对应的，第一风扇321设置于放热段212的上段的侧方。

参照图2，作为散热装置的另一种结构，放热段212的上段伸出围壳311，风冷散热组件32包括第二风扇322，第二风扇322位于放热段212的上段的上方。第二风扇322运行时可产生竖向流动的气流，气流经过放热段212的上段时可对其进行散热。

进一步的，风冷散热组件32还包括导风罩323，导风罩323具有呈上下贯通的导风腔3231，放热段212的上段位于导风腔3231内，且导风罩323的底缘与围壳311的顶面之间具有进风空间。第二风扇322设置于导风腔3231内，第二风扇322运转时，外界空气穿过进风空间进入导风腔3231，然后沿导风腔3231上行，上升的气流经过放热段212的上段以带走热量。

在一些情况下，第二风扇322还可设置于导风腔3231的上方或者导风腔3231的上端开口处。

参照图3，作为散热装置的再一种结构，放热段212的上段伸出围壳311，风冷散热组件32包括导风罩323和第三风扇324，导风罩323具有呈上下贯通的导风腔3231，放热段212的上段位于导风腔3231内，且导风罩323的底缘与围壳311的顶面之间具有进风空间，第三风扇324设为两个以上，两个以上的第三风扇324设于导风罩323的底缘的下方并沿导风罩323的周向布置。例如，参照图4，第三风扇324可设置为八个，这些第三风扇324沿导风罩323的周向等间距分布。当然，第三风扇324还可采用其他数量。第三风扇324运行时，外界空气穿过进风空间进入导风腔3231，然后沿导风腔3231上行，上升的气流经过放热段212的上段以带走热量。

需要说明的是，第三风扇324可以位于导风罩323的底缘的正下方或斜下方。

对于上述两种风冷散热组件32，其导风罩323均具有自下而上逐渐收窄宽度的收束腔段3232，放热段212的上段位于收束腔段3232内，第二风扇322位于收束腔段3232的顶部或上方。通过设置收束腔段3232可使进入导风腔3231内的气流在上升时进行收束，迫使气流向导风腔3231的中间流动以使处于中间位置的放热段212也可接触到足够的气流，提高整体的散热效率。

在一些实施例中，可将上述两种结构相结合，即风冷散热组件32包括导风罩323、第二风扇322和第三风扇324，第二风扇322设于放热段212的上方，第三风扇324设于导风罩323的底缘的下方。

其中，根据导热管21的排列形式，导风罩323可以具有不同形状。例如，导热管21排列成圆柱型时，导风罩323的横截面可以设置为圆形；导热管21排列成长方体或正方体时，导风罩323的横截面可以设置为矩形或圆形。

在一些实施例中，可在围壳311的内腔设置第二折流板，第二折流板位于入口端3111和出口端3112之间，如此可增加冷却水的流动距离，并可形成湍流，优化放热段212的散热效果。

需要说明的是，在气温较高时，可以将冷却水通入围壳311的内腔。在气温较低时，可以将冷却水通入通入围壳311的内腔，也可以将外界空气直接通入围壳311的内腔，以使整个放热段212进行风冷散热，且可减少冷却水的需求量。

参照图7，在一些实施例中，水冷散热组件31还可设置为中空的套管312，套管312套设在放热段212上，套管312的内壁与放热段212的外壁围成腔体。腔体的一端设置进水口，另一端设置出水口，各进水口分别通过第一支管与一第一主管313连通，各出水口分别通过第二支管与一第二主管314连通，如此亦可对放热段212进行水冷散热。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (11)

1.一种用于流体的冷却系统，其特征在于，包括：

朝上敞口的换热池（10）；

传热装置（20），包括导热管（21），所述导热管（21）具有位于换热池（10）内的吸热段（211）以及位于换热池（10）外的放热段（212）；

散热装置，包括水冷散热组件（31）和风冷散热组件（32），所述放热段（212）的一部分设于所述水冷散热组件（31），且所述放热段（212）的一部分与所述风冷散热组件（32）对应布置。

2.根据权利要求1所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述传热装置（20）还包括支承板（22），所述导热管（21）穿设于所述支承板（22），所述支承板（22）设于所述换热池（10）的敞口处以与所述换热池（10）的内壁围设形成换热腔（13），所述换热腔（13）设有冷却入口（11）和冷却出口（12）。

3.根据权利要求2所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述换热腔（13）的内壁设有第一折流板（14），所述第一折流板（14）位于所述冷却入口（11）和所述冷却出口（12）之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述导热管（21）设置为多个并分为至少一导热组（24），每一所述导热组（24）包括至少三个且顺次相连的所述导热管（21），所述导热组（24）的两端连接于一管道（23）。

5.根据权利要求1所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述水冷散热组件（31）包括中空的围壳（311），所述围壳（311）的一侧设有入口端（3111），另一侧设有出口端（3112），所述放热段（212）的一部分伸入所述围壳（311）的内腔。

6.根据权利要求5所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述放热段（212）的一部分伸出所述围壳（311），所述风冷散热组件（32）包括第一风扇（321），所述第一风扇（321）位于所述放热段（212）伸出所述围壳（311）的部分的侧方。

7.根据权利要求5所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述放热段（212）的上段伸出所述围壳（311），所述风冷散热组件（32）包括第二风扇（322），所述第二风扇（322）位于所述放热段（212）的上段的上方。

8.根据权利要求7所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述风冷散热组件（32）还包括导风罩（323），所述导风罩（323）具有呈上下贯通的导风腔（3231），所述放热段（212）的上段位于所述导风腔（3231）内，且所述导风罩（323）的底缘与所述围壳（311）的顶面之间具有进风空间。

9.根据权利要求5所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述放热段（212）的上段伸出所述围壳（311），所述风冷散热组件（32）包括导风罩（323）和第三风扇（324），所述导风罩（323）具有呈上下贯通的导风腔（3231），所述放热段（212）的上段位于所述导风腔（3231）内，且所述导风罩（323）的底缘与所述围壳（311）的顶面之间具有进风空间，所述第三风扇（324）设为两个以上，两个以上的所述第三风扇（324）设于所述导风罩（323）的底缘的下方并沿所述导风罩（323）的周向布置。

10.根据权利要求8或9所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述导风腔（3231）具有自下而上逐渐收窄宽度的收束腔段（3232），所述放热段（212）的上段位于所述收束腔段（3232）。

11.根据权利要求1所述的一种用于流体的冷却系统，其特征在于，所述放热段（212）的外侧壁设有翅片；和/或

所述导热管（21）的内壁设有两条以上且平行布置的导流条，所述导流条沿所述导热管（21）的长度方向延伸。

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