CN1961185B - 尤其用于汽车上的热交换和热传导装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换和热传导装置，它包括蒸发/吸收组件(12)，它与二元混合物的循环回路连接，该二元混合物包括致冷的第一流体和吸收性的第二流体。该液态致冷流体在组件(12)的蒸发部分被蒸发，然后在组件(12)的吸收部分被富含吸收流体的混合物吸收。蒸发/吸收组件(12)包括至少两个相对的参照表面(E，A)，分别限定蒸发部件(14)和吸收部件(18)；液态致冷流体供给装置(16)，在蒸发部件(14)的参照表面(E)上；以及富含吸收流体的混合物的供给装置(20)，在吸收部件(18)的参照表面(A)上。

Description

尤其用于汽车上的热交换和热传导装置
技术领域
在技术状况下，尤其根据发明WO01/18463，人们已经知道一种热交换和热传导装置，该类型的装置包括蒸发(器)/吸收(器)组件，其与二元混合物的循环回路连接，该二元混合物包括致冷的第一流体和吸收性的第二流体。该液态致冷流体在组件的蒸发部分被蒸发，然后在组件的吸收部分被富含吸收性流体的混合物吸收。
背景技术
上述类型的热交换和热传导装置尤其能够用温度相对低的热源来致冷。
该二元混合物可以包括水和锂的溴化物，在这种情况下，水形成致冷流体，或者包括氨和水，在这种情况下，氨形成致冷流体。
除蒸发/吸收组件外，上述热交换和热传导装置通常还包括发生(器)/冷凝(器)组件。
发生(器)部分，也叫做解吸部分，将致冷流体和吸收性流体分开。事实上，在发生(器)部分中，二元混合物被加热以促使溶解在发生(器)部分的部分致冷流体蒸发(致冷流体解吸)。因此在发生(器)部分的出口得到致冷流体的蒸汽和致冷流体稀释的液态混合物(富含吸收性流体)。该致冷流体的蒸汽在冷凝(器)部分被冷凝。
在蒸发(器)/吸收(器)组件中，从冷凝(器)部分出来的液态致冷流体在蒸发(器)部分被蒸发，然后溶解在吸收(器)部分的致冷流体较稀的混合物(液)中。
然而，在传统的蒸发(器)/吸收(器)组件中，致冷流体蒸汽从蒸发(器)部分到吸收(器)部分的疏导方式通常会使致冷流体蒸汽的压力增加，从而限制热交换和热传导装置的性能。
在蒸发(器)部分，已知可以通过至少一个第一喷射器(或喷嘴)将来自冷凝(器)部分的液态致冷流体蒸发。另外，在吸收(器)部分，已知可以通过至少一个第二喷射器将致冷流体较稀的混合物蒸发。这些喷射器形成小滴，其增大与流体的接触表面积并有利于致冷流体较稀的混合物(其富含吸收性流体)的吸收。
因此，传统上讲，蒸发/吸收组件包括喷射器，用于将液态致冷流体和致冷流体较稀的混合液蒸发。
然而，在装配有包括喷射器的蒸发/吸收组件的热交换和热传导装置中，性能/体积的比例是很小的。
另外，如果在汽车中安装一个配有一套包括喷射器的蒸发/吸收组件的热交换和热传导装置，流体从喷射器中的喷射易受汽车的加速或倾斜干扰，至少当在某些方向上加速时，会有引发致冷流体与致冷流体较稀的混合液不合时宜混合的危险。
发明内容
本发明的目的尤其在于提供上述类型的热交换和热传导装置，其可以安装在汽车上，包括安全的蒸发/吸收组件，其中的致冷流体蒸汽流对于压力的增加不敏感，并且其功能对汽车加速和倾斜不敏感.
本发明提供了一种热交换和热传导装置，其包括蒸发/吸收组件，所述组件与二元混合物的循环回路连接，所述二元混合物包括称为致冷流体的第一流体和称为吸收性流体的第二流体。液态的所述致冷流体在所述组件的蒸发部分被蒸发，然后在所述组件的吸收部分被富含吸收性流体的混合物吸收，其特征在于，所述蒸发/吸收组件包括：-至少两个相对的参照表面，平坦并彼此平行，分别界定形成蒸发部件和吸收部件的两个区域，-所述液态致冷流体的供给装置，在所述蒸发部件的参照表面上，以及-富含吸收性流体的混合物的供给装置，在所述吸收部件的参照表面上，所述蒸发部件包括蒸发区域，其中设置有提取冷量的外部调节流体通道，所述吸收部件包括吸收区域，其中设置有提取热量的内部调节流体通道，形成所述蒸发部件的蒸发区域和形成所述吸收部件的吸收区域的至少一个在其整个厚度上是由多孔材料构成，使得包括该多孔区域的蒸发部件或吸收部件被两个多孔表面界定，形成参照表面E，A之一以及与该参照表面相对的表面E’，A’之一。
为此，本发明的对象是上述热交换和热传导装置，其特征在于蒸发/吸收组件包括：
-至少两个相对的参照表面分别限定蒸发部件和吸收部件，
-液态致冷流体供给装置，在蒸发部件的参照表面上，以及
-富含吸收性流体的混合物的供给装置，在吸收部件的参照表面上。
由于这种配置，致冷流体蒸汽在蒸发部件和吸收部件的参照表面之间的传输速度相对较小，因而致冷流体蒸汽流的压力不会在该传输过程中损害性地增大。另外，液态致冷流体的流动与致冷液较稀的混合物的流动一样，都对汽车的加速和倾斜表现为相对不敏感。
并且，本发明可以实现一种没有喷射器的热交换和热传导装置，其性能/体积的比例相对较高。
根据这个热调节装置的其它可选的特征：
-相对参照表面基本是平的，并且彼此平行；
-该装置包括富含吸收性流体的混合物向吸收部件的参照表面返回的返回装置，这些返回装置夹在参照表面之间；
-这些返回装置包括至少一个返回壁，该壁面向有利于富含吸收流体的混合物通过重力向吸收部件的参照表面流动的方向；
-蒸发/吸收组件包括几个部件，如五个部件，形成交替设置的蒸发部件(organesd’évaporateur)和吸收部件(organesd’absorbeur)；
-至少参照表面中的一个(表面)限定一个有一定结构的材料(matérieu de texture)区域(masse)，尤其是包括纤维或开孔泡沫的多孔材料区域(masse)，有助于液态致冷流体或富含吸收性流体的混合物在由该材料区域限定的参照表面上的分布；
-蒸发部件的参照表面界定多孔蒸发区域，形成液态致冷流体的供给装置；
-吸收部件的参照表面界定一个多孔吸收区域，形成富含吸收性流体的混合物的供给装置；
-至少参照表面中的一个(表面)界定高于或等于10W/mK的导热材料区域，尤其是金属或陶瓷材料；
-至少参照表面中的一个(表面)表现几何学特征，尤其是波浪或锯齿形状，使其面积最大化；
-至少参照表面中的一个(表面)，称作亲水面，表现几何学特征，尤其是凸起或中空的图案或凸起部，有利于致冷液流体或富含吸收性流体的混合物在该亲水面上的分布；
-蒸发/吸收组件包括从蒸发部件出来的液态致冷流体(fluidefrigorigène liquide)和从吸收部件出来的富含吸收性流体的混合物的选择性回收装置；
-蒸发部件与载热流体(即调节流体)线路热耦合，用于提取蒸发部件的冷量(frigories)；
-蒸发部件包括蒸发区域(masse)，其中设置有可提取冷量的调节流体的通道；
-吸收部件与载热流体(即调节流体)的线路热耦合，用于提取吸收部件的热量(calories)；
-吸收部件包括吸收区域，其中设置有可以提取热量的调节流体的通道；
-调节流体是在汽车中循环的流体。
附图说明
通过参照附图，在随后的只作为实施例给出的说明中可以更好地理解本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的热交换和热传导装置的蒸发/吸收组件的立视简图；
-图2是图1所示的蒸发/吸收组件的示意俯视图；
-图3是图2中蒸发/吸收组件在箭头3方向的视图。
具体实施方式
上述附图展示了根据本发明的热交换和热传导装置，用标记10标出。在描述的实例中，热调节装置10用于安装在汽车中。
该热调节装置10包括已知的二元混合物的传统的循环回路。该二元混合物包含称为致冷流体的第一流体和称为吸收性流体的第二流体。
该热调节装置10包括传统发生(器)/冷凝(器)组件(未示出)和蒸发(器)/吸收(器)组件12(在附图中示出)。这两种组件通过现有方式与二元混合物的循环回路连接。
按照传统运行方式，致冷流体以液体的形式从发生/冷凝组件的冷凝部分流出，致冷流体较稀的混合液(富含吸收性流体)供给蒸发/吸收组件12的吸收(器)部分。
从冷凝器部分出来的液态致冷流体在蒸发/吸收组件12中的蒸发(器)部分被蒸发。然后，致冷流体蒸汽在蒸发/吸收组件12中的吸收(器)部分被富含吸收性流体的混合物吸收。
参照附图，可以看到组件12中的蒸发部分包括至少一个配有蒸发区域16的蒸发部件14，组件12中的吸收部分包括至少一个配有吸收区域20的吸收部件18。
该蒸发/吸收组件12包括两个相对的表面E，A，分别界定蒸发区域16和吸收区域20。
蒸发区域16同样被与前述表面E相对的表面E’界定。
同样，吸收区域20同样被与前述表面A相对的表面A’界定。
优选地，相对的表面E，A基本上是平面，并且彼此平行，表面E’，A’也一样。相对表面E，E’或相对表面A，A’之间的距离对应于区域16，20的厚度，也就是说，在所描述的实施例中，部件14，18的厚度。
相对表面E，A之间的平均距离将由本领域普通技术人员确定，使得尽可能避免从冷凝部分出来的液态致冷流体与富含吸收性流体的混合物混合。
相对表面的面积将由本领域普通技术人员确定，使得致冷流体(第一液体)在相对表面E，A之间的蒸发速度明显低于气体的压缩速度(mach 0.8)。
优选地，蒸发区域16形成在蒸发部件14的表面E上的液态致冷流体(第一液体)的供给装置，并且吸收区域20形成在吸收部件18表面A上的富含吸收性流体的混合物的供给装置。
为此，区域16，20的每一个都是由一定结构的材料形成的，其有利于液态致冷流体或富含吸收性流体的混合物在表面E，A上的分布。
在所描述的实施例中，蒸发区域16和吸收区域20是多孔的，并优选地包含纤维或开孔泡沫。
这样，蒸发部件14和吸收部件18每一个都被两个相对的多孔表面对应于表面E，E’，A，A’所界定，使得这些部件，尤其沿着它们的厚度，可以渗透气态致冷流体。
预先考虑在相对表面E，A上的凸起或中空的图案或凸起部对液体在表面E，A上的均匀展开和分布是有利的。
因此利用区域16，20的多孔性和图案或凸起部来优化相对面E，A的亲水性。
可选地，每个表面E，A可以表现出一个几何学特征使其面积最大化。因此，可以通过选择波浪形或锯齿形的表面E、A使表面E、A的面积最大化。
每个区域16，20的材料优选具有高于或等于10W/mk的导热率。这样的材料可以是金属或陶瓷的。
优选地，蒸发部件14与在汽车中循环的载热流体(即外部调节流体)的第一线路(circuit)热耦合。该外部调节流体是用于提取如蒸发部件14的冷量，从而将汽车中的空间或部件冷却。
如附图2所示，通道(或管道)22设置在蒸发区域16，用来通过外部调节流体。
同样优选地，吸收部件18与在汽车中循环的载热流体(即内部调节流体)的第二线路热耦合。该内部调节流体是用于提取吸收部件18的热量，尤其用于优化蒸发/吸收组件12的功能。
如附图2所示，通道24设置在吸收区域20，用来通过内部调节流体。
我们将注意到蒸发/吸收组件12包括装置26，28，其包括例如容器和通道，用于依靠重力选择性回收从蒸发部件14流出的液态致冷流体和从吸收部件18流出的富含吸收性流体的混合物。因此，装置26，28避免了液态致冷流体和富含吸收性流体的混合物的不合时宜混合。
必要地，蒸发/吸收组件12可以包括多个部件14，18，如五个部件，形成交替设置的蒸发部件和吸收部件。
优选地，如附图3所示，富含吸收性流体的混合液向吸收部件18的表面A返回的返回装置30被夹在参照表面E，A之间.
在所描述的实施例中，这些返回装置30包括返回壁32，面向有利于富含吸收性流体的混合物通过重力向吸收部件18的参照表面A流动的方向。这些壁32被吸收区域20或装置10的另一支撑物支撑。
在所描述的实施例中，我们将注意到返回壁32基本是相互平行的，并从蒸发表面E向吸收表面A以下降的坡度倾斜。
以下将描述热调节装置10功能中与本发明相关的某些方面。
图1示出了导管，其形成多孔蒸发区域16的供给装置，其中的液态致冷流体来自发生/冷凝组件的冷凝部分。该导管被安装在多孔蒸发区域16的相关位置，以便液态致冷流体流过该多孔区域16。
致冷流体通过毛细作用分布到整个蒸发部件14的表面E上。
与液态致冷流体的供给装置类似的供给装置能够使富含吸收性流体的混合物流过该多孔吸收区域20。
因此，富含吸收性流体的混合物通过毛细作用分布到整个吸收部件18的表面A上。
我们将注意到区域16，20的多孔性使得表面的活性相对较强。
我们将注意到区域16，20的多孔性使得表面的活性相对较强。
我们还将注意到蒸发部件14和/或吸收部件18每一个部件的两个相对多孔表面E、E’、A、A’都有利于气态致冷流体的循环。事实上，当表面E’、A’呈多孔状而不是被用于构成多孔区域的支撑物的板封闭时，气态致冷液的循环更有效。
作为变型，液体区域16，20的其它供给装置，尤其是可以浸湿区域16，20的活性表面的装置。
在表面E上循环的液态致冷流体蒸发，以便产生致冷流体的蒸汽在蒸发部件14和吸收部件18的相对面E，A之间的循环。
致冷流体的蒸发在蒸发部分产生冷量，它可以被外部调节流体提取，用来冷却汽车的空间或部件。
蒸汽形式的致冷流体到达吸收部件18的表面A时，其被富含吸收性流体的混合物吸收。
致冷流体的蒸汽被富含吸收性流体的混合物吸收，在吸收部分产生热量，其可以被内部调节流体提取，用来优化蒸发/吸收组件12的功能。
要注意的是，蒸发/吸收部件的相对表面E，A相对较大并且彼此靠近，致冷流体的蒸汽在这些表面之间的传输速度相对较小，均匀甚至是单向的，因而在传输过程中负载的损失是微不足道的。
最后，要注意的是，多个蒸发部件和吸收部件的成套交替使用可以得到体积相对较小的蒸发/吸收组件。

Claims (11)

1.一种热交换和热传导装置，其包括蒸发/吸收组件(12)，所述组件与二元混合物的循环回路连接，所述二元混合物包括称为致冷流体的第一流体和称为吸收性流体的第二流体，液态的所述致冷流体在所述组件(12)的蒸发部分被蒸发，然后在所述组件(12)的吸收部分被富含吸收性流体的混合物吸收，其特征在于，所述蒸发/吸收组件(12)包括：
-至少两个相对的参照表面(E，A)，平坦并彼此平行，分别界定形成蒸发部件(14)和吸收部件(18)的两个区域，
-所述蒸发部件(14)的参照表面(E)界定多孔蒸发区域(16)，形成液体致冷液的供给装置，以及
-所述吸收部件(18)的参照表面(A)界定多孔吸收区域(20)，形成所述富含吸收性流体的混合物的供给装置，
所述蒸发部件(14)包括蒸发区域，其中设置有提取冷量的外部调节流体通道(22)，用于通过外部调节流体，
所述吸收部件(18)包括吸收区域，其中设置有提取热量的内部调节流体通道(24)，用于通过内部调节流体，
形成所述蒸发部件(14)的蒸发区域和形成所述吸收部件(18)的吸收区域的至少一个在其整个厚度上是由多孔材料构成，使得包括该多孔区域的蒸发部件(14)或吸收部件(18)被两个多孔表面界定，形成蒸发部件的参照表面(E)以及与该蒸发部件的参照表面(E)相对的表面(E’)或吸收部件的参照表面(A)以及与该吸收部件的参照表面(A)相对的表面(A’)。
2.根据权利要求1所述的热交换和热传导装置，其特征在于，包括所述富含吸收性流体的混合物向所述吸收部件(18)的参照表面(A)返回的返回装置(30)，所述返回装置(30)夹在所述蒸发部件的参照表面(E)和所述吸收部件的参照表面(A)之间。
3.根据权利要求2所述的热交换和热传导装置，其特征在于，所述返回装置(30)包括至少一个返回壁(32)，所述壁面向有利于所述富含吸收性流体的混合物通过重力向所述吸收部件(18)的参照表面(A)流动的方向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换和热传导装置，其特征在于，所述蒸发/吸收组件(12)包括多个部件，形成交替设置的蒸发部件(14)和吸收部件(18)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换和热传导装置，其特征在于，所述多孔材料是泡沫或多孔纤维。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换和热传导装置，其特征在于，至少所述参照表面(E，A)中的一个界定由导热率高于或等于10W/(m·K)的材料构成的区域。
7.根据权利要求6所述的热交换和热传导装置，其特征在于，所述材料是金属或陶瓷材料。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换和热传导装置，其特征在于，至少所述参照表面(E，A)中的一个表现波浪或锯齿形状，使其面积最大化。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换和热传导装置，其特征在于，至少所述参照表面(E，A)中的一个，称作亲水表面，表现凸起或中空的图案，有利于所述液态致冷流体或所述富含吸收性流体的混合物在所述亲水表面上的分布。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换和热传导装置，其特征在于，所述蒸发/吸收组件(12)包括所述蒸发部件的选择性回收装置(26)和所述吸收部件的选择性回收装置(28)，所述蒸发部件的选择性回收装置(26)用于选择性回收从蒸发部件(14)流出的所述液态致冷流体，所述吸收部件的选择性回收装置(28)用于选择性回收从所述吸收部件(18)流出的所述富含吸收性流体的混合物.
11.根据权利要求1所述的热交换和热传导装置，其特征在于，外部调节流体和内部调节流体是在汽车中循环的流体。
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