CN204495138U - 一种微阵列热管气-液逆流换热装置 - Google Patents

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石文星
沈翀
黄文宇
李先庭
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Abstract

一种微阵列热管气-液逆流换热装置,属于暖通空调设备领域。所述装置含有风扇、外壳、微阵列热管板片和液侧换热箱体;多个微阵列热管板片平行固定在外壳内,气液两侧通过气液分隔板分开,微阵列热管液侧部分伸入液侧换热箱体内,气侧部分外接风机。液侧换热箱体含有分液总通道、集液总通道和平行并列的分支换热通道。分支换热通道内交错布置折流板,增大了换热面积,并适当增加了阻力,利于各分支间的水力平衡;同时减小了过流面积,利于增强换热、减少泵耗。本实用新型结构轻巧,安全性高;且实现了气体和液体的逆流换热,大幅增加了换热能力并减小了泵耗,特别适用于机房的自然冷却及余热回收等领域。

Description

一种微阵列热管气-液逆流换热装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种微阵列热管气-液换热装置,可实现多种液体和气体的高效逆流换热,也可用于气体间远距离换热,属于暖通空调设备技术领域,
背景技术
[0002] 暖通空调的很多环节需要气液换热。传统的气液换热装置有暖气片、风机盘管等。这些设备结构复杂,加工、安装和维修麻烦,而且耗材多,换热效率低。且在基站和机房等对设备安全性要求比较高的场所,对载冷剂和空气的间壁式换热提出了挑战。因为载冷剂一旦泄露至室内,后果很严重。
[0003] 近年来,利用相变材料实现高效换热的热管换热技术得到了长足的发展。其耗材少,安全性高,换热性能好,在机房和基站的自然冷却、热回收领域被广泛应用。
[0004] 申请号为CN200810225649.8的中国专利提出了一种板状热管技术方案,即在金属材质(一般为铝)的板片内部有许多平行的微孔管束,微孔管束内部充灌有可相变的工质,每个微孔管束两段封闭形成独立的热管单元,即称为微阵列平板热管。这种热管在传统热管技术上进行了改进,具有重量轻体积小等优点,可应用电子元件散热,太阳能集热器领域。但是其做为一种基础换热构件,不能独立使用,需针对实际情况组装成换热器。
[0005] 申请号为CN201410100490.2的中国专利提出了一种方便、灵活、可靠的微阵列平板热管单板组装方式。它将微阵列平板热管组合起来使用,可应用于暖通空调等领域换热。但其结构原始,尚未实现流体的逆流换热。因此,相同情况下,其换热温差较小,需要较大的换热面积和流速。
实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种微阵列热管气-液逆流换热装置,旨在原有的微热管阵列换热装置的基础上,进一步提高其换热效率;同时采用模块化结构,便于选型和拼装,实现方便、灵活的组装,进而适应大规模推广应用。
[0007] 本实用新型的技术方案如下:
[0008] 一种微阵列热管气-液逆流换热装置,包含风机、外壳、微阵列热管板片和液侧换热箱体,微阵列热管板片分为微阵列热管气侧部分和微阵列热管液侧部分;多个微阵列热管板片平行固定在外壳内,微阵列热管液侧部分伸入液侧换热箱体内,微阵列热管气侧部分形成气体流道,风机设置在气体流道的入口或出口,其特征在于:所述的液侧换热箱体包括液体入口、液体出口、分液总通道、集液总通道和平行并列的多个分支换热通道;分液总通道与液体入口相连通,集液总通道与液体出口相连通,分液总通道和集液总通道之间通过分支换热通道相连通;每个分支换热通道内交错布置有折流板,形成蛇形换热流道;换热装置内气体流向和蛇形换热流道的液体流向相反。
[0009] 本实用新型的上述技术方案中,所述折流板设置在微阵列热管板片液侧部分的两侧,两侧的折流板交错布置;气液分隔板上设有横向插槽,微阵列热管液侧部分横向插入液侧换热箱体内,相邻微阵列热管板片之间的液侧部分形成蛇形换热流道。
[0010] 本实用新型的另一技术特征是:液侧换热箱体内设有与微阵列热管板片相对应的竖向插槽,在竖向插槽内装有导热介质,微阵列热管液侧部分伸入所述竖向插槽内,折流板设置在所述竖向插槽的两侧,相邻竖向插槽之间形成蛇形换热流道。
[0011] 本实用新型所述的一种微阵列热管气-液逆流换热装置,其特征在于:多个所述微阵列热管气-液逆流换热装置采用并联或者串联。
[0012] 本实用新型具有以下优点及有益效果:①液侧换热箱体内,采用了多个平行的分支换热通道,使流体在其中单向(与气体流向相反)流动,实现了气体-液体间的逆流换热,提高了换热能力;②液侧箱体内的分支换热通道中增加了折流板,增加了扰动,增大了换热系数;减小了过流面积,减少了流量,从而节省了泵耗;大大增加了肋化系数、增强了换热;适当增加了阻力,实现了各通道的水力平衡;③该换热器整体结构简单,重量轻,体积小,运输和安装很方便,也不需要专业人员现场抽真空充注制冷剂;④提出的两种加工方案实现了快捷方便的组装,并且保证了密封性和安全性;⑤本装置采用模块化结构,便于选型和拼装,适用性广,适合大规模推广使用。
[0013] 总之,本实用新型通过对现有微热管阵列换热器的液体侧换热箱体进行合理巧妙的设计,构成了高效、可靠、简易的逆流换热器,前景广阔。
附图说明
[0014] 图1为微阵列热管气-液逆流换热装置的正视图。
[0015] 图2为微阵列热管气-液逆流换热装置的左视图。
[0016] 图3为微阵列热管气-液逆流换热装置的俯视图。
[0017]图4a为液侧部分设有折流板的微阵列热管板片的结构示意图。
[0018]图4b为液侧部分没有折流板的微阵列热管板片的结构示意图。
[0019] 图5为本实用新型液侧箱体的三维剖视图。
[0020]图6为微阵列热管板片的液侧部分设有折流板的微阵列热管气-液逆流换热装置的组装方式。
[0021]图7为微阵列热管板片的液侧部分没有折流板的微阵列热管气-液逆流换热装置的组装方式。
[0022] 图中:1 一风机;2 —外壳;3 —微阵列热管板片;4 一液侧换热箱体;5 —微阵列热管气侧部分;6 —微阵列热管液侧部分;7 —液体入口 ;8 —液体出口 ;9 一分液总通道;10 一集液总通道;11 一分支换热通道;12 —折流板;13 —气体流向;14 一液体流向;15 —
气液分隔板;16 —竖向插槽;17 —气体流道;19 一气侧换热箱体;20--组微阵列热管板片;21 —液侧换热箱体盖板;22 —横向插槽。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图对本实用新型的原理、结构和具体实施方式做进一步说明。
[0024]图1-3为本实用新型提供的微阵列热管气-液逆流换热装置的结构原理示意图,所谓微阵列热管板片,即微阵列热管板片内部有许多平行阵列的微孔管束,管束内充灌可相变的工质,每个微孔管束两端封闭形成独立的热管单元。热管一端伸入液侧换热箱体内,与液体进行换热;另一端位于空气侧的气流中,与空气换热。由此,微阵列热管板片就成为了气体与液体间接换热的媒介,并保证了液体的密封性,适应具体工艺要求。
[0025] 本实用新型所述的微阵列热管气-液逆流换热装置含有风机1、外壳2、微阵列热管板片3和液侧换热箱体4。微阵列热管板片分为微阵列热管气侧部分5和微阵列热管液侧部分6 ;多个微阵列热管板片3平行固定在外壳内,微阵列热管液侧部分6伸入液侧换热箱体4内,微阵列热管气侧部分5形成气体流道,风机I设置在气体流道的入口或出口 ;所述的液侧换热箱体4包括液体入口 7、液体出口 8、分液总通道9、集液总通道10和平行并列的多个分支换热通道11 ;分液总通道9与液体入口 7相连通,集液总通道10与液体出口8相连通,分液总通道9和集液总通道10之间通过分支换热通道11相连通;每个分支换热通道内两侧交错布置有折流板12,形成蛇形换热流道;换热装置内气体流向13和蛇形换热流道的液体流向14相反。
[0026] 图4a和图4b分别为液侧部分设有折流板和没有折流板的微阵列热管板片的结构示意图。
[0027]图5为本实用新型中的液侧换热箱体三维结构示意图,箱体由分液总通道9、集液总通道10和平行并列的分支换热通道11三大部分组成。液体从液体入口 7进入液侧换热箱体后,先流到分液总通道9,然后平行地流过各个分支换热通道11内的,汇集到集液总通道10,最后从液体出口 8流出液侧换热箱体。分支换热通道11内布置有折流板12。这些折流板同时又是肋片,大大增加了微阵列热管板片6与液体的换热面积,并增强了扰动,提高了换热效率;同时也适当增大了阻力,使得各个分支换热通道内的阻力相对平衡,各个分支分配到的流量大致相同。另外,肋片状的折流结构使得过流面积大大减少,相同流速下可减少流量,节省泵耗。
[0028] 通过液侧换热箱体的独特设计,使得液体在分支换热通道内流动时,总体只有一个液体流向14,这个流向与气侧换热箱体内的气体流向14相反。由此,即可实现气液的逆流换热,大大增加了换热能力,可以节省流量(泵耗)和换热面积(成本),并增大了应用范围(被加热流体的出口温度不一定要低于加热流体的入口温度)。
[0029] 该微阵列热管气-液逆流换热装置有多种加工组装方式。
[0030]图6为微阵列热管板片的液侧部分设有折流板的微阵列热管气-液逆流换热装置的组装方式。图4a是这种组装方式所采用的微阵列热管形式,液侧部分设有折流板。将微阵列热管液侧部分的两侧交错地焊上(或者粘上)折流片,即得到图4a所示形式。并加工好带有横向插槽22的气液分隔板,如图6所示。然后将一组微阵列热管板片从侧面横向插入液侧换热箱体内,相邻微阵列热管板片之间的液侧部分即形成蛇形换热流道。再将液侧换热箱体外壳的另一部分拼上,形成整体。然后对箱体的接缝等位置采用焊接、密封垫等等方式完成密封,各组件采用螺丝等构件固定起来。最后,增加气侧换热箱体的外壳,附上风机,即完成气-液逆流换热装置的整体加工组装。这种加工组装方式的若干步骤可以调换,不影响整体的拼接。另外,液侧换热箱体的具体拼装组件可以有多种结合形式。但是,这些组装方式均满足一个特点:即先将折流板设置在微阵列热管的液侧部分,然后将液侧部分带折流板的微阵列热管板片放入液侧换热箱体,再进行组装和密封。
[0031]图7微阵列热管板片的液侧部分没有折流板的微阵列热管气-液逆流换热装置的组装方式。图4b是这种组装方式所采用的微阵列热管形式,其液侧部分不带折流板。需先加工出如图7所示的外侧带折流板的竖向插槽16,并固定在液侧换热箱体内,相邻两个竖向插槽16之间折流板交错布置,形成蛇形换热流道。具体实施过程中,可先将折流板交错地焊在竖向插槽外侧,并将竖向插槽焊在箱体底板上。然后在液侧换热箱体上部盖上带插孔的气液分隔板,并将微阵列热管液侧部分从上面插入液侧换热箱体,整个过程如图7所示。为保证微阵列热管液侧部分与竖向插槽紧密接触,可以向竖向插槽内加入适量导热介质,导热介质为导热油、石墨粉或金属。最后,将各接缝处密封,加入气侧换热箱体的外壳,附上风扇,就完成了整体的换热装置组装。其中,若干加工组装顺序可以调换,比如可以每拼接一处就进行固定和密封,也可以最后统一固定和密封。
[0032] 加工组装成的微阵列热管气-液逆流换热装置,在具体使用过程中:液侧换热箱体内流动的液体可为水、溶液、醇类或气液相变介质,气体流道内流动的气体可为空气、蒸气或烟气,以用于不同的热交换场合。
[0033]多个所述微阵列热管气-液逆流换热装置可以并联或者串联使用,以满足所需的换热要求。

Claims (4)

1.一种微阵列热管气-液逆流换热装置,包含风机(I)、外壳(2)、微阵列热管板片(3)和液侧换热箱体(4),微阵列热管板片分为微阵列热管气侧部分(5)和微阵列热管液侧部分(6);多个微阵列热管板片(3)平行固定在外壳内,微阵列热管液侧部分(6)伸入液侧换热箱体⑷内,微阵列热管气侧部分(5)形成气体流道,风机⑴设置在气体流道的入口或出口,其特征在于:所述的液侧换热箱体(4)包括液体入口(7)、液体出口(8)、分液总通道(9)、集液总通道(10)和平行并列的多个分支换热通道(11);分液总通道(9)与液体入口(7)相连通,集液总通道(10)与液体出口⑶相连通,分液总通道(9)和集液总通道(10)之间通过分支换热通道(11)相连通;每个分支换热通道(11)内交错布置有折流板(12),形成蛇形换热流道;换热装置内气体流向(13)和蛇形换热流道的液体流向(14)相反。
2.如权利要求1所述的一种微阵列热管气-液逆流换热装置,其特征在于:所述折流板(12)设置在微阵列热管板片液侧部分的两侧,两侧的折流板交错布置;气液分隔板(15)上设有横向插槽(22),微阵列热管液侧部分(6)横向插入液侧换热箱体(4)内,相邻微阵列热管板片之间的液侧部分形成蛇形换热流道。
3.如权利要求1所述的一种微阵列热管气-液逆流换热装置,其特征在于:液侧换热箱体内设有与微阵列热管板片相对应的竖向插槽(16),在竖向插槽内装有导热介质,微阵列热管液侧部分(6)伸入所述竖向插槽内,折流板(12)设置在所述竖向插槽的外侧,相邻两个竖向插槽之间折流板交错布置,形成蛇形换热流道。
4.如权利要求1、2或3所述的一种微阵列热管气-液逆流换热装置,其特征在于:多个所述微阵列热管气-液逆流换热装置采用并联或者串联。
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