CN115183484A - 置于室内的设备用二级冷却冷气机及电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种置于室内的设备用二级冷却冷气机及电气设备，用于室内设备的定向冷却。置于室内的设备用二级冷却冷气机设置在空调机房内，将吸入的机房空气进行进一步冷却，所输出的冷气通过管道定向输送至设备内部，提高设备的散热效率；其工作时产生的冷凝水潜冷可得到实时回收利用，其产生的冷气与热气均可排放于室内，室内总体增加的显热量仅近似于耗电热量，且不随机房温湿度升高而增加。机房空调余量有限的情况下，置于室内的设备用二级冷却冷气机对机房环境温度的影响较小，可适用的冷气机容量范围较大，机房空调可以调节并维持温度稳定。在精密电气设备机房所需的温湿度环境范围内，置于室内的设备用二级冷却冷气机基本无冷凝水剩余。

Description

置于室内的设备用二级冷却冷气机及电气设备

技术领域

本发明涉及制冷装置技术领域，尤其是涉及一种置于室内的设备用二级冷却冷气机及电气设备。

背景技术

室内发热量大的电气设备，有较多属于精密电气设备，如CT机、雷达等，此类设备较多采用强制风冷散热，电气设备通常设置在设有空调的机房内，电气设备机壳上设有进风口、出风口和排热风机。在机房内设置冷气机，将吸入的室内空气进行进一步冷却，所产生的冷气通过管道定向输送至电气设备内部，与进入电气设备内部的室内空气一道，混合交换电气设备内部产生的热量，上述方式可进一步提高电气设备的散热效率，保障电气设备在高负荷及高频次状态下的稳定运行。

在机房内设置冷气机，可普及应用的前提是维护简易且无需改变机房结构，现有技术中，一体式冷气机无需改变机房结构，但其排放的热气温度较高，对室内环境的影响较大，且冷凝水处理麻烦。

精密电气设备机房温湿度标准范围一般是：温度在22℃-28℃范围内，相对湿度在40%-60%范围内，冷气机在上述环境范围内工作会产生较多的冷凝水。室内温湿度较高时，除湿冷量可占制冷量的40%左右。

冷气机产生冷量的同时也会产生热量，在理论循环中，其热量数值关系是:

冷气机制冷量=显冷量+除湿冷量；

冷气机制热量=冷气机制冷量+耗电热量。

冷气机产生的冷气通过管道输送至设备进风口，带走设备内部的热量后从设备出风口排至室内，冷气机对室内环境的总体影响等效于冷气机所产生的冷气与热气直接发生热交换后的结果。

现有技术中，冷气机的冷凝水一般是废弃的，导致冷气机在室内应用中存在较多不足，其一，冷凝水的潜冷（除湿冷量）随着冷凝水排放而丢弃，冷气机产生的热气温度较高且热气热量全部为空气显热量，冷气与热气均在室内排放，室内总体会增加显热量，所增加的显热量在数值上除了耗电热量以外，还包括除湿冷量，室内温湿度较高的环境下，冷气机会产生较多的冷凝水，室内会增加较多空气显热量，冷气机对机房环境温度的影响较大，在机房空调余量有限的情况下，可适用的冷气机容量范围较小，否则机房空调难以调节并维持温度稳定；其二，冷凝水需要收集后人工倒水，维护麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种置于室内的设备用二级冷却冷气机，解决现有技术中的冷气机对机房环境温度影响较大的技术问题以及冷凝水难以处理的技术问题。

本发明提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，包括冷凝器、蒸发器、压缩机；

所述蒸发器、所述冷凝器和所述压缩机形成循环回路；

所述冷凝器包括多个换热器单元；每个所述换热器单元包括多个导热翅片和多个导热直管；每个所述导热翅片包括多个翅片单元，多个所述翅片单元沿第一方向依次连接；相邻的所述翅片单元之间的连接区域形成钝面结构；每个所述翅片单元上沿第二方向间隔穿设多个导热直管；每个所述导热直管的延伸方向沿第三方向设置；多个所述导热翅片沿第三方向间隔设置；

沿第一方向，相邻的两个所述翅片单元的中线之间的距离为排间距，所述排间距为B；

沿第二方向，多个所述换热器单元依次设置，相邻的两个所述换热器单元中位于上方的所述换热器单元为顶部换热器单元，相邻的两个所述换热器单元中位于下方的所述换热器单元为底部换热器单元，所述顶部换热器单元的多个所述导热翅片的底部端面与所述底部换热器单元的多个所述导热翅片的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；

沿第一方向，所述顶部换热器单元的一端与所述底部换热器单元的一端交错设置，且所述顶部换热器单元的一端与所述底部换热器单元的一端之间的距离为0.4B-0.6B；

每个所述换热器单元的每个所述导热翅片为波纹翅片，每个所述翅片单元包括一个第一波纹和两个第二波纹，所述第一波纹和所述第二波纹均为流线形曲线状，所述第一波纹的凸出方向与所述第二波纹的凸出方向相反；沿第一方向，所述第一波纹的两侧分别与所述第二波纹连接；

沿第三方向，相邻的所述导热翅片之间的距离为Ds；

所述第一波纹的顶点为第一顶点；沿第一方向，所述第一波纹的两个端点分别为第一端点；通过两个所述第一端点和一个所述第一顶点确定的圆为第一圆，所述第一圆的半径为Rw1；沿第一方向，两个所述第一端点之间的距离为W1；

所述第二波纹的顶点为第二顶点；沿第一方向，所述第二波纹的两个端点分别为第二端点；通过两个所述第二端点和一个所述第二顶点确定的圆为第二圆，所述第二圆的半径为Rw2；沿第一方向，两个所述第二端点之间的距离为W2；

1.4mm≤Ds≤1.8mm； 3mm≤W1≤6.5mm；3mm≤W2≤6.5mm；

沿第一方向，每个所述翅片单元中的两个所述第二波纹的第二顶点之间的距离为Dd；沿第一方向，所述翅片单元两端的距离为Dp；Dd＜Dp；

所述蒸发器设置在所述冷凝器上方；所述蒸发器包括多个导冷翅片；多个导冷翅片的底部端面与多个所述换热器单元中位于顶端的所述换热器单元的多个所述导热翅片的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；

所述第一方向和所述第三方向均沿水平方向设置，所述第一方向与所述第三方向垂直，所述第二方向沿竖直方向设置。

进一步地，沿第一方向，所述顶部换热器单元的一端与所述底部换热器单元的一端之间的距离为0.5B。

进一步地，所述钝面结构为平面。

进一步地，所述钝面结构为曲面。

进一步地，所述置于室内的设备用二级冷却冷气机还包括冷气风机组件和热气风机组件；

所述热气风机组件设置在冷凝器的一侧，且所述热气风机组件位于所述冷凝器上方；所述冷气风机组件设置在所述蒸发器的一侧；

所述冷凝器和所述蒸发器的工作风速均小于3m/s。

进一步地，所述热气风机组件包括至少两个斜流风机；所述冷气风机组件包括两个离心风机，两个所述离心风机的出风风道通过复合腔体汇集为一个出口。

进一步地，所述压缩机为两个；所述蒸发器和所述冷凝器分别与每个所述压缩机形成循环回路。

进一步地，所述导热翅片的外表面设有亲水涂层。

进一步地，所述导冷翅片的外表面设有亲水涂层。

本发明的目的还在于提供一种电气设备，包括本发明提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机。

本发明提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，导冷翅片上析出的冷凝水可以在导热翅片上全部或大部分以水膜的形态快速蒸发，最终使得置于室内的设备用二级冷却冷气机冷凝水的剩余量为零或相对较少的量，进而使置于室内的设备用二级冷却冷气机不需要人工倒水处理，提高了使用的便捷性。并且，本发明提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，用于室内设备的混合冷却，置于室内的设备用二级冷却冷气机工作时产生的冷凝水的潜冷可以得到实时回收利用，冷凝器产生的部分热量转化为蒸汽潜热，置于室内的设备用二级冷却冷气机所排热量的显热量减少，所排热气的温度降低，置于室内的设备用二级冷却冷气机产生的冷气与热气均排放于室内，室内总体增加的显热量仅近似于置于室内的设备用二级冷却冷气机的耗电热量，且不随机房温湿度升高而增加，在机房空调余量有限的情况下，可配置的置于室内的设备用二级冷却冷气机制冷容量较大，机房空调可以调节并维持温度稳定，此外，在精密电气设备机房所需的温湿度环境范围内（温度22℃-28℃，相对湿度40%-60%），置于室内的设备用二级冷却冷气机冷凝水基本无剩余，置于室内的设备用二级冷却冷气机能效提高且维护简易。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机的外形结构图;

图2是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中蒸发器和冷凝器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中导热翅片的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中导热翅片的主视图；

图6是图5的断面图;

图7是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中导热翅片的断面图；

图8是图7的局部示意图；

图9是图7的局部放大图；

图10是本发明实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中换热器单元的主视图；

图11是竖直单一无管孔的平翅片表面的水滴受力图；

图12是竖直单一无管孔的平翅片表面的水滴和水膜的断面图;

图13是竖直相邻流线形曲线状的无管孔的波纹翅片上的水滴运动状态图；

图14是图13的气流流道内的水膜运动竖直面受力图；

图15是图13的气流流道内的水膜运动水平面受力图；

图16是竖直相邻流线形曲线状的无管孔的波纹翅片中弯曲程度较为平缓的气流流道内的水膜运动变化图；

图17是竖直相邻流线形曲线状的无管孔的波纹翅片中弯曲程度较为剧烈的气流流道内的水膜运动变化图；

图18是现有技术中平翅片的结构示意图；

图19是现有技术中条缝翅片的结构示意图；

图20是现有技术中百叶窗翅片的结构示意图；

图21是现有技术中折线形波纹翅片的结构示意图；

图22是本发明实施例提供的设有置于室内的设备用二级冷却冷气机的CT机的布局图；

图23是本发明实施例提供的设有置于室内的设备用二级冷却冷气机的CT机的主视图。

图标：1-壳体；2-冷气出风口；3-冷凝器进风口；4-蒸发器进风口；5-热气出风口；6-热气风机组件；7-冷气风机组件；8-冷气风机组件的出风口；9-压缩机；10-冷凝器；11-蒸发器；12-换热器单元；121-导热翅片；122-第一波纹；123-第二波纹；13-机架；14-机架进风口；15-机架出风口；16-冷气管道；17-探测器；18-转盘；19-球管；20-散热器；21-平翅片；22-条缝翅片；23-百叶窗翅片；24-折线形波纹翅片；25-水滴；26-水膜；27-钝面结构；28-无管孔的平翅片；29-无管孔的波纹翅片。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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做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。

本发明提供了一种置于室内的设备用二级冷却冷气机及电气设备，下面给出多个实施例对本发明提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机及电气设备进行详细描述。

实施例1

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，如图1至图23所示，包括冷凝器10、蒸发器11、压缩机9；

蒸发器11、冷凝器10和压缩机9形成循环回路；

冷凝器10包括多个换热器单元12；每个换热器单元12包括多个导热翅片121和多个导热直管；每个导热翅片121包括多个翅片单元，多个翅片单元沿第一方向依次连接；相邻的翅片单元之间的连接区域形成钝面结构27；每个翅片单元上沿第二方向间隔穿设多个导热直管；每个导热直管的延伸方向沿第三方向设置；多个导热翅片121沿第三方向间隔设置；

沿第一方向，相邻的两个翅片单元的中线之间的距离为排间距，排间距为B；

沿第二方向，多个换热器单元12依次设置，相邻的两个换热器单元12中位于上方的换热器单元12为顶部换热器单元12，相邻的两个换热器单元12中位于下方的换热器单元12为底部换热器单元12，顶部换热器单元12的多个导热翅片121的底部端面与底部换热器单元12的多个导热翅片121的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；

沿第一方向，顶部换热器单元12的一端与底部换热器单元12的一端交错设置，且顶部换热器单元12的一端与底部换热器单元12的一端之间的距离为0.4B-0.6B；

每个换热器单元12的每个导热翅片121为波纹翅片，每个翅片单元包括一个第一波纹122和两个第二波纹123，第一波纹122和第二波纹123均为流线形曲线状，第一波纹122的凸出方向与第二波纹123的凸出方向相反；沿第一方向，第一波纹122的两侧分别与第二波纹123连接；

沿第三方向，相邻的导热翅片121之间的距离为Ds；

第一波纹122的顶点为第一顶点；沿第一方向，第一波纹122的两个端点分别为第一端点；通过两个第一端点和一个第一顶点确定的圆为第一圆，第一圆的半径为Rw1；沿第一方向，两个第一端点之间的距离为W1；

第二波纹123的顶点为第二顶点；沿第一方向，第二波纹123的两个端点分别为第二端点；通过两个第二端点和一个第二顶点确定的圆为第二圆，第二圆的半径为Rw2；沿第一方向，两个第二端点之间的距离为W2；

1.4mm≤Ds≤1.8mm； 3mm≤W1≤6.5mm；3mm≤W2≤6.5mm；

沿第一方向，每个翅片单元中的两个第二波纹123的第二顶点之间的距离为Dd；沿第一方向，翅片单元两端的距离为Dp；Dd＜Dp；

蒸发器11设置在冷凝器10上方；蒸发器11包括多个导冷翅片；多个导冷翅片的底部端面与多个换热器单元12中位于顶端的换热器单元12的多个导热翅片121的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm。

需要说明的是，第一方向如图13、图16和图17中ab箭头所示的方向。第二方向如图13中cd箭头所示的方向，第三方向如图13、图16和图17中ef箭头所示的方向。本实施例中，第一方向和第三方向沿水平方向设置，第一方向与第三方向垂直，第二方向沿竖直方向设置。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，蒸发器11设置在冷凝器10上方；多个导冷翅片的底部端面与多个换热器单元12中位于顶端的换热器单元12的多个导热翅片121的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；能够使多个导冷翅片的底部端面与多个换热器单元12中位于顶端的换热器单元12的多个导热翅片121的顶部端面相互贴近，使蒸发器11的导冷翅片上析置出的冷凝水以水滴25的形态在重力的作用下快速流入导热翅片121的表面。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，每个换热器单元12的每个导热翅片121为波纹翅片，每个翅片单元包括一个第一波纹122和两个第二波纹123，第一波纹122和第二波纹123均为流线形曲线状，第一波纹122的凸出方向与第二波纹123的凸出方向相反；沿第一方向，第一波纹122的两侧分别与第二波纹123连接；

沿第三方向，相邻的导热翅片121之间的距离为Ds；

第一波纹122的顶点为第一顶点；沿第一方向，第一波纹122的两个端点分别为第一端点；通过两个第一端点和一个第一顶点确定的圆为第一圆，第一圆的半径为Rw1；沿第一方向，两个第一端点之间的距离为W1；

第二波纹123的顶点为第二顶点；沿第一方向，第二波纹123的两个端点分别为第二端点；通过两个第二端点和一个第二顶点确定的圆为第二圆，第二圆的半径为Rw2；沿第一方向，两个第二端点之间的距离为W2；

1.4mm≤Ds≤1.8mm； 3mm≤W1≤6.5mm；3mm≤W2≤6.5mm；

沿第一方向，每个翅片单元中的两个第二波纹123的第二顶点之间的距离为Dd；沿第一方向，翅片单元两端的距离为Dp；Dd＜Dp；

上述结构使得换热器单元12中的相邻导热翅片121波纹之间的气流通道构成弯曲程度较剧烈的气流流道，使得流经波纹流道的气流可以对流道内冷凝水的运动形态产生较大的影响，从而显著提高流入换热器单元12中的冷凝水的蒸发量。

流入换热器中的冷凝水的蒸发量与冷凝水在导热翅片121上的分布面积，分布形态，停留时间相关，在导热翅片121的加热作用下及流经导热翅片121所形成的热气的流动作用下，水膜26形态的冷凝水在导热翅片上的蒸发效率较高。

冷凝水在导热翅片121上的形态包括水滴25与水膜26，水滴25与水膜26在导热翅片121上是可以相互转换的，提高水膜26的转换率与延长水膜26在导热翅片121上的停留时间有利于提高冷凝水的蒸发量，而水膜26收缩、下流则会降低冷凝水的蒸发量，在导热翅片121上，水滴25与水膜26的运动形态受导热翅片121的结构及气流状态影响。

在本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中，冷凝水在导热翅片121间的运动形态较难观察，通过实验观察水滴在竖直单一平翅片表面的运动形态，本申请人发现: 如图11至图12所示，水滴25在竖直单一无管孔的平翅片28表面下流时，其运动形态表现为下流的球冠状水滴25与拖曳的扁平状水膜26；无气流状态下，水膜26受重力Fg、壁面粘附力Fs、表面张力Fz共同作用，观察发现，水膜26在翅片表面形成后，受表面张力Fz的影响，较短时间后，水膜26会出现逐步收缩现象，致使其粘附面积减小，厚度增加，当水膜26重力Fg大于壁面粘附力Fs时，水膜26会向下快速流动，水膜26在下流过程中会与流经的水膜26发生堆积聚合现象，水膜26聚合到较大质量后可以再次形成水滴25。

水膜26在竖直单一无管孔的平翅片28表面上的运动形态还受水滴25的下流速度影响。实验表明，无气流状态下，同等质量的水滴25在竖直单一无管孔的平翅片28上下流同等的距离，下流速度快的水滴25，其拖曳的水膜26厚度小，分布在行程上的水膜26水分少，水滴25水分损耗少；反之，下流速度慢的水滴25，其拖曳的水膜26厚度大，分布在行程上的水膜26水分多，水滴25水分损耗多。

如图11所示，现有研究结论证实，气流流经附着在竖直单一无管孔的平翅片28表面的水滴25时，水滴25受重力Fg、壁面粘附力Fs和气流曳力Fa共同作用，气流曳力是气流对水滴25产生的作用力，气流曳力大小与气流速度及气流方向上水滴25的投影截面积相关，当风速小于临界风速时（质量为10mg的水滴25，临界风速约为3m/s），水滴25经过形变后仍然能够停留在竖直单一无管孔的平翅片28上；当风速大于临界风速时，水滴25会被气流吹出竖直单一无管孔的平翅片28表面，且风速越大水滴25沿气流方向运动速度越快。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，冷凝器10的工作风速（进风速度）控制在2m/s-2.8m/s，观察表明，在上述风速范围内，气流对水滴25的影响不明显，少数出现在迎风侧的颗粒较大的水滴25在下流过程中会出现向背风侧偏移的现象。

本实例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其导热翅片121为流线形曲线状的波纹翅片，相邻间隔的两个导热翅片121的波纹状壁面之间的气流通道构成弯曲的气流流道。

如图13至图15所示，在本申请人制作的竖直相邻间隔的流线形曲线状的无管孔的波纹翅片29（即无管孔的导热翅片121）中，实验表明，无气流状态下，水膜26在竖直相邻的流线形曲线状的无管孔的波纹翅片29间一侧的运动形态与水膜26在竖直单一无管孔的平翅片28表面上的运动形态近似，工作风速下，水膜26的运动形态还受翅片波纹形状的弯曲程度影响，在竖直相邻间隔的流线形曲线状的无管孔的波纹翅片29中，弯曲壁面上的水膜26的受力关系是：

竖直面上，水膜26受重力Fg、壁面粘附力Fs和气流曳力（摩擦力）Fa共同作用；水平面上，水膜26受气流对水膜26表面的压力（也可以称为水膜26表面的气流压力或静压力）Fp及壁面对水膜26的支持力Fc以及水膜26的表面张力Fz影响。

在竖直相邻间隔的流线形曲线状的无管孔的波纹翅片29所构成的气流流道中，水膜26与气流接触的表面构成气流流道弯曲部位的局部壁面。本申请人在实验中发现，在竖直相邻间隔的流线形曲线状的无管孔的波纹翅片29所构成的弯曲流道中，气流对壁面的压力影响近似于流体在弯管内的压力影响。

现有研究结论表明，流体在等径管道中，流体对管道内壁产生压力（静压力），在管道的弯曲部位，由于流体的惯性，流体经过管道的弯曲部位时会产生离心运动，作用于流道弯曲部位外侧壁面区域（凹面）的流体压力受离心力作用而升高，作用于流道弯曲部位内侧壁面区域（凸面）的流体压力受离心力作用而减小，流体速度及流道距离确定的情况下，流道转弯程度越剧烈，流体作用于流道外侧弯曲壁面（凹面）的压力越大，流体作用于流道内侧弯曲壁面（凸面）的压力越小。

如图16至图17所示，实验表明，在竖直相邻的弯曲程度较大的流线形曲线状的无管孔的波纹翅片29中，作用于水膜26表面的气流压力（静压力）Fp对水膜26的运动形态影响较大，一定范围内，翅片波纹的弯曲程度越大，作用于气流流道的凹面处水膜26表面的气流压力（静压力）Fp对水膜26的运动形态影响越明显。对于粘附在弯曲程度较大的气流流道的凹面处的水膜26，工作风速下（2.2m/s-2.8m/s），作用于水膜26表面的气流压力（静压力）Fp可以减缓、阻止水膜26收缩甚至扩大水膜26的粘附面积；同时，作用于水膜26表面的气流压力（静压力）Fp也可以减缓水膜26的下移速度甚至阻止水膜26下移。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中，相邻的导热翅片121波纹壁面之间的气流通道近似于等径同心圆弧流道，相邻导热翅片121之间的距离为片距，片距为Ds；实验表明，在导热翅片121片距Ds,波纹波距W及气流速度确定的情况下，波纹转弯半径Rw与片距Ds的比率越小，则流道对气流的产生压差阻力越大，相应的，气流在流道中产生的压力损失越大。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中，每个换热器单元12的每个导热翅片121为波纹翅片，每个翅片单元包括一个第一波纹122和两个第二波纹123，第一波纹122和第二波纹123均为流线形曲线状，第一波纹122的凸出方向与第二波纹123的凸出方向相反；沿第一方向，第一波纹122的两侧分别与第二波纹123连接；

翅片单元的第一圆的半径为第一波纹122的转弯半径，第一波纹122的转弯半径为Rw1；沿第一方向，两个第一端点之间的距离为第一波纹122的波距，第一波纹122的波距为W1；翅片单元的第二圆的半径为第二波纹123的转弯半径，第二波纹123的转弯半径为Rw2；沿第一方向，两个第二端点之间的距离为第二波纹123的波距，第二波纹123的波距为W2。

经本申请人研究实践，测试表明，导热翅片121中第一波纹和第二波纹的转弯半径与片距的比率的较佳区间为：

1.4mm≤Ds≤1.8mm； 3mm≤W1≤6.5mm；3mm≤W2≤6.5mm,在此区间内，工作风速范围内的气流可以较明显的延缓及阻止水膜26收缩及下流。

本申请人制作的翅片单元的波形由三段波组成（即第二波纹123、第一波纹122和第二波纹123依次连接，其中，沿第一方向，每个翅片单元中的两个第二波纹123的第二顶点之间的距离为Dd；沿第一方向，翅片单元两端的距离（排距）为Dp；Dd＜Dp）。与常见的正弦波波形相比，排距、片距及波幅相同的情况下，三段波所组成的流道的弯曲程度更大，该翅片单元组成的导热翅片121在显著提高冷凝水蒸发效率的同时，较佳地兼顾了导热翅片121风阻及换热效率，具体参数如下：

导热直管直径Dr=7.0mm, 排距Dp=12.7mm,波幅（沿第二方向第一顶点与第二顶点之间的距离）h=0.84mm,第二波纹123为凹波纹，第一波纹122为凸波纹。冷凝器10的导热翅片121的片距Ds=1.6mm, 第一波纹122的波距W1=4.23mm，第二波纹123顶端波距W2=4.23mm,Rw1=Rw2=5.6mm；

=

=3.5。

本实施例中，导热翅片121由4个翅片单元组成，相邻的两个翅片单元通过钝面结构27连接。相邻的翅片单元连接时，两个第二波纹123相互连接会产生尖角结构，将尖角结构改为钝面结构27，能够减少气流流道的风阻。

其中，钝面结构27可以为平面，也可以为曲面。在钝面结构27为曲面时，曲面的凸出方向与尖角结构的凸出方向相同。

需要说明的是，如图8至图9所示，相邻的翅片单元在连接时，初始状态时两个二波纹123的连接区域会产生尖角结构，尖角结构的顶点则为两个第二波纹123的第二端点，在设计制造过程中，Rw2、W2和Dp的取值及计算均以初始状态时（尖角结构未改为钝面结构时）第二端点的位置为准。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，冷凝器10包括多个换热器单元12；沿第二方向，多个换热器单元12依次设置，相邻的两个换热器单元12中位于上方的换热器单元12为顶部换热器单元12，相邻的两个换热器单元12中位于下方的换热器单元12为底部换热器单元12，顶部换热器单元12的多个导热翅片121的底部端面与底部换热器单元12的多个导热翅片121的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；沿第一方向，顶部换热器单元12的一端与底部换热器单元12的一端交错设置，且顶部换热器单元12的一端与底部换热器单元12的一端之间的距离为0.4B-0.6B。

采用上述结构，有利于进一步提高冷凝水的蒸发量，促使质量较大的水滴25在下流至多个换热器单元12中位于底端的换热器单元12的导热翅片121底端前大部分以水膜26形态分布在翅片上。

其中，冷凝器10为翅片管式换热器，其导热翅片121上分布有导热直管，如图5所示，导热直管的管束为叉排结构。具体地，每个翅片单元中，多个换热直管沿第二方向均匀间隔设置，沿第二方向，换热直管在翅片单元上的投影区域为障碍区域，翅片单元上除障碍区域以外的区域为非障碍区域。

进入导热翅片121的水滴25，其质量约10-40mg，质量较大的水滴25流入障碍区，导热直管会阻碍水滴25的下流速度，水滴25从导热直管处绕流经过后流入导热直管下部的曲面，由于水滴25的下流速度减缓，水滴25尾部水膜26的厚度较厚，水滴25在下流至多个换热器单元12中位于底端的换热器单元12的导热翅片121底端前可以全部或大部分以水膜26形态粘附在导热翅片121上。

在非障碍区域，质量较小的水滴25可以在非障碍区域全部形成水膜26，质量较大的水滴25，由于其下流速度较快，其在非障碍区域粘附的水膜26厚度较小，如果水滴25在下流至多个换热器单元12中位于底端的换热器单元12的导热翅片121底端前仍然有较多水分不能以水膜26形态粘附在导热翅片121上，最终该部分水分以水滴25的形态从多个换热器单元12中位于底端的换热器单元12的导热翅片121底端掉落。

本实施例中，如图3所示，冷凝器10包括4个换热器单元12，4个换热器单元12的结构和尺寸是相同的，沿第二方向，4个换热器单元12依次设置，相邻的两个换热器单元12中位于上方的换热器单元12为顶部换热器单元，相邻的两个换热器单元12中位于下方的换热器单元12为底部换热器单元；沿第一方向，顶部换热器单元的一端与底部换热器单元的一端交错设置，顶部换热器单元的另一端与底部换热器单元的另一端也交错设置，交错设置的优点在于：

一,如图10所示，顶部换热器单元的障碍区域和底部换热器单元的障碍区域沿第一方向相互错开，顶部换热器单元的非障碍区域和底部换热器单元的非障碍区域沿第一方向相互错开，使得质量较大的水滴25在下流行程中总能经过障碍区域减速。

二，顶部换热器单元的导热翅片121和底部换热器单元的导热翅片沿第一方向相互错开，使得沿竖直方向，顶部换热器单元的导热翅片121与底部换热器单元的导热翅片121波纹的凸出方向不一致，使得气流流道的凸面上流动的水膜26或水滴25在下流至相邻的换热器单元的导热翅片121时总有部分能经过气流流道的凹面。

综上，沿第一方向，顶部换热器单元的一端与底部换热器单元的一端交错设置，可以进一步显著的提高冷凝水的蒸发量。

需要说明的是，沿第三方向，顶部换热器单元的一端与底部换热器单元的一端对齐设置，顶部换热器单元的另一端与底部换热器单元的另一端也对齐设置。

进一步的，本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，顶部换热器单元12的一端与底部换热器单元12的一端之间的距离为0.4B-0.6B；可以为0.3B、0.4B、0.5B、0.6B或0.7B等任意适合的数值。本实施例中，沿第一方向，述顶部换热器单元12的一端与底部换热器单元12的一端之间的距离为0.5B。使得质量较大的水滴25总能经过障碍区域减速，且气流流道的凸面上流动的水膜26或水滴25在下流至相邻的换热器单元的导热翅片121时总有部分能经过气流流道的凹面，可以进一步显著的提高冷凝水的蒸发量。

进一步地，置于室内的设备用二级冷却冷气机还包括冷气风机组件7和热气风机组件6；

热气风机组件6设置在冷凝器10的一侧，且热气风机组件6位于冷凝器10上方；冷气风机组件7设置在蒸发器11的一侧；

冷凝器10和蒸发器11的工作风速均小于3m/s。

冷凝器10的工作风速为导热翅片121的进风风速，蒸发器11的工作风速为导冷翅片的进风风速。

进一步地，本实施例所提供的置于室内的二级冷却冷气机，热气风机组件6包括至少两个斜流风机；热气风机组件6为斜流风机，由于本实例的冷凝器10具有风阻大的特征，采用斜流风机，因为斜流风机既具有离心风机风压高的特点，又具有轴流风机风量大的特点，同时，采用斜流风机，可以较好的减小风机噪声。

进一步地，本实施例所提供的置于室内的二级冷却冷气机，冷气风机组件7包括两个离心风机，两个离心风机的出风风道通过复合腔体汇集为一个出口，采用上述结构，进风方向上有利于蒸发器11进风面风速均匀，冷凝水分布均匀；在出风方向上，冷气出风口2输出的冷气具有风压大且风量大的特点，可以连接管道进行多弯管长距离冷气输送。

本实施例中，冷凝器10工作风速控制在3m/s内,常用风速约2m/s-2.5m/s，以防止冷凝水溅出导热翅片121。

具体地，置于室内的设备用二级冷却冷气机包括壳体1，蒸发器11和冷凝器10均设置在壳体1内，冷气风机组件7设置在蒸发器11的一侧，并且冷气风机组件的出风口8与壳体1的冷气出风口2连通，壳体1上还设有蒸发器进风口4，蒸发器进风口4与蒸发器11的另一侧相对。

壳体1上设有冷凝器进风口3，冷凝器进风口3与冷凝器10的一侧相对，热气风机组件6设置在冷凝器10另一侧，且设置在冷凝器10上方，热气风机组件6的出风口与壳体1的顶壁上的热气出风口5连通，热气出风口5下方设置热气管道，热气风机组件6设置在热气管道内。

导冷翅片竖直排列且与导冷直管垂直设置，导热翅片121竖直排列且与导热直管垂直设置，导热直管为叉排布局。其中，蒸发器11与冷凝器10的宽度相等，蒸发器11与冷凝器10的宽度方向与导冷直管轴向平行。导冷直管的轴向与导热直管轴向平行，且导冷直管的轴向与第一方向垂直，导冷直管的轴向与第二方向垂直，导冷直管的轴向与第三方向平行。

置于室内的设备用二级冷却冷气机制冷时，从蒸发器11进风口4吸入的室内空气流经蒸发器11后形成的冷气从冷气出风口2输出；从冷凝器10进风口吸入的室内空气流经冷凝器10后形成热气从热气出风口5排出。

进一步地，压缩机9为两个；蒸发器11和冷凝器10分别与每个压缩机9形成循环回路。

例如，两个压缩机9的制冷功率均为1匹，采用双压缩机9回路的优点是，可以通过程序控制压缩机9的工作组合，两个压缩机9可单独运行，交替运行，也可以同时运行。置于室内的设备用二级冷却冷气机可以根据冷却对象的状态决定工作时序，可以实现从1匹到2匹范围内的制冷量输出。

进一步地，导热翅片121的外表面设有亲水涂层。导冷翅片的外表面设有亲水涂层，导热翅片121和导冷翅片采用亲水翅片，有利于降低水滴25倾角，扩大水膜26粘附面积。

综上，本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，导冷翅片上析出的冷凝水可以在导热翅片121上全部或大部分以水膜26的形态快速蒸发，最终使得置于室内的设备用二级冷却冷气机冷凝水的剩余量为零或相对较少的量，置于室内的设备用二级冷却冷气机不需要人工倒水处理，提高了使用的便捷性。

并且，本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机，用于室内设备的混合冷却，置于室内的设备用二级冷却冷气机工作时产生的冷凝水的潜冷可以得到实时回收利用，冷凝器10产生的部分热量转化为蒸汽潜热，置于室内的设备用二级冷却冷气机所排热量的显热量减少，所排热气的温度降低，置于室内的设备用二级冷却冷气机产生的冷气与热气均排放于室内，室内总体增加的显热量仅近似于置于室内的设备用二级冷却冷气机的耗电热量，且不随机房温湿度升高而增加，在机房空调余量有限的情况下，可配置的置于室内的设备用二级冷却冷气机制冷容量较大，机房空调可以调节并维持温度稳定，此外，在精密电气设备机房所需的温湿度环境范围内（温度22℃-28℃，相对湿度40%-60%），置于室内的设备用二级冷却冷气机冷凝水基本无剩余，置于室内的设备用二级冷却冷气机能效提高且维护简易。

本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机设置在空调机房内，将吸入的室内空气冷却后通过管道定向输送至电气设备内部，与进入电气设备内部的室内空气一道，混合降低电气设备内部的环境温度，进一步提高电气设备的换热效率，提高电气设备在高负荷及高频次运行时的散热效率。

需要补充说明的是，现有技术中，如图18至图21所示，翅片形状主要有平翅片21、条缝翅片22、百页窗翅片23、波纹翅片及复合形状翅片，其中，波纹翅片包括折线形波纹翅片24与曲线形波纹翅片，曲线形波纹翅片的常见形状为正弦波波形。现有技术中，对于应用于室内环境下的一体式冷气机，其冷凝器10一般采用条缝翅片22或百叶窗翅片23，这是因为同等换热条件下，条缝翅片22或百叶窗翅片23的风阻较小，而波纹翅片的风阻较大。本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中，导热翅片121采用流线形曲线状波纹翅片,是利用了气流在气流流道中的压力变化特性，而平翅片21、条缝翅片22和百叶窗翅片23及折线形波纹翅片24均不具有气流流道弯曲的结构，翅片上粘附的水膜26容易发生收缩及下流现象，冷凝水蒸发效率不高。

本申请人以本实例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机为测试对照机，冷凝器10分别替换其它类型的导热翅片121，冷凝器10特征如下：

冷凝器一，采用条缝翅片22，条缝翅片为一体式结构，外轮廓为矩形，多个条缝翅片22沿第三方向间隔设置。

冷凝器二，采用折线形波纹翅片24，条缝翅片为一体式结构，外轮廓为矩形，多个折线形波纹翅片24沿第三方向间隔设置。

冷凝器三，采用正弦波波纹翅片，正弦波波纹翅片为一体式结构，外轮廓为矩形，多个正弦波波纹翅片沿第三方向间隔设置。

冷凝器四，采用本实施例提供的换热器单元12，冷凝器包括4个换热器单元12，沿第二方向，4个换热器单元12依次设置；沿第一方向，4个换热器单元12的一端对齐设置，4个换热器单元12的另一端对齐设置；沿第二方向，4个换热器单元12依次设置，相邻的两个换热器单元12中位于上方的换热器单元12为顶部换热器单元12，相邻的两个换热器单元12中位于下方的换热器单元12为底部换热器单元12，顶部换热器单元12的多个导热翅片121的底部端面与底部换热器单元12的多个导热翅片121的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm。

冷凝器五为本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机中的冷凝器10。

冷凝器的结构尺寸如表1所示：

表1

冷凝器编号	冷凝器一	冷凝器二	冷凝器三	冷凝器四	冷凝器五
						翅片类型	条缝翅片	折线形波纹翅片	正弦波波纹翅片	本实例提供的导热翅片 121	本实例提供的导热翅片 121
管径	7mm	7mm	7mm	7mm	7mm
						片距	1.6mm	1.6mm	1.6mm	1.6mm	1.6mm
排间距	12.7mm	12.7mm	12.7mm	12.7mm	12.7mm
						波幅		1mm	1.2mm	0.84mm	0.84mm
凹波波距		6.35mm	6.35mm	4.23mm	4.23mm
						凸波波距		6.35mm	6.35mm	4.23mm	4.23mm
排数	4 排	4 排	4 排	4 排	4 排
						管束	叉排	叉排	叉排	叉排	叉排
行间距	21mm	21mm	21mm	21mm	21mm

测试条件如下：

测试环境：室内温度28℃±0.5℃，相对湿度 65% ±2%；

测试周期：30分钟；

制冷功率：4800W；

测试结果如表2所示：

表2

测试机编号	冷凝器编号	翅片类型	翅片结构	冷凝水剩余量
					测试机 1	冷凝器一	条缝翅片	一体	820g
测试机 2	冷凝器二	折线形波纹翅片	一体	710g
					测试机 3	冷凝器三	正弦波波纹翅片	一体	550g
测试机 4	冷凝器四	本实例提供的导热翅片 121	4段对齐	220g
					测试机 5	冷凝器五	本实例提供的导热翅片 121	4段错开	<5g

由表2可知，本实施例提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机的冷凝水剩余量小于5g，能够大幅减小冷凝水剩余量。

实施例2

本实施例提供的电气设备，如图22至图23所示，包括实施例1提供的置于室内的设备用二级冷却冷气机。

其中，电气设备可以为CT机，也可以为雷达机站等任意适合的设备。

本实施例中，以CT机为例，CT机包括控制台、病床、机架13，机架13设有机架进风口14和机架出风口15。机架13内部设有转盘18，转盘18上固定有球管19、探测器17和散热器20。转盘18须围绕扫描孔中心做连续旋转运动。

CT机扫描曝光时，球管19会消耗大量的电能，其中99%转换为热量，过热会造成球管19损伤及故障。球管19是通过散热器20与机架13内部的环境空气交换散热的，散热器20在面积及导热液流量不变的情况下，换热效率由换热风量与换热温差决定。本实施例中，置于室内的设备用二级冷却冷气机设置在机房内，置于室内的设备用二级冷却冷气机连接有冷气管道16，冷气从冷气管道16出口输出至机架进风口14，与机架13吸入的室内空气一道混合发生全热交换，机架内部的空气温度得以降低，空气流量得以提升，球管的散热效率可以获得显著提升。

CT机作为精密电气设备，机房温度需维持在22℃-28℃范围内，相对湿度在40%-60%范围内。本实施例中，冷气机产生的冷凝水可以在冷凝器10上全部蒸发，冷气机所排热气的温度较低，冷气机热气可以直排室内，机房总体的显热负荷增量较小且仅为耗电热量，且不随机房环境温湿度升高而增加，机房空调可以调节并维持机房温度稳定。

对于大功率精密电气设备的设计方及使用方，传统的散热解决方案主要是风冷或水冷，水冷冷却效果好，但水冷机组对场地的要求条件多；风冷场地限制少，但冷却效果不如水冷，本发明冷气机的有益价值在于，本发明提供了一种较佳的二级冷却（风冷+冷气）方式，该方式既有水冷冷却效率高的优点，又有风冷场地限制少的优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，包括冷凝器、蒸发器、压缩机；

所述蒸发器、所述冷凝器和所述压缩机形成循环回路；

所述冷凝器包括多个换热器单元；每个所述换热器单元包括多个导热翅片和多个导热直管；每个所述导热翅片包括多个翅片单元，多个所述翅片单元沿第一方向依次连接；相邻的所述翅片单元之间的连接区域形成钝面结构；每个所述翅片单元上沿第二方向间隔穿设多个导热直管；每个所述导热直管的延伸方向沿第三方向设置；多个所述导热翅片沿第三方向间隔设置；

沿第一方向，相邻的两个所述翅片单元的中线之间的距离为排间距，所述排间距为B；

沿第二方向，多个所述换热器单元依次设置，相邻的两个所述换热器单元中位于上方的所述换热器单元为顶部换热器单元，相邻的两个所述换热器单元中位于下方的所述换热器单元为底部换热器单元，所述顶部换热器单元的多个所述导热翅片的底部端面与所述底部换热器单元的多个所述导热翅片的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；

沿第一方向，所述顶部换热器单元的一端与所述底部换热器单元的一端交错设置，且所述顶部换热器单元的一端与所述底部换热器单元的一端之间的距离为0.4B-0.6B；

每个所述换热器单元的每个所述导热翅片为波纹翅片，每个所述翅片单元包括一个第一波纹和两个第二波纹，所述第一波纹和所述第二波纹均为流线形曲线状，所述第一波纹的凸出方向与所述第二波纹的凸出方向相反；沿第一方向，所述第一波纹的两侧分别与所述第二波纹连接；

沿第三方向，相邻的所述导热翅片之间的距离为Ds；

所述第一波纹的顶点为第一顶点；沿第一方向，所述第一波纹的两个端点分别为第一端点；通过两个所述第一端点和一个所述第一顶点确定的圆为第一圆，所述第一圆的半径为Rw1；沿第一方向，两个所述第一端点之间的距离为W1；

所述第二波纹的顶点为第二顶点；沿第一方向，所述第二波纹的两个端点分别为第二端点；通过两个所述第二端点和一个所述第二顶点确定的圆为第二圆，所述第二圆的半径为Rw2；沿第一方向，两个所述第二端点之间的距离为W2；

1.4mm≤Ds≤1.8mm； 3mm≤W1≤6.5mm；3mm≤W2≤6.5mm；

沿第一方向，每个所述翅片单元中的两个所述第二波纹的第二顶点之间的距离为Dd；沿第一方向，所述翅片单元两端的距离为Dp；Dd＜Dp；

所述蒸发器设置在所述冷凝器上方；所述蒸发器包括多个导冷翅片；多个导冷翅片的底部端面与多个所述换热器单元中位于顶端的所述换热器单元的多个所述导热翅片的顶部端面之间的距离为0mm-0.5mm；

所述第一方向和所述第三方向均沿水平方向设置，所述第一方向与所述第三方向垂直，所述第二方向沿竖直方向设置。

2.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，沿第一方向，所述顶部换热器单元的一端与所述底部换热器单元的一端之间的距离为0.5B。

3.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述钝面结构为平面。

4.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述钝面结构为曲面。

5.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述置于室内的设备用二级冷却冷气机还包括冷气风机组件和热气风机组件；

所述热气风机组件设置在冷凝器的一侧，且所述热气风机组件位于所述冷凝器上方；所述冷气风机组件设置在所述蒸发器的一侧；

所述冷凝器和所述蒸发器的工作风速均小于3m/s。

6.根据权利要求5所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述热气风机组件包括至少两个斜流风机；所述冷气风机组件包括两个离心风机，两个所述离心风机的出风风道通过复合腔体汇集为一个出口。

7.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述压缩机为两个；所述蒸发器和所述冷凝器分别与每个所述压缩机形成循环回路。

8.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述导热翅片的外表面设有亲水涂层。

9.根据权利要求1所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机，其特征在于，所述导冷翅片的外表面设有亲水涂层。

10.一种电气设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的置于室内的设备用二级冷却冷气机。

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