CN115096017B - 一种结合毛细管的露点蒸发冷却器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结合毛细管的露点蒸发冷却器及方法，露点蒸发冷却器包含壳体、两个外层板、两个内层板、以及空气分流器。本发明采用毛细管供水，在湿通道内表面形成水膜，因而不需要使用任何湿面材料以造成成本增加，并且可以减少内层板的平均厚度。毛细管通过吸水棉抽水，由于毛细管的特性，毛细管中的水在上升过程中表面蒸发会加剧，在渐扩型的出口处停止上升，并在湿通道两侧均形成水膜，增大传热传质面积。毛细管穿插经过干通道，不仅能够预冷干通道内的空气，还能够扰动空气流场，增加流体湍流程度以进一步提升换热能力，实现了更好的冷却效果。

Description

一种结合毛细管的露点蒸发冷却器及方法

技术领域

本发明涉及空调制冷领域，尤其涉及一种结合毛细管的露点蒸发冷却器及方法。

背景技术

在现有的制冷技术中，应用广泛的是机械压缩制冷，传统的直接蒸发冷却技术或者间接蒸发冷却技术由于诸多限制，制冷效果不稳定且难以达到低温而无法高效应用。近些年来，一种特殊的间接蒸发冷却方案被学者提出并被研究，该方案原理如图1（a）所示，使用这种方式在理想状态时可将空气温度冷却逼近至入口空气的露点温度，其气流的温度与含湿量变化关系如图1（b）所示。在该方案的应用过程中，为达到实现最佳的冷却效果，通常要在湿通道内布置水膜，形成水膜的湿面材料主要包括纤维、陶瓷、沸石等。而目前的湿面材料存在耗材且通常需要定时更换，在实际使用过程中还会增加由干通道向湿通道的传热阻力，而目前针对不需要使用湿面材料而形成水膜的研究没有引起重视，对于提升露点蒸发冷却器的冷却效果缺少有效解决措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种结合毛细管的露点蒸发冷却器及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种结合毛细管的露点蒸发冷却器，包含壳体、两个外层板、两个内层板、以及空气分流器；

所述两个内层板均设置在两个外层板之间，两个外层板、两个内层板均平行；两个外层板的外壁上均设有储水层，所述储水层采用吸水棉制成；两个内层板均采用高导热系数材质制成；

所述壳体将两个外层板、两个内层板包含在内，使得外层板和内层板之间形成第一干通道、第二干通道，内层板和内层板之间形成湿通道，第一干通道、第二干通道关于所述湿通道对称，第一干通道、第二干通道的入口和湿通道的出口在同一侧；

所述空气分流器包含两个输入口、一个输出口和一个回流口，其中，两个输入口分别和所述第一干通道、第二干通道的出口对应相连，输出口接外界，回流口和湿通道的入口相连；

所述第一干通道、第二干通道内沿其流通方向均匀设有若干毛细管；所述毛细管的进口穿过外层板插入其外壁的储水层中，出口穿过内层板和内层板齐平。

作为本发明一种结合毛细管的露点蒸发冷却器进一步的优化方案，所述毛细管的出口由外层板朝内层板方向逐渐扩大。

作为本发明一种结合毛细管的露点蒸发冷却器进一步的优化方案，所述两个外层板均采用低导热系数材质制成。

本发明还公开了一种该结合毛细管的露点蒸发冷却器的工作方法，包括以下过程：

吸水棉吸水使得储水层储水，毛细管将吸水棉中的水连续不断地搬运至其出口处形成水膜；将待冷却的气体从第一干通道、第二干通道的入口输入，由于第一干通道、第二干通道内的毛细管对于流场的扰动作用，待冷却的气体和毛细管表面及两个内层板进行传热，随后待冷却的气体经第一干通道、第二干通道的出口后进入空气分流器，部分经冷却后的干冷气体从空气分流器的输出口流出；另一部分的干冷气体通过空气分流器的回流口流出至湿通道的入口，在湿通道中与毛细管出口处的水膜直接接触，进行传热传质，最后通过湿通道出口排出。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

由于冷却器各通道均是窄型通道，而板材也较薄，因而本发明采用毛细管供水，在湿通道内表面形成水膜，因而不需要使用任何湿面材料以造成成本增加，并且可以减少内层板的平均厚度。毛细管通过吸水棉抽水，由于毛细管的特性，毛细管中的水在上升过程中表面蒸发会加剧，在渐扩型的出口处停止上升，并在湿通道两侧均形成水膜，增大传热传质面积。毛细管穿插经过干通道，不仅能够预冷干通道内的空气，还能够扰动空气流场，增加流体湍流程度以进一步提升换热能力，实现更好的冷却效果。

附图说明

图1（a）是现有的露点蒸发冷却器原理示意图；

图1（b）是现有露点蒸发冷却器中气流的温度与含湿量变化关系图；

图2是本发明一种结合毛细管的露点蒸发冷却器；

图中，1-壳体，2-吸水棉，3-外层板，4-毛细管，5-内层板，6-空气分流器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本发明教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。

如图2所示，本发明公开了一种结合毛细管的露点蒸发冷却器，包含壳体、两个外层板、两个内层板、以及空气分流器；

所述两个内层板均设置在两个外层板之间，两个外层板、两个内层板均平行；两个外层板的外壁上均设有储水层，所述储水层采用吸水棉制成；两个内层板均采用高导热系数材质制成, 所述两个外层板均采用低导热系数材质制成；

所述壳体将两个外层板、两个内层板包含在内，使得外层板和内层板之间形成第一干通道、第二干通道，内层板和内层板之间形成湿通道，第一干通道、第二干通道关于所述湿通道对称，第一干通道、第二干通道的入口和湿通道的出口在同一侧；

所述空气分流器包含两个输入口、一个输出口和一个回流口，其中，两个输入口分别和所述第一干通道、第二干通道的出口对应相连，输出口接外界，回流口和湿通道的入口相连；

所述第一干通道、第二干通道内沿其流通方向均匀设有若干毛细管；所述毛细管的进口穿过外层板插入其外壁的储水层中，出口穿过内层板和内层板齐平。

所述毛细管的出口由外层板朝内层板方向逐渐扩大。

本发明还公开了一种该结合毛细管的露点蒸发冷却器的工作方法，包括以下过程：

吸水棉吸水使得储水层储水，毛细管将吸水棉中的水连续不断地搬运至其出口处形成水膜；将待冷却的气体从第一干通道、第二干通道的入口输入，由于第一干通道、第二干通道内的毛细管对于流场的扰动作用，待冷却的气体和毛细管表面及两个内层板进行传热，随后待冷却的气体经第一干通道、第二干通道的出口后进入空气分流器，部分经冷却后的干冷气体从空气分流器的输出口流出；另一部分的干冷气体通过空气分流器的回流口流出至湿通道的入口，在湿通道中与毛细管出口处的水膜直接接触，进行传热传质，最后通过湿通道出口排出。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种结合毛细管的露点蒸发冷却器，其特征在于，包含壳体、两个外层板、两个内层板、以及空气分流器；

所述两个内层板均设置在两个外层板之间，两个外层板、两个内层板均平行；两个外层板的外壁上均设有储水层，所述储水层采用吸水棉制成；两个内层板均采用高导热系数材质制成；

所述壳体将两个外层板、两个内层板包含在内，使得外层板和内层板之间形成第一干通道、第二干通道，内层板和内层板之间形成湿通道，第一干通道、第二干通道关于所述湿通道对称，第一干通道、第二干通道的入口和湿通道的出口在同一侧；

所述空气分流器包含两个输入口、一个输出口和一个回流口，其中，两个输入口分别和所述第一干通道、第二干通道的出口对应相连，输出口接外界，回流口和湿通道的入口相连；

所述第一干通道、第二干通道内沿其流通方向均匀设有若干毛细管；所述毛细管的进口穿过外层板插入其外壁的储水层中，出口穿过内层板和内层板齐平。

2.根据权利要求1所述的结合毛细管的露点蒸发冷却器，其特征在于，所述毛细管的出口由外层板朝内层板方向逐渐扩大。

3.根据权利要求1所述的结合毛细管的露点蒸发冷却器，其特征在于，所述两个外层板均采用低导热系数材质制成。

4.基于权利要求1所述的结合毛细管的露点蒸发冷却器的工作方法，其特征在于，包括以下过程：

吸水棉吸水使得储水层储水，毛细管将吸水棉中的水连续不断地搬运至其出口处形成水膜；将待冷却的气体从第一干通道、第二干通道的入口输入，由于第一干通道、第二干通道内的毛细管对于流场的扰动作用，待冷却的气体和毛细管表面及两个内层板进行传热，随后待冷却的气体经第一干通道、第二干通道的出口后进入空气分流器，部分经冷却后的干冷气体从空气分流器的输出口流出；另一部分的干冷气体通过空气分流器的回流口流出至湿通道的入口，在湿通道中与毛细管出口处的水膜直接接触，进行传热传质，最后通过湿通道出口排出。

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