CN205783691U - 内置冷热源的气液接触式全热交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内置冷热源的气液接触式全热交换装置，该装置包括：箱体，设置在箱体上的换热盘管，换热盘管采用金属换热管串翅片的结构形式，且翅片采用防腐金属纤维毡制成，表面设置有亲水性纳米涂层；设置在箱体顶部区域的喷淋器；设置在箱体底部区域的溶液槽，及箱体一侧的溶液泵；箱体一侧设置空气入口端，另一侧设置空气出口端，在空气出口端与换热盘管之间设置出风挡液器。该装置涉及空气、溶液和冷水(或热水)三股流体的热质交换过程，可大大增加气液全热交换过程中的有效接触面积，提高溶液与换热盘管内冷却或加热介质之间的传热系数。

Description

内置冷热源的气液接触式全热交换装置

技术领域

本实用新型涉及通风空调领域，特别是涉及一种空调系统中用的内置冷热源的气液接触式全热交换装置。

背景技术

空气湿度对生产生活具有重要影响意义，湿度的控制关系到工业生产能否顺利进行，物资保管的时间和安全，产品的质量等问题。空气湿度过高，常会带来药品、食品、粮食、烟叶等的霉变和腐烂，引起金属生锈，精密仪器等设备的异常，严重影响产品质量，给生产生活带来巨大损失。同时，空气湿度还和人类生产生活密切相关，空气湿度过小，易引起人类皮肤粗糙，静电和感冒病毒的增加等问题；若在潮湿的环境中，则易使关节炎等疾病的发病率大大增高。此外，随着工业生产环境和工艺要求的提高，能源问题日益严重，对空调节能的要求日益迫切，使得传统空调在各方面面临挑战。而基于溶液调湿的温湿度独立控制空调系统是一个较好的解决途径。

溶液调湿是利用空气和易吸湿的盐溶液直接接触进行热湿交换，从而达到空气加湿或除湿的目的。吸湿溶液表面蒸汽压的大小直接影响溶液调湿装置的性能，被处理空气的水蒸气分压力与吸湿溶液的表面蒸汽压之间的压差是水分传递的驱动力。溶液的浓度越大、温度越低，其表面蒸汽压越低，被处理空气所能达到的含湿量越低，即溶液的吸湿能力越强。

溶液调湿空气处理系统一般由除湿装置和再生装置组成，在除湿/再生装置中溶液与空气直接接触进行传热传质过程，除湿装置和再生装置两者的传热传质性能类似，仅是传递的方向相反而已。除湿(再生)装置根据是否自带冷(热)源分为绝热型除湿(再生)装置和内冷(热)型除湿(再生)装置。

目前内冷(热)型除湿(再生)装置热交换效率低的技术问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。对于同样尺寸的内冷(热)型除湿(再生)装置，空气与溶液的有效接触面积以及冷水(热水)与溶液之间的传热系数，是影响空气与溶液之间传热传质效果的关键因数。由于溶液调湿空气处理系统一般采用腐蚀性很强的溴化锂、氯化锂等盐溶液，传统铝、铜翅片制作的换热盘管不能作为溶液调湿用除湿/再生装置。相关文献有报道过采用导热性较好的塑料制品、金属板材来制作除湿/再生装置的换热盘管，但在气液有效接触面积以及冷水(热水)与溶液之间的传热系数方面存在不足，这些不足约束了内冷(热)型除湿(再生)装置的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种内置冷热源的气液接触式全热交换装置，以解决现有技术中全热交换装置热交换效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种内置冷热源的气液接触式全热交换装置，包括：

箱体，

设置在所述箱体上的换热盘管，所述换热盘管包括设置在所述箱体内的翅片和贯穿所述翅片的金属换热管；

设置在所述箱体顶部区域的喷淋器；

设置在所述箱体底部区域的溶液槽，所述溶液槽出口通过管道连接溶液泵进口，所述溶液泵的出口通过溶液循环管路连接所述喷淋器的进口；其中，

所述箱体一侧设置用于向所述换热盘管进空气的空气入口端，所述箱体另一侧设置空气出口端，在所述空气出口端与所述换热盘管之间设置出风挡液器；

所述翅片为防腐金属纤维毡翅片。

进一步的，所述防腐金属纤维毡翅片的表面设置有亲水性纳米涂层。进一步的，所述金属换热管为抗盐溶液腐蚀金属换热管。

进一步的，所述金属换热管通过串翅片的结构安装在所述翅片内。

进一步的，所述金属换热管通过机械胀管工艺固定在所述翅片内；所述金属换热管外设置金属套管。

进一步的，所述出风挡液器为波纹式挡液板。

进一步的，所述出风挡液器采用防腐金属纤维毡制成，并且表面设置有疏水性纳米涂层。

按上述材料和工艺制作的换热盘管，由于其翅片采用金属纤维毡，且表面设置有亲水性纳米涂层，具有耐腐蚀、导热性能好、浸润性能好、比表面积大、表面粗糙度高等特点，可获得高性能的气液有效接触面积、冷(热)水与溶液之间的传热系数。

该内置冷热源的气液接触式全热交换装置包括：箱体，设置在箱体上的换热盘管，换热盘管采用金属换热管串翅片的结构形式，且翅片采用防腐金属纤维毡制成，且表面设置有亲水性纳米涂层；设置在箱体顶部区域的喷淋器；设置在箱体底部区域的溶液槽，溶液槽出口通过管道连接溶液泵进口，溶液泵的出口通过溶液循环管路连接喷淋器的进口；其中，箱体一侧设置用于向换热盘管进空气的空气入口端，箱体另一侧设置空气出口端，在空气出口端与换热盘管之间设置出风挡液器，出风挡液器采用金属纤维毡制作成波纹板式结构，且表面设置有疏水性纳米涂层。该内置冷热源的气液接触式全热交换装置涉及空气、溶液和冷水(或热水)三股流体的热质交换过程，分为空气与溶液的传热传质和溶液与冷水(或热水)的传热两个部分，可大大增加气液全热交换过程中的有效接触面积，提高溶液与换热盘管内冷却或加热介质之间的传热系数，并能有效防止出风飘液现象。

本实用新型专利可应用于有气液直接接触的传热传质场合。其工作原理是：在所述气液直接接触式全热交换装置的工作流程中，存在冷水(或热水)、溶液和空气三股液体，其中溶液从装置顶部喷淋而下，空气从侧面与溶液呈交叉流进入溶液调湿装置，空气与溶液直接接触进行热湿交换后从其对面流出，完成除湿(或加湿)的目的；冷水(或热水)则从装置另一侧面与溶液呈交叉流进入溶液调湿装置，实现对溶液非接触式的冷却(或加热)过程。以除湿过程为例，由于空气除湿过程伴随水蒸气汽化潜热的释放，为抑制或减缓溶液温升导致其除湿能力的下降，该装置可以利用冷水实现对溶液的就近冷却，使得溶液表面蒸汽压处在一个合理的范围内，维持溶液较强的除湿能力。再生装置内置热源的作用与此类似，不再赘述。

附图说明

图1示意性示出了根据本实用新型的实施例中内置冷热源的气液接触式全热交换装置的主视示意图；

图2示意性示出了根据本实用新型的实施例中内置冷热源的气液接触式全热交换装置的左视示意图；

图3示意性示出了根据本实用新型的实施例中内置冷热源的气液接触式全热交换装置的俯视示意图；

图4示意性示出了图1中A向的局部放大示意图；

图5示意性示出了图4中B-B方向的剖视示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-图5所示，该内置冷热源的气液接触式全热交换装置，包括：换热盘管1、喷淋器2、溶液槽3、溶液泵4、溶液循环管路5、出风挡液器6和箱体7，其中换热盘管1由金属换热管11、翅片12和金属套管13等组成。

换热盘管1采用金属换热管11串翅片12的结构形式；喷淋器2设置在箱体7顶部区域；溶液槽2设置在箱体7底部区域，溶液槽2出口通过管道连接溶液泵4进口，溶液泵4的出口通过溶液循环管路5连接喷淋器2的进口；箱体7一侧设置用于向换热盘管1进空气的空气入口端，箱体7另一侧设置空气出口端，在空气出口端与换热盘管1之间设置出风挡液器6。

如图1、图2和图3所示，翅片12为防腐金属纤维毡翅片；防腐金属纤维毡翅片采用防腐金属材料制成，且的表面经亲水性纳米涂层处理。

通过选择防腐金属纤维毡翅片可以大大增加翅片12的亲水面积和表面粗糙度，具有防腐性能的金属材料的例子有如钛、钛合金、含钼的不锈钢、镍铜合金等。本实用新型选用金属铜与稀有金属的合金。当然，本实用新型不限于于此。金属纤维毡的具体制作过程为，通过将防腐金属拉成丝然后制成网，然后烧制，之后泡制化学试剂中进行表面纳米涂层技术处理，制成金属纤维毡。

而且，金属纤维毡结构的翅片，比表面积大。另外，其表面粗糙还能够增强对空气的扰动，提高传热传质交换效率。

如图4和图5所示，金属换热管11为抗盐溶液腐蚀金属换热管；抗盐溶液腐蚀金属换热管11通过机械胀管工艺和金属套管固定在翅片上。

出风挡液器6采用防腐金属纤维毡制作成波纹板式结构，且表面设置有疏水性纳米涂层。

本实用新型实施例可应用于有气液直接接触的传热传质场合，其工作原理是：在气液直接接触式全热交换装置的工作流程中，存在冷水(或热水)、溶液和空气三股液体，其中溶液从装置顶部喷淋而下，空气从侧面与溶液呈交叉流进入溶液调湿装置，空气与溶液直接接触进行热湿交换后从其对面流出，完成除湿(或加湿)的目的；冷水(或热水)则从装置另一侧面与溶液呈交叉流进入溶液调湿装置，实现对溶液非接触式的冷却(或加热)过程。以除湿装置为例，由于空气除湿过程伴随水蒸气汽化潜热的释放，为抑制或减缓溶液温升导致其除湿能力的下降，该装置可以利用冷水实现对溶液的就近冷却，使得溶液表面蒸汽压处在一个合理的范围内，维持溶液较强的除湿能力。再生装置内置热源的作用与此类似，不再赘述。

具体为：

如图2所示，空气与溶液采用叉流的方式，溶液通过溶液泵4从溶液槽3经过溶液循环管路5将浓溶液从换热盘管1上部的喷淋器2喷出，依靠重力作用逐渐由上至下分布于换热盘管1的金属换热管11、翅片12和金属套管13的表面上，然后通过的空气与溶液直接接触进行传热传质过程，最后变稀的溶液从换热盘管1下方流出经箱体7的底部溶液流出口71流入下方的溶液槽3，从而完成对空气进行除湿的目的。

此外，在除湿过程中，空气中水蒸气释放的汽化潜热大部分被溶液吸收，导致溶液的温度升高，为保持溶液在除湿过程中的性能，冷水与溶液的换热过程也采用叉流的方式。如图1所示，通过换热盘管1内的冷水通过金属换热管11、翅片12和金属套管13与溶液间接接触进行显热交换，由冷水带走被溶液吸收的汽化潜热。当对空气进行加湿时，采用稀溶液进行喷淋，换热盘管1内通入热水，空气、溶液和热水的传热传质原理与除湿的过程相同，仅是热质交换的方向相反，故不再赘述。

由图4和图5可知，翅片12通过机械胀管工艺和金属套管13紧固在金属换热管11之上，可有效保证翅片12的强度和相互之间的距离，避免接触热阻的存在，从而使得热质交换过程处于一个较高的水平。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，包括：

箱体(7)，

设置在所述箱体(7)上的换热盘管(1)，所述换热盘管(1)包括设置在所述箱体(7)内的翅片(12)和贯穿所述翅片(12)的金属换热管(11)；

设置在所述箱体(7)顶部区域的喷淋器(2)；

设置在所述箱体(7)底部区域的溶液槽(3)，所述溶液槽(3)出口通过管道连接溶液泵(4)进口，所述溶液泵(4)的出口通过溶液循环管路(5)连接所述喷淋器(2)的进口；其中，

所述箱体(7)一侧设置用于向所述换热盘管(1)进空气的空气入口端，所述箱体(7)另一侧设置空气出口端，在所述空气出口端与所述换热盘管(1)之间设置出风挡液器(6)；

所述翅片(12)为防腐金属纤维毡翅片。

2.根据权利要求1所述的内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，所述防腐金属纤维毡翅片的表面设置有亲水性纳米涂层。

3.根据权利要求1所述的内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，所述金属换热管(11)为抗盐溶液腐蚀金属换热管。

4.根据权利要求3所述的内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，所述金属换热管(11)通过串翅片(12)的结构安装在所述翅片(12)内。

5.根据权利要求4所述的内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，所述金属换热管(11)通过机械胀管工艺固定在所述翅片(12)内；所述金属换热管(11)外设置金属套管(13)。

6.根据权利要求1所述的内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，所述出风挡液器(6)为波纹式挡液板。

7.根据权利要求6所述的内置冷热源的气液接触式全热交换装置，其特征在于，所述出风挡液器(6)采用防腐金属纤维毡制成，并且表面设置有疏水性纳米涂层。