CN1275001C - 利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置。为提供一种节能、降低热污染、增加热交换能力、提高热交换效率的热交换装置，提出本发明，它包括送风机、设有热交换盘管的主热交换器、水蒸发结构及辅助热交换器；水蒸发结构包含第一、二、三输送水管；辅助热交换器包括上、下热交换管体及纵向热管；上热交换管体包括数支分管、形成并连通数支分管两端的第一、二容室及与纵向热管连通并填充第一冷媒介质的外围区域；第一、二容室分别与第三、一输送水管连接；下热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第、四容室及与纵向热管连通并填充第一冷媒介质的外围区域；第三、四容室分别与第三、二冷媒输送管连接。
Description
技术领域
本发明属于热交换装置，特别是一种利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置。
背景技术
如图1所示，习用的冷冻空调系统9包括压缩机91、冷凝器92、蒸发器93、冷媒流量控制器94及冷媒切换阀95等元件。冷凝器92与蒸发器93通称为热交换器或热交换装置A。如图2所示热交换器A主要由盘管L配置电动送风机M组成。惟此种习式的热交换器A在运转上存在如下缺失：
1、在排热运转时，利用进气与热交换器A的盘管L进行热交换，由于热空气直接排放于大气环境中，而此高热空气会造成环境的热污染。
2、在温度较低的季节，如冬季进行吸热运转时，由于空气中水含量低，使得热交换的过程只有显热交换，因而导致热交换能力及其功率大为降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能、降低热污染、增加热交换能力、提高热交换效率的利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置。
本发明包括依序设置送风机、主热交换器、水蒸发结构及辅助热交换器；主热交换器内部设有供冷媒流经的热交换盘管；水蒸发结构为提供水与进气形成水蒸发效应以使空气通过时与水分子进行热交换及加湿作用的结构，其包含第一、二、三输送水管；辅助热交换器位于水蒸发结构进气侧的前方，其包括分别设置于上端的上热交换管体、设置于下端的下热交换管体及数支连通上、下热交换管体的纵向热管；上热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第一、二容室及分别以隔板封闭的各分管以外并与纵向热管连通的外围区域；外围区域内填充第一冷媒介质；第一容室与第三输送水管连接，第二容室与第一输送水管连接；下热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第三容室、第四容室及分别以隔板封闭的各分管以外并与纵向热管连通的外围区域，外围区域内填充第一冷媒介质；第三容室与第三冷媒输送管连接，第四容室与第二冷媒输送管连接；第二冷媒输送管的另一端与设置于主热交换器内部的热交换盘管连接；第三冷媒输送管的另一端与冷媒循环系统连接。
其中：
水蒸发结构还包括与出水头连接的本体；本体为由具有透气性及渗水性材质制成。
主热交换器的热交换盘管上端与第一冷媒输送管连接。
主热交换器的热交换盘管下端与第二冷媒输送管连接；第二冷媒输送管的另一端与辅助热交换器连接。
水蒸发结构的上、下方分别设有与第一输送水管连接的出水头及与第二输送水管连接的集水盘。
由于本发明包括送风机、设有热交换盘管的主热交换器、水蒸发结构及辅助热交换器；水蒸发结构包含第一、二、三输送水管；辅助热交换器包括分别设置于上、下端的上、下热交换管体及数支连通上、下热交换管体的纵向热管；上热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第一、二容室及与纵向热管连通并填充第一冷媒介质的外围区域；第一、二容室分别与第三、一输送水管连接；下热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第、四容室及与纵向热管连通并填充第一冷媒介质的外围区域；第三、四容室分别与第三、二冷媒输送管连接。当主热交换器以排热运转为主时，系统循环冷媒流入主热交换器的热交换盘管后经第二冷媒输送管流入辅助热交换器的下热交换管体，再由第四容室经由数支分管流往第三容室，此时，各分管内的系统循环冷媒与外围区域的第一冷媒介质因温差而产生热交换作用，即产生蒸发作用。因上热交换管体内的第一容室内的进水亦经由数支分管流往第二容室，而各分管内的进水与外围区域的第一冷媒介质因温差效应亦产生热交换作用，即产生冷凝作用，使得纵向热管内的第一冷媒介质产生自然对流的循环效果，使经过纵向热管的进气发生排热或吸热的作用，使进气在辅助热交换器获得预冷效果或提高温度并获得加湿效果而增加空气中的水含量，借此有效提高主热交换器的热交换能力，又能达到节能及降低对环境的热污染程度。当主热交换器以吸热运转为主时，系统循环冷媒由第三冷媒输送管流入辅助热交换器的下热交换管体，再由第三容室、数支分管流向第四容室，并自第二冷媒输送管流入主热交换器；各分管内的系统循环冷媒与外围区域的第一冷媒介质因温差而产生热交换，即系统循环冷媒在下热交换管体内排热，而第一冷媒介质则吸热蒸发，相对的上热交换管体的第一容室的进水亦经数支分管流向第二容室，使各分管内的进水与外围区域内的第一冷媒介质因温差效应产生热交换作用，即产生冷凝作用，使进水在上热交换管体内进行吸热而令水温上升，使得纵向热管内的第一冷媒介质形成自然对流的循环效果；由于进气为低温低湿的空气，辅助热交换器的纵向热管内的第一冷媒介质的温度高于进气温度，在热交换作用下进气会产生升温预热，再经过水蒸发结构时，由于水与进气因水蒸发效应获得加湿效果，而有效增加进气空气中的水含量，以利于主热交换器的热交换能力的提高，进而达到节能的效益，即本发明无论主热交换器是在吸热或排热运转状态，皆能利用水液气两相变化增强热交换能力，借以提高热交换装置的运转效率，能达到节能及降低对环境的热污染程度等进步效益。不仅节能、降低热污染，而且增加热交换能力、提高热交换效率，从而达到本发明的目的。
附图说明
图1、为习用的冷冻空调系统示意图。
图2、为习用的冷冻空调系统中热交换器结构示意剖视图。
图3、为本发明结构示意剖视图。
图4、为本发明的辅助热交换器结构示意剖视图。
图5、为图4中A-A剖视图。
具体实施方式
如图3、图4、图5所示，本发明利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置2包括机壳20及依序设置于机壳20内的送风机24、主热交换器21、水蒸发结构22及辅助热交换器23。
主热交换器21内部设有热交换盘管210，热交换盘管210上端与第一冷媒输送管L1连接，热交换盘管210下端与第二冷媒输送管L2连接。第二冷媒输送管L2形成分流的第一分管L21及第二分管L22后与辅助热交换器23下部连接。第一分管L21及第二分管L22上分别设有冷媒流量控制器215及冷媒电磁截止阀214。
水蒸发结构22为提供水与进气形成水蒸发效应的结构，其包括位于上方出水头221、与出水头221连接的本体220、位于下方的集水盘222、连接于出水头221与辅助热交换器23上方之间的第一输送水管227、连设于集水盘222的第二输送水管224、与第二输送水管连接的第三输送水管223及设置于第三输送水管223上的水泵225。第三输送水管223与辅助热交换器23连接。
本体220为由具有透气性及渗水性材质制成，借以提供空气通过时与水分子进行热交换及加湿作用。
水蒸发结构22的出水头221可将进水直接喷出水雾；亦可经与出水头221连接的本体220供空气通过时与水分子进行热交换及加湿作用。
如图3、图4所示，辅助热交换器23位于水蒸发结构22进气侧的前方，其包括分别设置于上端的上热交换管体231、设置于下端的下热交换管体232、数支连通上、下热交换管体231、232并容置第一冷媒介质的R1的纵向热管233及第三冷媒输送管L3。
上热交换管体231包括横向设置于中段的数支分管2311、形成并连通数支分管2311两端的第一、二容室2314、2315及分别以隔板2312、2313封闭的各分管2311以外并与纵向热管233连通的外围区域2316。外围区域2316内填充第一冷媒介质R1。第一容室2314与第三输送水管223连接，第二容室2315与第一输送水管227连接。
下热交换管体232包括横向设置于中段的数支分管2321、形成并连通数支分管2321两端的第三容室2324、第四容室2325及分别以隔板2322、2323封闭的各分管2321以外并与纵向热管233连通的外围区域2326。外围区域2326内填充第一冷媒介质R1。第三容室2324与第三冷媒输送管L3连接，第四容室2325与第二冷媒输送管L2连接。
借由上述结构组成，当主热交换器21以排热运转为主时，系统循环冷媒R(如图3、图4中箭头所指流向)由第一冷媒输送管L1流入主热交换器21的热交换盘管210，并自其下端的第二冷媒输送管L2、第二分管L22流入辅助热交换器23的下热交换管体232(此时，第二分管L22上的冷媒电磁截止阀214因受控制器C的控制呈打开状态)，再由第四容室2325经由各横向设置的数支分管2321流往第三容室2324，此时，各分管2321内的系统循环冷媒R与外围区域的第一冷媒介质R1因温差而产生热交换作用，即产生蒸发作用。因上热交换管体231内的第一容室2314内的进水亦经由横向设置的数支分管2311流往第二容室2315，而各分管2311内的进水W与外围区域2316的第一冷媒介质R1因温差效应亦产生热交换作用，即产生冷凝作用，使得纵向热管233内的第一冷媒介质R1产生自然对流的循环效果，使经过纵向热管233的进气发生排热或吸热的作用，即当上热交换管体231内的进水W与第一冷媒介质R1的热交换大于下热交换管体232内的系统冷媒R与第一冷媒介质R1的热交换时，且辅助热交换器23的温度低于进入空气的温度时，进气在辅助热交换器23获得预冷效果；当上热交换管体231内的进水W与第一冷媒介质R1的热交换小于下热交换管体232内的系统冷媒R与第一冷媒介质R1的热交换时，且辅助热交换器23的温度高于进入空气的温度时，进气在辅助热交换器23借由显热作用效果而将空气温度提高，以利进气经过水蒸发结构22以获得加湿效果而增加空气中的水含量，借此有效提高主热交换器21的热交换能力，又能达到节能及降低对环境的热污染程度。
当主热交换器21以吸热运转为主时，系统循环冷媒R(如图3、图4中虚线箭头所指流向)由第三冷媒输送管L3流入辅助热交换器23的下热交换管体232，再由第三容室2324、数支横向设置的分管2321流向第四容室2325，并自第二冷媒输送管L2、第一分管L21、冷媒流量控制器215流入主热交换器21(此时，第二分管L22上的冷媒电磁截止阀214因受控制器C的控制呈关闭状态)。各分管2321内的系统循环冷媒R与外围区域2326的第一冷媒介质R1因温差而产生热交换，即系统循环冷媒R在下热交换管体232内排热，而第一冷媒介质R1则吸热蒸发，相对的上热交换管体231的第一容室2314的进水W亦经数支横向设置的分管2311流向第二容室2315，使各分管2311内的进水W与外围区域2316内的第一冷媒介质R1因温差效应产生热交换作用，即产生冷凝作用，使进水W在上热交换管体231内进行吸热而令水温上升，使得纵向热管233内的第一冷媒介质R1形成自然对流的循环效果；由于进气为低温低湿的空气，辅助热交换器23的纵向热管233内的第一冷媒介质R1的温度高于进气温度，在热交换作用下进气会产生升温预热，再经过水蒸发结构22时，由于水与进气因水蒸发效应获得加湿效果，而有效增加进气空气中的水含量，以利于主热交换器21的热交换能力的提高，进而达到节能的效益。
综上所述，本发明无论主热交换器21是在吸热或排热运转状态，皆能利用水液气两相变化增强热交换能力，借以提高热交换装置2的运转效率，能达到节能及降低对环境的热污染程度等进步效益。
Claims (5)
1、一种利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置，它包括主热交换器及设置于主热交换器一侧的送风机；主热交换器内部设有供冷媒流经的热交换盘管；其特征在于所述的主热交换器另一侧设有水蒸发结构及辅助热交换器；水蒸发结构为提供水与进气形成水蒸发效应以使空气通过时与水分子进行热交换及加湿作用的结构，其包含第一、二、三输送水管；辅助热交换器位于水蒸发结构进气侧的前方，其包括分别设置于上端的上热交换管体、设置于下端的下热交换管体及数支连通上、下热交换管体的纵向热管；上热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第一、二容室及分别以隔板封闭的各分管以外并与纵向热管连通的外围区域；外围区域内填充第一冷媒介质；第一容室与第三输送水管连接，第二容室与第一输送水管连接；下热交换管体包括横向设置于中段的数支分管、形成并连通数支分管两端的第三容室、第四容室及分别以隔板封闭的各分管以外并与纵向热管连通的外围区域，外围区域内填充第一冷媒介质；第三容室与第三冷媒输送管连接，第四容室与第二冷媒输送管连接；第二冷媒输送管的另一端与设置于主热交换器内部的热交换盘管连接；第三冷媒输送管的另一端与冷媒循环系统连接。
2、根据权利要求1所述的利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置，其特征在于所述的水蒸发结构还包括与出水头连接的本体；本体为由具有透气性及渗水性材质制成。
3、根据权利要求1所述的利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置，其特征在于所述的主热交换器的热交换盘管上端与第一冷媒输送管连接。
4、根据权利要求1所述的利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置，其特征在于所述的主热交换器的热交换盘管下端与第二冷媒输送管连接；第二冷媒输送管的另一端与辅助热交换器连接。
5、根据权利要求1所述的利用水液气两相变化增强热交换能力的热交换装置，其特征在于所述的水蒸发结构的上、下方分别设有与第一输送水管连接的出水头及与第二输送水管连接的集水盘。
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