CN207622587U - 气液热交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气液热交换装置，包括：第一布液器、第二布液器和连接在第一布液器和第二布液器两端的换热组件。第一布液器设有进液端口、多根间隔设置的第一支均流器以及连接在第一支均流器两端的第一主均流器；第一主均流器与第一支均流器内部还设有用于均匀分流液体的均流板。第二布液器设有出液端口和多根间隔设置的第二支均流器；换热组件包括：多个阵列分布的翅片管；每个翅片管包括：导液管和多块连接导液管且以导液管为轴向外辐射的散热片；散热片的延伸方向与导液管的延伸方向一致。上述气液热交换装置，延长单位体积气体在换热组件中的行程和时间，从而增加气体和液体的热交换的时间和行程，达到提升热交换效率的目的。

Description

气液热交换装置

技术领域

本实用新型涉及热交换器技术领域，特别是涉及一种气液热交换装置，应用在对热交换效率要求较高的场合，例如中央空调的节能改造、数据中心的高效冷却设备等。

背景技术

热交换器是一种用于实现两种媒介之间的热量传递的设备。而气液热交换器则用于实现气体与液体之间的热量传递的设备，其常用于液体散热或者空气制冷，例如空调表冷气、汽车散热水箱、高温液体冷却、化工行业气液交换、节能领域的热回收等。而传统的气液热交换装置存在的问题在于，气体与液体的热交换的时间和行程不足，导致热交换效率不高。同时，气体和液体在设备内部分布的均匀度决定了热交换的效率高低，因此要提高气液交换器的效率就要设计高效的布水装置和气流通道。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种气液热交换装置，其利用高效布液结构，使得气体和液体通过内部压力差带来的流动实现最大程度的均匀分布，并且具有风阻小、换热面积大、气体与液体的热交换的时间和行程长、气体和液体采用逆流热交换方式等优点，达到提升热交换效率的目的。

一种气液热交换装置，包括：

第一布液器；第一布液器设有进液端口、多根间隔设置的第一支均流器以及连接在第一支均流器两端的第一主均流器；进液端口通过第一主均流器连通第一支均流器；相邻两根第一支均流器之间的间隙为出气间隙；所述第一主均流器和第一支均流器内部均设置有用于均匀分流液体的均流板第二布液器；第二布液器设有出液端口、多根间隔设置的第二支均流器以及连接在第二支均流器两端的第二主均流器；出液端口通过第二主均流器连通第二支均流器；相邻两根第二支均流器之间的间隙为进气间隙；以及

连接在第一布液器和第二布液器之间的换热组件；换热组件包括：多个均匀阵列分布的翅片管；每个翅片管包括：导液管和多块连接导液管且以导液管为轴向外辐射的散热片；导液管的一端连通第一支均流器；导液管的另一端连通第二支均流器；散热片的延伸方向与导液管的延伸方向一致；相邻两个翅片管的外轮廓边紧靠设置。

上述气液热交换装置，使用时，液体从第一布液器的进液端口进入，然后进入到第一主均流器中，然后通过其内部的均流板进行均匀分流后再分流到各个第一支均流器，通过第一支均流器内部设置的均流板再次分流后进入到换热组件的翅片管中，液体通过翅片管上的导液管流向第二布液器，最后通过第二支均流器汇流到出液端口排出。而气体从第二布液器的进气间隙中进入，经过翅片管后从第一布液器的出气间隙排出，其构成了液体流向与气体流向相逆的结构，并且气体在顺着翅片管上的散热片的延伸方向流通时，通过散热片与导液管中的液体进行热交换，再者散热片与导液管的延伸方向一致，能够降低气体流通时所遭受的阻力，降低气体流动的能量损失。此外，散热片为多块并且以导液管为轴向外辐射设置，使得每个翅片管都能提供较大的热交换面积，并且气体被散热片分流，不仅增加气体与翅片管的接触面，还减小了气体在换热组件上单位面积的流通量，延长单位体积气体在换热组件中的行程和时间，从而增加气体和液体的热交换的时间和行程，另外，翅片管均匀阵列分布，使得气体和液体流通时更加均匀。而且相邻两个所述翅片管的外轮廓边紧靠设置，使得气体与散热片的接触面积更大，达到提升热交换效率的目的。

在其中一个实施例中，相邻两个所述翅片管上相靠近的所述散热片之间相互错位。

在其中一个实施例中，第一布液器还设有连接在第一主均流器端部的分流侧管；分流侧管与第一主均流器两端相互连通；进液端口连接在分流侧管上。

在其中一个实施例中，均流板为孔板。

在其中一个实施例中，均流板为百叶形状排布的导向片。

在其中一个实施例中，散热片沿导液管的径向方向的截面为直片形或弯曲形。

在其中一个实施例中，翅片管的沿导液管的径向方向的截面的外轮廓为三角形或平行四边形或平行六边形。

在其中一个实施例中，散热片设有分支部。

在其中一个实施例中，第二支均流器的垂直于长度方向的截面为朝背离换热组件凸伸的子弹头形状。

在其中一个实施例中，第二支均流器的垂直于长度方向的截面为朝背离换热组件凸伸的三角形。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施方式的气液热交换装置的示意图；

图2为图1所示的气液热交换装置的俯视示意图；

图3为图1所示的气液热交换装置的侧面示意图；

图4为图1所示的气液热交换装置中的翅片管的示意图；

图5为图1所示的翅片管沿导液管的径向方向所截取的截面示意图；

图6为图2所示的气液热交换装置中的A局部的放大示意图；

图7为图5所示的翅片管中的散热片的其他实施方式之一的截面示意图；

图8为图5所示的翅片管中的散热片的其他实施方式之二的截面示意图；

图9为图5所示的翅片管中的散热片的其他实施方式之三的截面示意图；

图10为图5所示的翅片管中的散热片的其他实施方式之四的截面示意图；

图11为图1所示的气液热交换装置的工作原理图；

图12为图1所示的气液热交换装置中的第一布液器的一种实施方式的半剖视图；

图13为图12中的B局部的放大示意图；

图14为图1所示的气液热交换装置中的第一布液器的另一种实施方式的半剖视图；

图15为图14中的C局部的放大示意图；

图16为图1所示的气液热交换装置中的第二布液器的一种实施方式的半剖视图；

图17为图1所示的气液热交换装置中的第二布液器的另一种实施方式的半剖视图；

图18为本实用新型的另一种实施方式中的气液热交换装置的示意图；

附图中各标号的含义为：

10-气液热交换装置；

20-第一布液器，21-进液端口，22-第一支均流器，23-第一主均流器，24- 分流侧管，25-孔板，26-导向片；

30-第二布液器，31-出液端口，32-第二支均流器，33-第二主均流器；

40-换热组件，41-翅片管，42-导液管，(43，43a，43b，43c，43d)-散热片。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

参见图1至图17，为本实用新型的一种较佳的实施方式的气液热交换装置 10的示意图。

如图1至图3所示，该气液热交换装置10包括：第一布液器20、平行于第一布液器20设置的第二布液器30、以及连接在第一布液器20与第二布液器30 之间的换热组件40。其中，第一布液器20用于引入液体和对液体进行分流，并且作为气体的排出端口使用。第二布液器30用于汇集液体和将液体排出，并且作为气体的输入端口使用。换热组件40用于将液体从第一布液器20导流至第二布液器30，并且将气体从第二布液器30导流至第一布液器20，还作为气体与液体的热交换的主要场所使用。各部件的结构说明如下：

该第一布液器20整体为长方体结构设置，其设有两个进液端口21、七根间隔设置的第一支均流器22、以及连接在第一支均流器22两端的第一主均流器 23。第一主均流器23与第一支均流器22内部均设置有用于均匀分流液体的均流板。两个进液端口21分别设置在每根第一支均流器22的两端。每个进液端口21通过一根第一主均流器23连接到第一支均流器22的一端并且与第一支均流器22连通。在其他实施例中，进液端口21的数量为一个，又或者是多个并且均匀分布在第一布液器20的周缘。第一支均流器22为中空管并且均匀间隔排开，相邻两根第一支均流器22之间的间隙为出气间隙。

该第二布液器30整体为与第一布液器20对应的长方体结构设置，其设有两个出液端口31和七根间隔设置的第二支均流器32。两个出液端口31分别设置在每根第二支均流器32的两端。每个出液端口31通过一根第二主均流器33 连接到第二支均流器32的一端并且与第二支均流器32连通。在其他实施例中，出液端口31的数量为一个，又或者是多个并且均匀分布在第二布液器30的周缘。第二支均流器32为中空管并且均匀间隔排开，相邻两根第二支均流器32 之间的间隙为进气间隙。在本实施例中，第二支均流器32和第一支均流器22为正对平行设置。

该换热组件40包括：八十四个以12*7均匀阵列分布的翅片管41。相邻两个翅片管41的外轮廓边紧靠设置(需要说明的是，为了更清楚地展示翅片管41 的结构和布局，在本实用新型的附图中的翅片管41之间设置了一定的间距，而实际上本实施例中的相邻两个翅片管41的外轮廓是相互紧靠的，其能让气流更多地与翅片管41接触以提高热交换的效率)。如图4和图5所示，每个翅片管 41的沿导液管42的径向方向的截面的外轮廓为方形。每个翅片管41包括：导液管42和十六块连接导液管42且以导液管42为轴向外辐射的散热片43。导液管42的一端连通第一支均流器22，导液管42的另一端连通第二支均流器32。散热片43的延伸方向与导液管42的延伸方向一致。在本实施例中，导液管42 垂直连接于第一支均流器22和第二支均流器32之间，并且散热片43沿导液管 42的径向方向的截面为直片形。翅片管41上的散热片41为不对称结构设置，即从散热片41的宽度和角度上综合考虑是不对称的。并且，如图6所示，相邻两个翅片管41的外轮廓边紧靠设置，且相邻两个翅片管41上相靠近的散热片 43之间相互错位，使得在散热片43之间形成的风道能够相互连通，有效地降低风阻。而在其他实施例中，散热片43为沿导液管42的径向方向的截面为弯曲形，例如，如图7所示，在散热片43a的中间区域设有弧形凸起部。又或者是，如图8所示，在散热片43b的中间区域设有三角形凸起部。又或者是，如图9 所示，在散热片43c中设有凹凸形的弯折部。此外，散热片43还可以设有分支部，例如，如图10所示，散热片43d设有朝向两侧延伸的分叉端。此外，每个翅片管41上的散热片43数量也可以根据需要调整。此外，在其他实施例中，翅片管41沿导液管42的径向方向的截面的外轮廓形状也可以是其他类型的平行四边形结构，例如菱形，又或者是其他类型的多边形，例如，三角形或平行六边形等。此外，翅片管41的截面的外轮廓也可以各不相同。当需相邻的翅片管41之间相互紧凑拼接时，则可以做成各种形状互补的外轮廓外形。此外相邻两个翅片管41之间也可以预留一定的间隔，以降低气体流动时的阻力。

工作原理说明：

如图11所示(由于翅片管41之间的外轮廓为紧靠设置，导致附图会不清楚，为了便于看清结构，在图11中的翅片管41为间隔分布设置，其仅为了便于看清，在实际结构图中，相邻的翅片管41之间是外轮廓相互紧靠的，下文中的图12也是同理)，液体从第一布液器20两侧的进液端口21进入到第一主均流器23中，再通过第一主均流器23内部设置的均流板进行均匀分流，使得液体均匀地进入到第一支均流器22中，再通过第一支均流器22内部设置的均流板使得液体能够均匀地流入到翅片管41的导液管42中。液体顺着导液管42汇流到第二布液器30的第二支均流器32中并且顺着第二支均流器32向第二布液器30两侧的排液端口流出。气体从第二布液器30的下方，垂直地从相邻两根第二支均流器32之间的进气间隙中进入。翅片管41上的散热片43之间形成用于供气体流通的导风槽，并且这些导风槽与导液管42平行，气体顺着这些导风槽流向第一布液器20，并且从相邻两根第一支均流器22之间的出气间隙中往上方排出(在其他实施例中，也可以将该气液热交换装置10颠倒过来，让气体从上往下走，而液体从下往上走)。液体在翅片管41中的流向与气体在翅片管41 外的流向相反，两者以逆流的方式借由翅片管41进行热量传递。需要说明的是，翅片管41的数量可以在纵向或/和者横向方向进行布局延伸，进一步提升气液热交换装置10的处理能力和换热效率。翅片管41上的数量可以根据需求进行增加或者减少。每个翅片管41上的散热片43的数量也可以根据需求进行增加或者减少。此外，在本实施中的翅片管41相对于第一布液器20和第二布液器30 是均匀分布的，其不管在液体还是气体的分流上，都能起到均匀分流的作用，有利于提升换热效率。当然，也不排除在一些实施例中，翅片管41为非均匀分布的。在实际应用中，该气液热交换器10可以通过与风机、外壳等部件组合成液体或者气体冷却装置。例如，设置上下两端开口的外壳，其中，上端开口为出风口，下端开口为进风口，然后将风机安装在外壳的出风口处，将气液热交换器10安装在外壳内腔，在风机的驱动下，外部的气体从下往上走，而气液热交换器10中的液体则从上往下走，利用外部气体对气液热交换器10中的液体进行热交换以降温，其作为液体冷却装置使用，例如封闭式冷却塔。又例如，设置上下两端开口的外壳，其中，上端开口为进风口，下端开口为出风口，然后将风机安装在外壳的出风口处，将气液热交换器10安装在外壳内腔，在风机的驱动下，外部的气体从上往下走，此时，相比于上述的液体冷却装置而言，需要将气液热交换器10颠倒过来放置使用，使得气液热交换器10中的液体则从下往上走，利用气液热交换器10中的液体对流通的气体进行热交换以降温，其作为气体冷却装置使用，例如末端空调、空调室内机、冷冻水精密空调等。

如图12至图15所示，该均流板可以为孔板25或百叶形状排布的导向片26。本实用新型实施例中，均流板设置在第一支均流器22和第一主均流器23内部，用于均匀分流经过第一支均流器22和第一主均流器23中的液体。如图12或图 14，均流板是设置在第一支均流器22内部，液体通过孔板25上的分流孔或百叶形状排布的导向片26所形成的导槽进入到换热组件40中，实现液体的均匀分流。

如图16和图17所示，为了降低进气时的风阻，第二支均流器32的垂直于长度方向的截面为朝背离换热组件40凸伸的子弹头形状或者三角形，通该设计，使得进气间隙的入口处宽度相对于其出口处宽度更大，气体进入时所遭受的阻力更小。

此外，第一布液器20、第二布液器30和换热组件40的材质可以是金属或者塑胶，又或者其他种类的无机合成材料、有机合成材料等。

上述气液热交换装置10，使用时，液体从第一布液器20的进液端口21进入，然后进入到第一主均流器23中，然后通过其内部设置的均流板进行均匀分流后再分流到各个第一支均流器22，通过第一支均流器22再次通过其内部设置均流板分流后进入到换热组件40的翅片管41中，液体通过翅片管41上的导液管42流向第二布液器30，最后通过第二支均流器32汇流到出液端口31排出。而气体从第二布液器30的进气间隙中进入，经过翅片管41后从第一布液器20 的出气间隙排出，其构成了液体流向与气体流向相逆的结构，并且气体在顺着翅片管41上的散热片43的延伸方向流通时，通过散热片43与导液管42中的液体进行热交换，再者散热片43与导液管42的延伸方向一致，能够降低气体流通时所遭受的阻力，降低气体流动的能量损失。此外，散热片43为多块并且以导液管42为轴向外辐射设置，使得每个翅片管41都能提供较大的热交换面积，并且气体被散热片43分流，不仅增加气体与翅片管41的接触面，还减小了气体在换热组件40上单位面积的流通量，延长单位体积气体在换热组件40 中的行程和时间，从而增加气体和液体的热交换的时间和行程，另外，翅片管 41均匀阵列分布，使得气体和液体流通时更加均匀。而且相邻两个所述翅片管 41的外轮廓边紧靠设置，使得气体与散热片的接触面积更大，达到提升热交换效率的目的。

在其他实施例中，如图18所示，第一布液器20还设有连接在第一主均流器23端部的分流侧管24。分流侧管24与第一主均流器23之间相互连通。进液端口21连接在分流侧管24上。液体从进液端口21进入到分流侧管24上分从两股液流，之后再从均流板后再分别进入到第一主均流器23的两端。此外，第二布液器30中也可以参照第一布液器20来设置均流板和分流侧管。而对于风阻问题，类似地，第一支均流器22的垂直于长度方向的截面可以为朝正向换热组件40凸伸的子弹头形状或者三角形，通该设计，使得出气间隙的入口处宽度相对于其出口处宽度更大，气体出去时所遭受的阻力更小。

在本实用新型的其他实施例中换热器可以采用包含m(m为大于1的整数) 根支均流器，每个支均流器上连接n(n为大于1的整数)个翅片管，一共m*n 个翅片管呈阵列分布的结构；具体的m和n的取值可以按照实际情况进行取舍，只要能达到冷却效果且方便安装容易加工即可。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气液热交换装置，其特征在于，包括：

第一布液器；所述第一布液器设有进液端口、多根间隔设置的第一支均流器以及连接在所述第一支均流器两端的第一主均流器；所述进液端口通过所述第一主均流器连通所述第一支均流器；相邻两根所述第一支均流器之间的间隙为出气间隙；所述第一主均流器和第一支均流器内部均设置有用于均匀分流液体的均流板；

第二布液器；所述第二布液器设有出液端口、多根间隔设置的第二支均流器以及连接在所述第二支均流器两端的第二主均流器；所述出液端口通过所述第二主均流器连通所述第二支均流器；相邻两根所述第二支均流器之间的间隙为进气间隙；以及

连接在所述第一布液器和所述第二布液器之间的换热组件；所述换热组件包括：多个均匀阵列分布的翅片管；每个所述翅片管包括：导液管和多块连接所述导液管且以所述导液管为轴向外辐射的散热片；所述导液管的一端连通所述第一支均流器；所述导液管的另一端连通所述第二支均流器；所述散热片的延伸方向与所述导液管的延伸方向一致；相邻两个所述翅片管的外轮廓边紧靠设置。

2.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，相邻两个所述翅片管上相靠近的所述散热片之间相互错位。

3.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述第一布液器还设有连接在所述第一主均流器端部的分流侧管；所述分流侧管与所述第一主均流器两端相互连通；所述进液端口连接在所述分流侧管上。

4.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述均流板为孔板。

5.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述均流板为百叶形状排布的导向片。

6.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述散热片沿所述导液管的径向方向的截面为直片形或者弯曲形。

7.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述散热片设有分支部。

8.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述翅片管的沿所述导液管的径向方向的截面的外轮廓为三角形或平行四边形或平行六边形。

9.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述第二支均流器的垂直于长度方向的截面为朝背离所述换热组件凸伸的子弹头形状。

10.根据权利要求1所述的气液热交换装置，其特征在于，所述第二支均流器的垂直于长度方向的截面为朝背离所述换热组件凸伸的三角形。