CN204902079U - 基于相变板的毛细管自然对流换热器 - Google Patents
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Abstract
本案涉及基于相变板的毛细管自然对流换热器，包括：壳体，其侧面的上下端分别设有上通风口和下通风口；毛细管网栅，其由多根等长的毛细管沿竖直方向并排排列；毛细管网栅与上通风口所在的壳体侧面平行；相变板，其分别贴设于所述上通风口所在的壳体侧面上和该侧面相对的另一侧面上；其中，相变板内部设有波浪形翅片，该波浪形翅片将相变板内部分割为若干个三角柱空腔，每个三角柱空腔内填充有相变体。本案通过对结构的改进，实现了对能量的有效回收；用电低谷时主动蓄冷或蓄热，待用电高峰时再释放出，以达到削峰填谷的作用，降低运行成本；此外，通过对换热器内部结构的调整，增加了相变板蓄能的容量和速率，提高了设备的整体能源利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换热装置，特别是涉及一种基于相变板的毛细管自然对流换热器。
背景技术
基于毛细管的换热装置多用于重力循环式空调装置中，例如，在一个空腔内装配一排毛细管作为换热装置，里面流动有冷媒，用作夏季对空气进行冷却。高温空气通过上进风口进入，经毛细管网栅冷却后的空气在压力差的作用下下降并从下通风口流出。由于经冷却后的空气密度大于热空气密度，在重力作用下下沉到地面并蔓延到全室，在房间下部形成一股冷空气流，该冷空气受热源上升气流的卷吸作用、后续冷空气的推动作用形成类似活塞流的向上单向流动。
这种最早期的重力循环式空调一般只能用于制冷，尽管后续出现了一些通过在毛细管中流动热媒来实现制热的空调模式，但这些模式的空调基本没有成功解决以下问题：换热效率低，能耗高；当流动的空气快速经过毛细管网栅并与之进行换热时，其实大部分能量是被浪费掉的，因为在这么短的时间内根本无法做到最高效的换热，尽管从提高换热速率的角度去改进是十分困难的，但我们完全可以另辟蹊径，从回收被浪费掉的能量的角度去考虑。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于通过对现有毛细管自然对流换热器的结构改进，来实现对因不能及时换热而造成浪费的那部分能量进行回收，并在恰当的时候再释放出来加以利用，从而能够提高对能源的有效利用，实现节能减排的目的。
本实用新型的另一目的在于通过对现有毛细管自然对流换热器的结构改进，来降低空调的运营成本，如能使设备在夜间用电低谷时蓄热，白天用电高峰时散热，在对电网起到削峰填谷作用的同时，也能进一步降低设备的运行成本。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于相变板的毛细管自然对流换热器，包括：
壳体，其由泡沫板围设而成，内部中空，在所述壳体的一个侧面的上下端分别开设有上通风口和下通风口；
毛细管网栅，其位于所述壳体内部，并由多根等长的毛细管沿竖直方向并排排列，且每根毛细管之间留有间距，每根毛细管的端部之间彼此连通；所述毛细管内设有容置液体流动的空腔；所述毛细管网栅与所述上通风口所在的壳体侧面平行；
相变板，其位于所述壳体内部，并分别贴设于所述上通风口所在的壳体侧面上和该侧面相对的另一侧面上；
其中，所述相变板是由铝合金板围设而成的长方体，所述相变板的内部设有波浪形翅片，该波浪形翅片将所述相变板内部分割为若干个三角柱空腔，每个三角柱空腔内填充有相变体。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述波浪形翅片中的翅片夹角均为60°。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述波浪形翅片为波浪形铝合金翅片。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述铝合金板的厚度为0.3～0.7mm。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述铝合金板的厚度为0.4～0.6mm。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述铝合金板的厚度为0.5mm。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述毛细管网栅的长宽比为2∶1。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述每根毛细管之间的间距为5～10mm。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述每根毛细管之间的间距为6～7mm。
优选的是，所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其中，所述毛细管网栅的数量为3～8个，且这些毛细管网栅平行间隔排布，每个毛细管网栅之间间隔2～5cm。
本实用新型的有益效果是：通过对结构的改进，增设相变板，使得其能够实现对能量的充分回收，在制冷时吸收多余的冷量，待用电高峰时再释放出；在制热时吸收多余的热量，待用电高峰时再释放出；或在用电低估时主动蓄冷或蓄热，待用电高峰时再释放出，以达到削峰填谷的作用，降低运行成本；此外，通过对换热器内部结构的调整，增加了相变板蓄能的容量和效率，提高了毛细管网栅的换热效率。
附图说明
图1为本实用新型的基于相变板的毛细管自然对流换热器的结构示意图。
图2为基于相变板的毛细管自然对流换热器中毛细管网栅的侧视图。
图3为基于相变板的毛细管自然对流换热器中相变板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-3所示，本案提供一实施例的基于相变板的毛细管自然对流换热器，包括：
壳体1，其由泡沫板围设而成，内部中空，在壳体1的一个侧面的上下端分别开设有上通风口2和下通风口3；
毛细管网栅4，其位于壳体1内部，并由多根等长的毛细管8沿竖直方向并排排列，且每根毛细管8之间留有间距，每根毛细管8的端部9之间彼此连通，连通的方式不受限定，可通过共同连接一根干管实现连通；毛细管8内设有容置液体流动的空腔，该液体一般是指冷媒或热媒；毛细管网栅4与上通风口2(或下通风口3，因为上通风口2和下通风口3位于同一侧面上)所在的壳体侧面5平行，以保证流动的空气能与毛细管网栅4获得最大的换热面积；
相变板6，其位于壳体1内部，并分别贴设于上通风口2所在的壳体侧面5上和该侧面相对的另一侧面7上，换言之，相变板6与毛细管网栅4平行，且相变板6的位置不能随意设定，它不能设定在毛细管网栅4之间，也不能设定在与毛细管网栅4垂直的侧面上，这是由于上下和左右表面面积较小，毛细管网栅4无论以对流形式还是辐射形式向相变板6换热，该表面上均接收不到多少热量(或冷量)，不利于相变板蓄热(或蓄冷)，若安装在几排毛细管网栅4中间，可保证相变板6的换热面积，但会影响毛细管网栅内部的散热。因此，综合多方面的因素，将相变板6安装在与毛细管网栅4相平行的侧面上，即可以满足设备的蓄热蓄冷要求，又不会影响设备散热。
其中，相变板6是由铝合金板围设而成的长方体，相变板6的内部设有波浪形翅片10，该波浪形翅片10将相变板6内部分割为若干个三角柱空腔11，每个三角柱空腔11内填充有相变体，该相变体可根据实际需要采用蓄热型相变材料或蓄冷型相变材料。翅片可极大的提高相变板的平均导热系数，并且相对于其他的翅片结构，这种翅片结构占用空间小，使该相变板能够更多地填充相变材料。在相变板6的蓄、放热过程中，若忽略接触热阻，则内部波浪形翅片10与上下两侧铝合金板的温度相同。翅片的添加使相变板厚度可看作原厚度的1/3～1/2，即相变板6中相变体的导热系数增大为原来的2～3倍。
在上述实施例中，波浪形翅片10中的翅片夹角可优选均为60°，此时，三角柱空腔11变为等边三角柱空腔。等边三角形的形状更加有利于固定相变板材的形状，使其具有更加出色的结构稳定性。
在上述实施例中，波浪形翅片10优选为波浪形铝合金翅片。采用铝合金翅片可进一步提高相变板6的导热系数，从而实现在不增大相变板体积的前提下，对相变板6的蓄能速率进行改进提高。
在上述实施例中，铝合金板的厚度优选为0.3～0.7mm，更优选为0.4～0.6mm，最优选为0.5mm。铝合金板的厚度将直接影响换热器的应用效果和经济性。若相变板过薄，则设备中的相变材料过少，蓄存热量(或冷量)过小，放热(冷)时间及热流(冷量)不能满足房间耗热量(制冷量)要求，影响设备使用效果；但若相变板过厚，则相变板受到相变材料自身导热系数的影响，板深处温度升高(降低)缓慢，相变时间延长，导致蓄热(蓄冷)时间过长，且体积较大，影响设备整体的经济性。因此，合适的相变板厚度是影响换热器蓄热或蓄冷经济性的关键，板的厚度需要被限定。
在上述实施例中，毛细管网栅4的长宽比优选为2∶1。研究发现，毛细管网栅4的形状对其换热效率有一定的影响，并且综合空气流动的轨迹来看，当毛细管网栅4的长宽比为2∶1时，毛细管网栅4以对流形式或辐射形式向周围空气换热的效率最高。因此，毛细管网栅4的长宽比应被限制。
在上述实施例中，每根毛细管之间的间距优选为5～10mm，更优选为6～7mm。研究发现，毛细管之间的间距也对毛细管网栅的换热效率产生影响，当该间距在5～10mm范围内时，其能获得最高的换热效率和换热速率。若间距过小，则造成自身的散热困难，若间距过大，则导致传热效果不明显，能量损失较大。
在上述实施例中，毛细管网栅4的数量优选为3～8个，且这些毛细管网栅4平行间隔排布，每个毛细管网栅4之间间隔2～5cm。每个毛细管网栅4之间的间隔距离应被限制，因为该间隔距离将直接影响毛细管网栅4作为一个整体的传热效果和换热均匀性，若该间隔距离偏小，则造成毛细管网栅4拥挤，对稍远离毛细管网栅4的一部分空气换热不充分，换热效果不佳；若该间隔距离偏大，则导致两片毛细管网栅4之间的空气未能全部充分的进行换热，导致换热效果的下降。因此，毛细管网栅4的数量和间距作为一个有机整体，共同影响着换热器的换热效果，因此都应被限制。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，包括：
壳体，其由泡沫板围设而成，内部中空，在所述壳体的一个侧面的上下端分别开设有上通风口和下通风口；
毛细管网栅，其位于所述壳体内部，并由多根等长的毛细管沿竖直方向并排排列，且每根毛细管之间留有间距，每根毛细管的端部之间彼此连通；所述毛细管内设有容置液体流动的空腔；所述毛细管网栅与所述上通风口所在的壳体侧面平行；
相变板，其位于所述壳体内部，并分别贴设于所述上通风口所在的壳体侧面上和该侧面相对的另一侧面上；
其中，所述相变板是由铝合金板围设而成的长方体，所述相变板的内部设有波浪形翅片，该波浪形翅片将所述相变板内部分割为若干个三角柱空腔，每个三角柱空腔内填充有相变体。
2.如权利要求1所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述波浪形翅片中的翅片夹角均为60°。
3.如权利要求1所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述波浪形翅片为波浪形铝合金翅片。
4.如权利要求1所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述铝合金板的厚度为0.3～0.7mm。
5.如权利要求4所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述铝合金板的厚度为0.4～0.6mm。
6.如权利要求5所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述铝合金板的厚度为0.5mm。
7.如权利要求1所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述毛细管网栅的长宽比为2∶1。
8.如权利要求1所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述每根毛细管之间的间距为5～10mm。
9.如权利要求8所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述每根毛细管之间的间距为6～7mm。
10.如权利要求1所述的基于相变板的毛细管自然对流换热器，其特征在于，所述毛细管网栅的数量为3～8个，且这些毛细管网栅平行间隔排布，每个毛细管网栅之间间隔2～5cm。
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