CN207688702U - 组合式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式换热器。所述组合式换热器包括第一换热器及第二换热器，所述第一换热器包括第一蒸发管、第一冷凝管、多个第一扁管及多个第一翅片，第一蒸发管及所述第一冷凝管均与所述第二换热器连通，多个所述第一扁管依次间隔设置，且各所述第一扁管的两端分别与所述第一蒸发管及所述第一冷凝管连通，各所述第一翅片设于两个相邻的所述第一扁管之间，其中，所述第一扁管内存储有预设量的相变流体。本实用新型提供的组合式换热器能够实现远距离的热量传输，且传热效率高、能耗小。

Description

组合式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器设备技术领域，尤其涉及一种组合式换热器。

背景技术

随着科技进步以及文明的发展，人们生活水平日益提高，对居住环境和工作环境要求也有所提高，能源消耗也进一步上升，对环境带来压力也是非常大的，降耗节能也显得日益重要了。

倡导利用新能源，挖掘低品位热能利用价值首当其冲，低品位热能利用关键是技术，靠温差传热来加强低温热能利用显得十分困难，而采用相变传热方式低温热能利用价值就凸显出来了，热管就是非常典型的相变传热技术，小温差获热利用技术非热管莫属，时至今日相变传热技术发展了多种方式，就热管技术方案就数不胜数了，当今的均热板技术也开始方显英雄本色，其应用范围也逐渐从芯片散热领域扩大到其它领域。

相关技术中，采用平行流换热器难以实现低品位热能利用，现行平行流换热器扁管相互平行，多组扁管通过集管相互连接起来，集管与扁管是相互垂直的，平行流换热器的多组扁管通过集管形成来回窜接形成多个流程，然而，这种多流程结构不便于远距离热输运。而且，会使压降增大，增加循环泵电耗功率，也影响到流量和换热效率。

因此，有必要提供一种新的组合式换热器，且第一换热器中的扁管采用上下布置，多个扁管两头采用相互平行的蒸发管与冷凝管连接起来，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种组合式换热器，旨在解决现有换热器不便于远距离热输运、不便于小温差换热来获取低品位热能的利用、换热效率低且能耗大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的组合式换热器包括第一换热器及第二换热器，所述第一换热器包括第一蒸发管、第一冷凝管、多个第一扁管及多个第一翅片，第一蒸发管及所述第一冷凝管均与所述第二换热器连通，多个所述第一扁管依次间隔设置，且各所述第一扁管的两端分别与所述第一蒸发管及所述第一冷凝管连通，各所述第一翅片设于两个相邻的所述第一扁管之间，其中，所述第一扁管内存储有预设量的相变流体。

优选地，所述第一蒸发管包括左蒸发管及右蒸发管，所述左蒸发管及所述右蒸发管均与所述第二换热器连通，所述第一扁管包括左扁管及右扁管，所述左扁管的两端分别与所述左蒸发管及所述第一冷凝管连通，所述右扁管分别与所述右蒸发管及所述第一冷凝管连通。

优选地，所述第一换热器还包括第一连接管及第二连接管，所述左蒸发管通过所述第一连接管与所述第二换热器连通，所述右蒸发管通过所述第二连接管与所述第二换热器连通。

优选地，所述左扁管与所述右扁管呈“V”字型。

优选地，所述第二换热器为间壁容积式换热器。

优选地，所述第二换热器包括换热器本体、传热翅片及导热基座，所述传热翅片自所述换热器本体内伸出，所述导热基座与所述传热翅片连接。

优选地，所述导热基座的中轴线与所述第二换热器的中轴线垂直。

优选地，所述导热基座的中轴线与所述第二换热器的中轴线位于同一条直线。

优选地，所述第二换热器包括第二蒸发管、第二冷凝管、多个第二扁管及多个第二翅片，所述第二蒸发管与所述第一蒸发管连通，所述第二冷凝管与所述第一冷凝管连通，多个所述第二扁管依次间隔设置，且各所述第二扁管的两端分别与所述第二蒸发管及所述第二冷凝管连通，各所述第二翅片设于两个相邻的所述第二扁管之间，其中，所述第二扁管内存储有所述相变流体。

优选地，所述组合式换热器还包括加热装置，所述加热装置设于所述第一冷凝管内。

本实用新型提供的组合式换热器中，两个相邻的第一翅片之间能够通过冷流体或热流体，第二换热器能够通过热流体或冷流体。

当两个第一翅片之间通入热流体，第二换热器通入冷流体时，第一扁管中的下部及冷凝管相变流体为液态，吸收第一翅片传导的热流体的热量，热流体的温度下降，液态的相变流体吸热而蒸发，变为气态的相变流体，依次流过第一扁管、蒸发管及第二换热器，通过第二换热器的冷流体吸收气态的相变流体的潜热，冷流体的温度升高，气态的相变流体放热冷凝成液态的相变流体，并自第二换热器流回冷凝管，从而以相变流体为热交换介质，实现冷流体与热流体的热量交换，该种方式能够实现远距离的热量输送，传热温差量小，且换热效率高、所需消耗的电能少。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的组合式换热器的第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的组合式换热器的第二实施例的结构示意图；

图3为本实用新型提供的组合式换热器的第三实施例的结构示意图；

图4为本实用新型提供的组合式换热器的第四实施例的结构示意图；

图5为本实用新型提供的组合式换热器的第五实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种组合式换热器。

第一实施例

请参照图1，在实施例中，组合式换热器100包括第一换热器1及第二换热器2，所述第一换热器1包括第一蒸发管11、第一冷凝管12、多个第一扁管13及多个第一翅片14，第一蒸发管11及所述第一冷凝管12均与所述第二换热器2连通，第一蒸发管11及所述第一冷凝管12相互平行，且第一蒸发管11在上面，第一冷凝管12在下面，多个所述第一扁管13依次间隔设置，且各所述第一扁管13的两端分别与所述第一蒸发管11及所述第一冷凝管12连通，各所述第一翅片14设于两个相邻的所述第一扁管13之间，其中，所述第一扁管13内存储有预设量的相变流体。

本实用新型提供的组合式换热器中，热流体和冷流体分别是在第一换热器和第二换热器里流通，它们不直接接触换热，它们是间接地通过相变流体以相变方式实现远距离换热，两个相邻的第一翅片14之间能够通过冷流体或热流体，第二换热器2能够通过热流体或冷流体。当两个第一翅片14之间通入热流体，第二换热器2通入冷流体时，第一扁管13中的相变流体呈液态，吸收第一翅片14传导的热流体的热量，热流体的温度下降，液态的相变流体吸热蒸发，变为气态的相变流体，依次流过第一扁管13、蒸发管及第二换热器2，通过第二换热器2的冷流体吸收气态的相变流体的热量，冷流体的温度升高，气态的相变流体放热冷凝成液态的相变流体，并自第二换热器2流回冷凝管，从而以相变流体为热交换介质，实现冷流体与热流体的热量交换，该种方式能够实现远距离的热量输送，且换热效率高、所需消耗的电能少。

本实施例中，第二换热器2为间壁容积式换热器，所述间壁容积式换热器可以为板式换热器、管壳式换热器、套管式换热器以及其它特殊容积式换热器。两个相邻的第一翅片14之间形成有第一流动通道，所述第一流动通道可以用于通过热流体，所述第二换热器2上设有第二流动通道，所述第二流动通道可以用于通过冷流体。

所述组合式换热器100还包括加热装置3，所述加热装置3设于所述第一冷凝管12内。可用于低温环境中出现结霜情况时给相变流体升温来融化换热器外表面的霜。本实施例中，所述加热装置3为电加热棒。当此装置在较冷空气环境下，该换热器翅片表面就会结霜，此时，加热装置3可以开始工作直接加热相变流体，相变流体获热就升温，使霜的根部开始融化，有部分霜尚未全部融化就从换热器跌落下来，这比现行反向运行化霜更直接，化霜速度会更快更节能。

本实施例中的组合式换热器100可以适合用作中央空调末端以及用作表冷器、散热器。

第二实施例

请参阅图2，基于第一实施例，本实施例提供的组合式换热器200的不同之处在于，所述第一蒸发管11包括左蒸发管111及右蒸发管112，所述左蒸发管111及所述右蒸发管112均与所述第二换热器2连通，所述第一扁管13包括左扁管131及右扁管132，形成左右两个扁管簇，各簇扁管之间均置有第一翅片14，所述左扁管131的两端分别与所述左蒸发管111及所述第一冷凝管12连通，所述右扁管132分别与所述右蒸发管112及所述第一冷凝管12连通，从而增加蒸发管的蒸发通道，便于第一换热器1通入热流体时的能量输送。

所述第一换热器1还包括第一连接管15及第二连接管16，所述左蒸发管111通过所述第一连接管15与所述第二换热器2连通，所述右蒸发管112通过所述第二连接管16与所述第二换热器2连通，从而优化所述第一换热器1的结构。

本实施例中，所述左扁管131及所属的第一翅片14与所述右扁管132及所属的第一翅片14呈“V”字型，从而便于所述第一扁管13的稳定安装。作为本实施例的一种优选的方式，容积间壁式换热器的换热流体进口可以通过法兰及管道连接至循环泵。

本实施例中的组合式散热器200可以适合用于大型冷凝冷却装置及中央空调的热源塔。

第三实施例

请参阅图3，基于第一实施例，本实施例提供的组合式换热器300的不同之处在于，所述第二换热器2包括换热器本体21、传热翅片22及导热基座23，所述传热翅片22自所述换热器本体21内伸出，所述导热基座23与所述传热翅片22连接，所述导热基座23与需要散热的装置连接，从而便于对固体式装置进行散热，例如，芯片。

本实施例中，所述导热基座23的中轴线与所述第二换热器2的中轴线位于同一条直线，从而便于芯片水平布置时的散热。

第四实施例

请参阅图4，本实施例提供的组合式换热器400与第三实施例的区别在于，所述导热基座23的中轴线与所述传热翅片22的中轴线垂直，从而便于芯片垂直时的散热。

第五实施例

请参阅图5，本实施例提供的组合式换热器500与第一实施例的不同之处在于，所述第二换热器2的结构与所述第一换热器1的结构相同，所述第二换热器2包括第二蒸发管24、第二冷凝管25、多个第二扁管26及多个第二翅片27，所述第二蒸发管24与所述第一蒸发管11连通，所述第二冷凝管25与所述第一冷凝管12连通，多个所述第二扁管26依次间隔设置，且各所述第二扁管26的两端分别与所述第二蒸发管24及所述第二冷凝管25连通，各所述第二翅片27设于两个相邻的所述第二扁管26之间，其中，所述第二扁管26内存储有所述相变流体，从而更一步的简化了所述组合式换热器500的结构。

可以理解，当然与扁管相连的蒸发管及冷凝管都会有相同的相变流体存在，相变流体在此空间里是以气相与液相两相形态存在的，而空气是被排出此空间的。

本实施例中，所述第二换热器2还包括第三连接管28及第四连接管29，所述第一蒸发管11与所述第二蒸发管24通过所述第三连接管28连通，所述第一冷凝管12与所述第二冷凝管25通所述第四连接管29连通。本实施例提供的组合式换热器500可以适用于新风装置及余热利用。

本实用新型专利属于复合相变换热装置一种专门利用扁管及配备的翅片与空气进行热量交换，其诸多扁管并列成簇，换热面积并列为主其热阻较小，相变流体循环阻力也小，冷凝蒸发循环速度快，温度反应灵敏，哪怕0.1℃温差相变流体都会有所反应，特适合温湿度严格要求的环境，也适合小温差就有所反应的应用场景，如果用作中央空调末端其冬季采暖提供35℃就足够了，它会吹出20℃以上的暖风，它的端差会在10℃以内，而不像现行的风机盘管其端差至少是16℃以上；夏季制冷空调只需要提供16℃冷媒水，就会吹出24℃的凉爽的冷风。该技术实施对建筑节能减排意义重大。

本实用新型专利借助于现有微通道平行流换热器成熟制作工艺，采用多孔扁管竖立放置，扁管之间置有翅片，所有扁管上端采用蒸发管连接起来，所有扁管下端采用冷凝管连接起来，这和现行的平行流换热器不一样，现行平行流微通道换热器集管垂直于地面，扁管水平放置，同样扁管之间置有翅片，且多组扁管通过集管形成来回窜接形成多个流程，这种多流程结构会使压降增大，增加循环泵电耗功率，也影响到流量和换热效率。

本技术方案与现行复合相变技术有着异曲同工之效，是对现行复合相变技术一个升级和应用范围的拓展，在现行复合相变换热技术已在锅炉余热利用得到很好体现，其换热器壁面温度均匀可以得到很好控制，可有效防止低温腐蚀。

现行复合相变换热技术与热管在形式上与热管相似，但在换热机理、结构和性能等方面有本质不同：

1.采用强大的微细尺度复合相变强化换热机理；热管仅为普通的液膜蒸发；

2.无热管固有的沸腾、挟带、毛细管力等诸多传热极限；

3.无热管大功率散热时的高接触热阻与导热热阻以及装置笨重复杂问题；

4.无热管启动与工作稳定性方面的问题；

5.同等温度下的单位面积取热能力比热管高出约100倍，且系统简洁、轻巧和紧凑。

五、 技术优势与特点

1.取热能力强

目前，系统最大取热热流密度达到400W/cm²，相变换热系数高达10⁶W/(m²*℃)数量级，比强制水冷高3个数量级，单位面积取热能力比水冷高出1000倍，比热管高出约100倍。

2.温度控制能力出色

可按用户要求控制器件温度至任意所需范围；实现小于1℃的温度波动。

3.集中热处理模式

可建立集成式散热系统从分散的各个热源取热，并集中进行热处理或余热利用。

4.远距离的热输运和散热

系统在无动力的情况下，可实现距离100米以外的大功率热量输运和散热。

5.无功耗冷却、高效节能、节材

无需水泵等外来动力，极大降低冷却所需能耗。尤其对于大功率电力设备冷却，有如下显著经济和节能效果：

可省去冷却水处理装置及所耗电能；

可省去大功率水泵及所耗电能；

可省去大功率风扇及所耗电能；

可省去取热用体积笨重铝锭；

可大幅度节省冷却水流量；

可大幅度提高电力电子器件的节能效果。

6.高效率余热利用

取热与放热热阻极小，等温性高，相变模式热输运功率大且距离长，是一种新型高效的余热利用方法。

7.可靠性高

鉴于复合相变技术的诸多优势，再结合现行平行流扁管耐压高效低成本的优势，本技术方案是这样实现的：

采用一组多孔扁管垂直地面等距离放置，扁管之间有换热翅片，所有扁管上端采用蒸发管联通起来，所有扁管下端采用冷凝管联通起来，扁管表面与翅片一起与空气接触，扁管内部流通的中间介质相变流体通过冷凝与蒸发与其外部空气进行热量交换，当用作蒸发器时，其冷凝管内部液态相变流体蒸发吸收空气潜热蒸发沿扁管的孔洞上升至蒸发管内，再沿蒸发管进入其耦合的容积式间壁换热器内与空气间接换热流体进行热量交换，交换热量释放潜热后再次被冷凝成液态相变流体，又通过冷凝管流回到与空气换热区域再次吸收空气潜热而蒸发，就是这样周而复始地循环实现换热流体与空气的远距离换热。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式换热器，其特征在于，包括第一换热器及第二换热器，所述第一换热器包括第一蒸发管、第一冷凝管、多个第一扁管及多个第一翅片，第一蒸发管及所述第一冷凝管均与所述第二换热器连通，多个所述第一扁管依次间隔设置，且各所述第一扁管的两端分别与所述第一蒸发管及所述第一冷凝管连通，各所述第一翅片设于两个相邻的所述第一扁管之间，其中，所述第一扁管内存储有预设量的相变流体。

2.如权利要求1所述的组合式换热器，其特征在于，所述第一蒸发管包括左蒸发管及右蒸发管，所述左蒸发管及所述右蒸发管均与所述第二换热器连通，所述第一扁管包括左扁管及右扁管，所述左扁管的两端分别与所述左蒸发管及所述第一冷凝管连通，所述右扁管分别与所述右蒸发管及所述第一冷凝管连通。

3.如权利要求2所述的组合式换热器，其特征在于，所述第一换热器还包括第一连接管及第二连接管，所述左蒸发管通过所述第一连接管与所述第二换热器连通，所述右蒸发管通过所述第二连接管与所述第二换热器连通。

4.如权利要求2所述的组合式换热器，其特征在于，所述左扁管与所述右扁管呈“V”字型。

5.如权利要求1-4中任一项所述的组合式换热器，其特征在于，所述第二换热器为间壁容积式换热器。

6.如权利要求5所述的组合式换热器，其特征在于，所述第二换热器包括换热器本体、传热翅片及导热基座，所述传热翅片自所述换热器本体内伸出，所述导热基座与所述传热翅片连接。

7.如权利要求6所述的组合式换热器，其特征在于，所述导热基座的中轴线与所述第二换热器的中轴线垂直。

8.如权利要求6所述的组合式换热器，其特征在于，所述导热基座的中轴线与所述第二换热器的中轴线位于同一条直线。

9.如权利要求1-4中任一项所述组合式换热器，其特征在于，所述第二换热器包括第二蒸发管、第二冷凝管、多个第二扁管及多个第二翅片，所述第二蒸发管与所述第一蒸发管连通，所述第二冷凝管与所述第一冷凝管连通，多个所述第二扁管依次间隔设置，且各所述第二扁管的两端分别与所述第二蒸发管及所述第二冷凝管连通，各所述第二翅片设于两个相邻的所述第二扁管之间，其中，所述第二扁管内存储有所述相变流体。

10.如权利要求1或2所述的组合式换热器，其特征在于，所述组合式换热器还包括加热装置，所述加热装置设于所述第一冷凝管内。