CN208254027U - 一种大型发热设备的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大型发热设备的冷却装置，属于冷却设备技术领域。它解决了现有大型设备的冷却装置冷却效率低、对环境要求高、占地面积广、环境污染大等技术问题。本冷却装置包括蒸发器、泵组以及冷却管，冷却管的两端分别通过第一管道与蒸发器和泵组连接，泵组通过第一管道与蒸发器连接，压缩机为蒸发器提供冷媒。本实用新型通过蒸发器配合压缩机对热交换介质进行冷却，由于压缩机产生的冷媒温度低、易蒸发、吸热效率高等特点，能够迅速得将热交换介质冷却，并且不受环境温度的限制，冷却效果较好；并且冷媒在整个循环过程中处于密封状态，不会向外界蒸发，更加环保；相对于冷却塔和循环水池，占地面积更少，能够节约土地资源。

Description

一种大型发热设备的冷却装置

技术领域

本实用新型属于冷却设备技术领域，特指一种大型发热设备的冷却装置。

背景技术

目前，通过循环的纯水或油液对大型设备进行冷却的装置中，普遍采用冷却塔对升温后的纯水或油液进行降温，如申请号为“201621369215.1”的实用新型公开的一种新型合成炉纯水冷却设备，包括纯水罐、蒸发冷却塔和循环水池，所述纯水罐的出水端通过管道固定连接有纯水泵，所述纯水泵的出水端通过管道均连接有合成炉一段冷却水进口和合成炉二段冷却水进口，且合成炉一段冷却水出口和合成炉二段冷却水出口通过管道均与蒸发冷却塔固定连接，所述循环水池的出水端通过管道固定连接有循环水泵，所述循环水泵的出水端通过管道也与蒸发冷却塔固定连接。

上述纯水冷却设备通过冷却塔以及循环水池的设置来实现对升温后的纯水进行降温以及循环利用，但通过冷却塔进行降温的方式不仅占地面积过大，浪费土地资源，而且降温效率低，降温效果受环境限制较大，若环境温度较高时，冷却塔很难将高温的纯水冷却，导致无法对设备进行快速有效的降温，严重的可能会导致设备的损毁；同时，采用冷却塔和循环水池的降温方式还造成了资源的浪费和较为严重的环境污染，冷却塔需要不断循环的水来对使高温介质降温，再整个降温过程中，水分会因为高温不断蒸发，造成水资源的浪费，并且由于处在工业区，不断循环的水资源很容易被污染，在使用一段时间后，就要对循环水进行更换以确保其具有较好的降温效果，而排放的污水浪费还会对周边的环境造成污染。为了解决上述问题，如何设计一款高效、环保的冷却设备成为亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高效、环保的大型设备的冷却装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括为热交换介质降温的蒸发器、驱动热交换介质流动的泵组以及缠绕在大型设备外侧或内部的冷却管，所述冷却管的两端通过第一管道分别与蒸发器的出水口和泵组的进水端连接，所述泵组的出水端通过第一管道与蒸发器的进水口连接，所述蒸发器的冷凝的进液口和压缩机的出口通过第二管道相连，所述蒸发器的出液口与压缩机的入口通过第二管道相连。本实用新型通过蒸发器配合压缩机对热交换介质进行冷却，由于压缩机产生的冷媒温度低、易蒸发、吸热效率高等特点，能够迅速得将热交换介质冷却，并且不受环境温度的限制，即使环境温度有四五十摄氏度，本冷却装置仍旧能够正常工作并且具有较好的冷却效果；同时，由于冷媒在蒸发器和压缩机的整个循环过程中一直处于密封状态，不会向外界蒸发造成环境污染，更加环保；并且相对冷却塔和循环水池，占地面积较少，能够节约很多土地资源。

在上述的一种大型发热设备的冷却装置中，本冷却装置中的冷却管至少有三根，所有冷却管串联或并联设置，所述冷却管、泵组、蒸发器和第一管道组成的循环流道内填充满热交换介质。多根冷却管串联或并联的方式均能够增大冷却管与大型设备间的接触面积，有利于增加热交换的效率，迅速对设备进行降温。

在上述的一种大型发热设备的冷却装置中，所述泵组包括多通单向阀和多个泵体，每个泵体的进液口分别与冷却管的出液端相连，每个泵体的出液口分别与多通单向阀的进水口相连，连接在多通单向阀的出水口与蒸发器的进水口之间的第一管道上设置有流量信号器。上述多通单向阀只有一个出液口，其他均为进液口；作为适用范围最广的方案，上述的多通单向阀为三通单向阀，上述泵体有两个，实际工作时，泵体可以单独工作也可以同时工作；多个泵体和多通单向阀的设计使本冷却装置能够根据环境温度或者大型设备本身温度来选择开启泵体的数量，若环境温度或设备温度过高，则选择同时开启多个泵体来增加热交换介质的流速，使本冷却装置能够更快速的对设备进行降温；若环境温度和设备温度不高，则选择只开启一个泵体来驱动热交换介质流动，满足降温需求的情况下，节约资源，降低成本；上述热交换介质的流量可以通过流量信号器检测。

在上述的一种大型发热设备的冷却装置中，所述冷却管两端连接的第一管道上分别设置有阀门，所述连接冷却管与蒸发器的第一管道上靠近冷却管处设置有用于检测热交换介质温度的温度信号器以及用于检测热交换介质压力的压力信号器。靠近冷水管处的温度信号器和压力信号器能够检测即将进入冷却管的热交换介质的温度和压力，确保其温度和压力都处于正常值，能够及时发现故障，避免蒸发器损坏时，将未降温的热交换介质直接输送到冷却管而不自知等情况的发生。

在上述的一种大型发热设备的冷却装置中，所述压缩机的出口与蒸发器的进液口之间通过第二管道依次连接有冷凝器、储液罐和过滤器；所述过滤器和蒸发器之间连接有膨胀阀，所述压缩机的出口和入口管道上并联连接有压力控制器，所述冷凝器上设置有散热风扇。冷凝器能够将压缩后的冷媒冷却成液态，散热风扇能够将冷凝冷媒时产生的热量排出，储液罐可以将冷凝后的冷媒进行存储，待需要的时候随时提取使用，过滤器能对即将液态的冷媒进行过滤，避免杂质进入蒸发器内，影响降温效果；膨胀阀和温度信号器配合，可以控制压缩机的功率，使压缩机能够根据热交换介质的冷却需求随时改变其功率，节约资源，同时还能够避免压缩机一直处于全功率的状态下工作，避免压缩机产生惰性，影响冷媒的液化效果。

在上述的一种大型发热设备的冷却装置中，所述冷却管与泵组之间设置有气液分离器或储液箱，所述气液分离器或储液箱内设置有液质信号器。气液分离器能够将降温过程中热交换介质因受热产生的气体分离出来，避免因气体过多导致降温能力下降或者第一管道内压力过大而发生爆炸，有利于提高本冷却设备的冷却效率以及稳定性和安全性。

在上述的一种大型发热设备的冷却装置中，所述热交换介质为纯水，所述泵组的一侧设置有两端设置有阀门的树脂罐，所述树脂罐的入口与泵组的出水端相连，所述树脂罐的出口与泵组的进水端相连，所述液质信号器为水质信号器，所述泵组为水泵。树脂罐的设计能够对纯水进行软化，避免因长时间使用而在第一管道内形成水垢而造成堵塞，有利于进一步提高本冷却设备的稳定性和安全性。作为另一种方案，热交换介质为油液时，所述液质信号器为油质信号器，泵组为油泵，泵体数量可以根据需要增加到五到六个甚至更多，冷却装置中无需增加树脂罐的设计。

本冷却设备工作时，泵组驱动热交换介质流动，热交换介质经过蒸发器进行冷却后进入冷却管，对大型设备进行冷却，冷却管可以缠绕在发热元件外侧或位于大型仪器内部的高温空间内，可以以缠绕或卷曲等方式尽可能的增加与发热源的接触面积，便于提高降温效率和效果；然后流经大型设备后的热交换介质从冷却管另一端流出进入气液分离器，将受热产生的气体分离，再输送到泵组内，重新进入循环。气液分离器上设置的液质信号器能够检测热交换介质的质量，当热交换介质内含有的杂质较多时，启动树脂罐来对热交换介质进行软化，流量信号器能够实时显示热交换介质的流速，以便根据需要选择不同的泵体组合对流速进行调整。蒸发机对热交换介质的冷却过程如下；当高温的热交换介质从蒸发机的进水口进入蒸发机内时，冷媒从进液口进入，冷媒遇热迅速蒸发，并且在蒸发过程中吸收大量的热量，从而使进入蒸发机内的热交换介质降温，然后从蒸发机的出水口流出，蒸发后的冷媒从蒸发机的出液口排出，进入压缩机内，被压缩机重新压缩为液体，进入储液罐，并依次经过过滤器和膨胀阀重新进入蒸发机内，实现循环。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：

本实用新型通过蒸发器配合压缩机对热交换介质进行冷却，由于压缩机产生的冷媒温度低、易蒸发、吸热效率高等特点，能够迅速得将热交换介质冷却，并且不受环境温度的限制，即使环境温度有四五十摄氏度，本冷却装置仍旧能够正常工作并且具有较好的冷却效果；进一步的，压缩机负荷可根据大型发热设备运行温度，进行分四级负荷运行，分别是满负荷的25％、50％、75％、100％，从而达到节能效果。同时，由于冷媒在蒸发器和压缩机的整个循环过程中一直处于密封状态，不会向外界蒸发造成环境污染，更加环保；并且相对冷却塔和循环水池，占地面积较少，能够节约很多土地资源。

附图说明

图1是本实用新型的热交换介质为纯水时的工作原理图。

图2是本实用新型的热交换介质为油液时的工作原理图。

图3是图1中A处的局部放大图。

图4是图1中B处的局部放大图。

图中，1、蒸发器；2、泵组；21、多通单向阀；22、泵体；3、冷却管；4、第一管道；5、压缩机；6、第二管道；7、气液分离器；8、液质信号器；9、流量信号器；10、树脂罐；11、储液罐；12、过滤器；13、膨胀阀；14、冷凝器； 15、温度信号器；16、压力信号器；17、压力控制器；18、散热风扇。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1—4：

本大型设备的冷却装置包括为热交换介质降温的蒸发器1、驱动热交换介质流动的泵组2以及缠绕在大型设备外侧或内部的冷却管3，冷却管3的两端通过第一管道4分别与蒸发器1的出水口和泵组2的进水端连接，泵组2的出水端通过第一管道4与蒸发器1的进水口连接，蒸发器1的冷凝的进液口和压缩机5 的出口通过第二管道6相连，蒸发器1的出液口与压缩机5的入口通过第二管道6相连。本实用新型通过蒸发器1配合压缩机5对热交换介质进行冷却，由于压缩机5产生的冷媒温度低、易蒸发、吸热效率高等特点，能够迅速得将热交换介质冷却，并且不受环境温度的限制，即使环境温度有四五十摄氏度，本冷却装置仍旧能够正常工作并且具有较好的冷却效果；进一步的，压缩机5负荷可根据大型发热设备运行温度，进行分四级负荷运行，分别是满负荷的25％、 50％、75％、100％，从而达到节能效果。同时，由于冷媒在蒸发器1和压缩机 5的整个循环过程中一直处于密封状态，不会向外界蒸发造成环境污染，更加环保；并且相对冷却塔和循环水池，占地面积较少，能够节约很多土地资源。

如图1和图4所示，本冷却装置中的冷却管3至少有三根，所有冷却管3 串联或并联设置，冷却管3两端连接的第一管道4上分别设置有阀门，冷却管3、泵组2、蒸发器1和第一管道4组成的循环流道内填充满热交换介质。多根冷却管3并联的方式能够增大冷却管3与大型设备间的接触面积，有利于增加热交换的效率，迅速对设备进行降温。

如图1和图3所示，泵组2包括多通单向阀21和至少两个泵体22，每个泵体22的进液口分别与气液分离器7的出口相连，每个泵体22的出液口分别与多通单向阀21的两个进水口相连，连接在多通单向阀21的出水口与蒸发器1 的进水口之间的第一管道4上设置有流量信号器9，连接冷却管3与蒸发器1的第一管道4上靠近冷却管3处设置有用于检测热交换介质温度的温度信号器15 以及用于检测热交换介质压力的压力信号器16。

上述多通单向阀21只有一个出液口，其他均为进液口；作为适用范围最广的方案，上述的多通单向阀21为三通单向阀，上述泵体22有两个，实际工作时，泵体22可以单独工作也可以同时工作；多个泵体22和多通单向阀21的设计使本冷却装置能够根据环境温度或者大型设备本身温度来选择开启泵体22的数量，若环境温度或设备温度过高，则选择同时开启多个泵体22来增加热交换介质的流速，使本冷却装置能够更快速的对设备进行降温；若环境温度和设备温度不高，则选择只开启一个泵体22来驱动热交换介质流动，满足降温需求的情况下，节约资源，降低成本；上述热交换介质的流量可以通过流量信号器9 检测；靠近冷水管处的温度信号器15和压力信号器16能够检测即将进入冷却管3的热交换介质的温度和压力，确保其温度和压力都处于正常值，能够及时发现故障，避免蒸发器1损坏时，将未降温的热交换介质直接输送到冷却管3 而不自知等情况的发生。

进一步的，压缩机5的出口与蒸发器1的进液口之间通过第二管道6依次连接有冷凝器14、储液罐11、过滤器12和膨胀阀13，压缩机5的一侧设置有压力控制器17，冷凝器14上设置有散热风扇18。冷凝器14能够将压缩后的冷媒冷却成液态，散热风扇18能够将冷凝冷媒时产生的热量排出，储液罐11可以将压缩机5压缩后的冷媒进行存储，待需要的时候随时提取使用，过滤器12 能对即将液态的冷媒进行过滤，避免杂质进入蒸发器1内，影响降温效果；膨胀阀13和温度信号器15配合，可以控制压缩机5的功率，使压缩机5能够根据热交换介质的冷却需求随时改变其功率，节约资源，同时还能够避免压缩机5 一直处于全功率的状态下工作，避免压缩机5产生惰性，影响冷媒的液化效果。

进一步的，冷却管3与泵组之间设置有气液分离器7或储液箱，气液分离器7或储液箱内设置有液质信号器8。气液分离器7能够将降温过程中热交换介质因受热产生的气体分离出来，避免因气体过多导致降温能力下降或者第一管道4内压力过大而发生爆炸，有利于提高本冷却设备的冷却效率以及稳定性和安全性。

当热交换介质为纯水时，泵组的一侧设置有两端设置阀门的树脂罐10，树脂罐10的入口与泵组的出水端相连，树脂罐10的出口与泵组的进水端相连，液质信号器8为水质信号器，泵组2为水泵，树脂罐10的设计能够对纯水进行软化，避免因长时间使用而在第一管4，内形成水垢而造成堵塞，有利于进一步提高本冷却设备的稳定性和安全性。

作为另一种方案，热交换介质为油液时，液质信号器8为油质信号器，泵组2为油泵，冷却装置中无需增加树脂罐10的设计。

本冷却设备工作时，泵组2驱动热交换介质流动，热交换介质经过蒸发器1 进行冷却后进入冷却管3，对大型设备进行冷却，冷却管3可以缠绕在发热元件外侧或位于大型仪器内部的高温空间内，可以以缠绕或卷曲等方式尽可能的增加与发热源的接触面积，便于提高降温效率和效果；然后流经大型设备后的热交换介质从冷却管3另一端流出进入气液分离器7，将受热产生的气体分离，再输送到泵组2内，重新进入循环。气液分离器7上设置的液质信号器8能够检测热交换介质的质量，当热交换介质内含有的杂质较多时，启动树脂罐10来对热交换介质进行软化，流量信号器9能够实时显示热交换介质的流速，以便根据需要选择不同的泵体组合22对流速进行调整。蒸发机对热交换介质的冷却过程如下；当高温的热交换介质从蒸发机的进水口进入蒸发机内时，冷媒从进液口进入，冷媒遇热迅速蒸发，并且在蒸发过程中吸收大量的热量，从而使进入蒸发机内的热交换介质降温，然后从蒸发机的出水口流出，蒸发后的冷媒从蒸发机的出液口排出，进入压缩机5内，被压缩机5重新压缩为液体，进入储液罐11，并依次经过过滤器12和膨胀阀13重新进入蒸发机内，实现循环。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括为热交换介质降温的蒸发器、驱动热交换介质流动的泵组以及缠绕在大型设备外侧或内部的冷却管，所述冷却管的两端通过第一管道分别与蒸发器的出水口和泵组的进水端连接，所述泵组的出水端通过第一管道与蒸发器的进水口连接，所述蒸发器的冷凝的进液口和压缩机的出口通过第二管道相连，所述蒸发器的出液口与压缩机的入口通过第二管道相连。

2.根据权利要求1所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述冷却管至少有三根，所有冷却管串联或并联设置，所述冷却管、泵组、蒸发器和第一管道组成的循环流道内填充满热交换介质。

3.根据权利要求1所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述泵组包括多通单向阀和至少两个泵体，每个泵体的进液口分别与冷却管的出液端相连，每个泵体的出液口分别与多通单向阀的进水口相连，连接在多通单向阀的出水口与蒸发器的进水口之间的第一管道上设置有流量信号器。

4.根据权利要求1所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述冷却管两端连接的第一管道上分别设置有阀门，所述用于连接冷却管与蒸发器的第一管道上靠近冷却管处设置有用于检测热交换介质温度的温度信号器以及用于检测热交换介质压力的压力信号器。

5.根据权利要求1所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述压缩机的出口与蒸发器的进液口之间通过第二管道依次连接有冷凝器、储液罐和过滤器。

6.根据权利要求5所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述过滤器和蒸发器之间连接有膨胀阀，所述冷凝器上设置有散热风扇，所述压缩机的出口和入口管道上并联连接有压力控制器。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述冷却管与泵组之间设置有气液分离器或储液箱，所述气液分离器或储液箱内设置有液质信号器。

8.根据权利要求7所述的一种大型发热设备的冷却装置，所述热交换介质为纯水，所述泵组的一侧设置有两端设置有阀门的树脂罐，所述树脂罐的入口与泵组的出水端相连，所述树脂罐的出口与泵组的进水端相连，所述液质信号器为水质信号器，所述泵组为水泵。

9.根据权利要求7所述的一种大型发热设备的冷却装置，其特征在于：所述热交换介质为油液，所述液质信号器为油质信号器，所述泵组为油泵。