CN212566086U - 一种低温热超导强化蒸发冷却器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温热超导强化蒸发冷却器，包括一个箱体，箱体内部由竖直的隔板分隔为散热箱体和换热箱体；散热箱体侧壁上设置有轴流风机，散热箱体内部从上到下水平设置有喷淋水管和多个热超导管；热超导管贯穿隔板设置于散热箱体和换热箱体内部；热超导管在换热箱体一段为蒸发段，在散热箱体一段为冷凝段，并且在冷凝段上紧密竖直嵌合规整蜂窝波纹翅片组。本实用新型首次将热超导技术有机整合到蒸发式制冷技术当中，整体热阻极小，热传递效率高。与传统的蒸发式制冷装置相比，具有间接换热，一体传输，可靠性，结构紧凑，重量轻，制造成本低，使用寿命长，是蒸发式制冷空调技术领域的一大突破。

Description

一种低温热超导强化蒸发冷却器

技术领域

本实用新型涉及冷却设备技术领域，特别涉及一种适用于“藏区、西北及高原地区环境的低温热超导强化蒸发冷却器。

背景技术

蒸发冷却技术原理是利用水蒸发吸收空气的显热实现空气降温地目的，与机械制冷相比，具有零污染，耗电低，能效比高，易维护等特点，在上个世纪八十年代，人们发现人类生存构成巨大威胁的灾难性气候都和空调制冷行业有关，因此蒸发冷却技术利用自然条件取得冷量的被动式供冷技术得到了迅速的发展，其作为低品位能源利用技术与所处的地区气候特点密切相关；

在我国西部辽阔地域上，大多地区气候炎热干燥，空气含湿量小，湿球温度低。而蒸发冷却技术恰好是利用自然环境空气中的干球温度与露点温度差,通过水与空气之间的热湿交换来获取冷量冷却方式，根据我国西部地区干热的气象条件，蒸发冷却技术可获得较大的冷量和较低的送风温度，尽管具有初投资小，运行可实现灵活超低能耗的特点，节能效果明显，但存在不足，其核心问题就是提高空气和水的热质交换，从热力学角度分析，蒸发冷却是一个流动、传热、传质同时发生，并且多个传热过程相互耦合、相互交叉影响的复杂不可逆过程，蒸发冷却过程中的热量、质量传递推动力相对较小，因此，开发一种适应特定气候环境的小温差推动力的蒸发冷却装置至关重要。

现有工作基础与优势：

人类进入二十一世纪，可持续发展已成为世界各国面临的主要问题，能源作为现代社会文明发展的保障。现代社会最大的能源消耗是建构筑物，对现代建筑来说，空调的能耗是建筑能耗里面比较高的一部分，要以最少的能耗创造健康和舒适的室内环境。因此，如何利用可再生能源和地区气候特点，以最少的代价换取人类生存舒适环境，是我们急需解决的课题。我国川藏和西北大部分地区空气干燥、湿球温度低，这种自然条件为利用蒸发冷却空调的应用提供了良好的应用场所。

国内发展现状与趋势：

目前针对蒸发冷却空调系统的研究主要集中在对直接蒸发冷却器的填料传热传质性能、净化性能等方面。对于间接蒸发冷却器的研究主要集中在对不同类型的间接蒸发冷却器传热效率及热工方面的研究。对于蒸发冷却空调主要集中在对多级蒸发冷却空调系统、半集中式蒸发冷却空调系统、除湿与蒸发冷却相结合的空调系统的理论及应用研究方面。我国在蒸发制冷利用发面取得了巨大进步，但是整体技术水平较低，综合利用研究不足，应用推广非常有限。

虽然许多研究者对喷淋室内空气与水接触的热质交换理论、喷淋室结构和尺寸、各种喷嘴的雾化性能对喷淋室热质交换的影响等方面都进行了大量深入的研究，但是在节约能源、提高热质交换效率、简化维修管理等方面，这种已经使用了一个多世纪的设备仍然存在着很大的研究潜力，近几年蒸发冷却技术的兴起更加促进了这方面的研究工作。蒸发冷却技术作为人类最古老的冷却方式之一，在二十一世纪重新焕发了生机，目前全世界有超过二千万台蒸发冷却空调系统还在使用，随着全球空气环境质量的不断恶化和能源短缺，蒸发冷却技术必将会得到进一步的推广和发展。

国外发展现状与趋势

在国外，早在上个世纪五六十年代，美国、加拿大、澳大利亚等国家就已经对蒸发冷却技术进行了多方面的研究，并取得了一定的成果，但由于新兴制冷工业的兴起，使得此项技术的研究未能得到进一步的发展。七十年代出现的能源危机使得蒸发冷却技术的应用逐渐得到重视。八十年代以来，当发现对人类生存构成巨大威胁的灾难性气候都和空调制冷行业有关以后，蒸发冷却技术等利用自然条件取得冷量的被动式供冷技术得到了迅速的发展。美国、澳大利亚、以色列等国家分别研制出针对不同气候条件及用途的多种形式的蒸发冷却产品及设备，并将其应用于不同的系统和场所，取得了良好的效果。

从国内外对蒸发冷却及其应用的研究成果来看，虽然在理论和实验及应用方面作了大量的工作，但也存在缺陷和不足，特别是针对我国特定的气候条件，尚有许多问题需要进一步的研究和解决，主要表现在：

(1)蒸发冷却器的研究，尚需要从传热传质机理的角度对如何提高传热传质效率，包括填料的材质、蒸发冷却器的结构形式、液膜的水膜流动特征等方面进行研究，以减小设备尺寸和初投资，从而提高设备的实用性。

(2)蒸发冷却及其与其他空调方式结合的应用研究，如蒸发冷却用于热回收、风冷冷水机组与DEC联用、蒸发冷却与晚间通风的结合使用应用研究等，虽然现在已经开展了这方面的研究，但多是定性研究，尚需要从定量的角度进一步研究，以准确的确定蒸发冷却技术的节能潜力。

(3)对湿度控制系统而言，绝大多数工作都是集中在特定部件在特定工况下的研究或者演示，对此空调系统的整体性描述和整体性能的综合权衡做得还较少，对系统循环形式和优化设计方面没有重大的突破。因此，这种系统如果要真正投入至现实生活中服务于人们，那么还要进行深入的研究和改善，为此，我们提出一种低温热超导强化蒸发冷却器。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种低温热超导强化蒸发冷却器，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种低温热超导强化蒸发冷却器，包括：

一箱体，该箱体通过竖直安装在其内部的隔板分隔成散热箱体和换热箱体，且箱体的内部安装有多组呈矩形阵列排布的热超导管，所述热超导管插接在散热箱体和换热箱体之间的隔板上，所述散热箱体的内部安装有多组与热超导管连接的蜂窝波纹翅片组，所述换热箱体通过竖直安装在其内部的挡板分隔成进口流道和出口流道，且进口流道和出口流道上部连通；

一喷淋水管，其安装在散热箱体的内部靠近顶端位置，且喷淋水管的外部安装有多组喷头；以及

一分流罩，其安装在换热箱体的底部，且分流罩的内部通过轴承安装有用于对热水分流的风扇。

优选的，所述散热箱体的后端通过螺栓安装有轴流风机。

优选的，所述分流罩的底部焊接有呈环形的支撑座，且支撑座与进口流道的内底面之间通过螺栓连接。

优选的，所述风扇的外直径与分流罩的内直径相等，且分流罩的外部均匀开设有分流孔。

优选的，所述换热箱体内部靠近热超导管的上下两侧位置均安装有用于减缓流速的减速网。

优选的，所述进口流道的底部安装有进口管，且进口管与分流罩的底部连通。

优选的，所述热超导管插接在换热箱体内部的一端为蒸发段，且热超导管插接在喷淋水管内部的一端为冷凝段，冷凝段与蜂窝波纹翅片组贴合。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

一是集成创新：首次将热超导技术有机整合到蒸发式制冷技术当中，真正实现制冷装置的小温差传递，提高装置的制冷效率和制冷能力；

二是一体化设计：热超导贯穿蒸发吸热-能量传输-能量释放全过程，整体热阻极小，热传递效率高，与传统的蒸发式制冷装置相比，具有间接换热，一体传输，可靠性好的特点；

三是湿幕结构：采用规整蜂窝多孔材料结构形成气-水接触式换热蒸发结构，喷淋循环水有序流动，与干燥空气充分接触，提高单位面积蒸发速率；

四是结构紧凑，重量轻，制造成本低，使用寿命长，是蒸发式制冷空调技术领域的一大突破；

五是换热稳定：高温流质经过分流罩的分流，能够均匀的将热量传输到进口流道中，使得热超导管换热时温度更加均衡；

六是换热充分：在高温流质流过热超导管时，经减速网降低流速，使得高温流质有充足的时间与热超导管进行交换。

附图说明

图1为本实用新型整体结构的纵剖面图；

图2为本实用新型整体结构的横剖面图；

图3为本实用新型中分流罩和支撑座的结构图；

图4为本实用新型中分流罩的横截面图；

图5为本实用新型中风扇的结构图。

图中：1、散热箱体；2、换热箱体；3、喷淋水管；4、热超导管；5、进口流道；6、出口流道；7、蜂窝波纹翅片组；8、轴流风机；9、分流罩；10、减速网；11、支撑座；12、风扇。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-5所示，为本实用新型所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，包括一个箱体，箱体内部由竖直的隔板分隔为左右两部分，左部分为散热箱体1，右部分为换热箱体2。

为了及时将散热箱体1内部的气体排出，构造气-水接触式换热蒸发结构，散热箱体1侧壁上设置有轴流风机8，散热箱体1内部从上到下水平设置有喷淋水管3和多个热超导管4，在轴流风机8的作用下，室外低温干燥的空气自前侧吸入散热箱体1内部从轴流风机8机口后侧吹出，与上部喷淋水进行充分的接触换热；换热箱体2内部通过另一隔板分隔成进口流道5和出口流道6，通过进口流道5进入高温热源或高温水，通过出口流道6排出经过降温后的热源或高温水。

为了提高热超导管4与气体的换热效率，所述的热超导管4贯穿隔板设置于散热箱体1和换热箱体2内部，热超导管4在换热箱体2一段为蒸发段，热超导管4在散热箱体1一段为冷凝段，冷凝段上紧密竖直嵌合规整蜂窝波纹翅片组7。

分流罩9的底部焊接有呈环形的支撑座11，且支撑座11与进口流道5的内底面之间通过螺栓连接。

风扇12的外直径与分流罩9的内直径相等，且分流罩9的外部均匀开设有分流孔。

换热箱体2内部靠近热超导管4的上下两侧位置均安装有用于减缓流速的减速网10。

进口流道5的底部安装有进口管，且进口管与分流罩9的底部连通。

热超导管4插接在换热箱体2内部的一端为蒸发段，且热超导管4插接在喷淋水管3内部的一端为冷凝段，冷凝段与蜂窝波纹翅片组7贴合。

具体工作过程：室外低温干燥的空气通过轴流风机8作用，自前侧吸入散热箱体1内部从轴流风机8机口后侧吹出，与上部喷淋水自上而下流过蜂窝波纹翅片组7的表面进行充分的接触换热，喷淋循环水和气体吸收热量，热超导管4中高温气相工质释放热量冷凝，在纳米毛细结构产生的毛细力的作用下，流回蒸发段。在蒸发段，室内温度较高循环空气或者水流过蒸发段，热超导管4内工质吸收热量蒸发，冷却循环媒体(空气或水)。热超导管4在换热箱体2将用户端循环水(或气体)的热量源源不断的传输给散热箱体1蜂窝波纹翅片组7，达到制冷目的。

在媒体输送时，媒体先通过进口管进入到与其连通的分流罩9中，媒体冲击分流罩9内部的风扇12，使得风扇12转动，同时在风扇12的带动下，媒体被打散，打散后的媒体，再由分流罩9外部的分流孔进行再一次分流，从将新进入的媒体与进口流道5中原有的媒体混合，方便之后的热交换，混合后，媒体沿着进口流道5向上移动，由于热超导管4的上下两侧均设置有减速网10，能够对移动到热超导管4附近的媒体进行减速，使其与热超导管4有充足的时间接触，提高换热效率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于，包括：

一箱体，该箱体通过竖直安装在其内部的隔板分隔成散热箱体(1)和换热箱体(2)，且箱体的内部安装有多组呈矩形阵列排布的热超导管(4)，所述热超导管(4)插接在散热箱体(1)和换热箱体(2)之间的隔板上，所述散热箱体(1)的内部安装有多组与热超导管(4)连接的蜂窝波纹翅片组(7)，所述换热箱体(2)通过竖直安装在其内部的挡板分隔成进口流道(5)和出口流道(6)，且进口流道(5)和出口流道(6)上部连通；

一喷淋水管(3)，其安装在散热箱体(1)的内部靠近顶端位置，且喷淋水管(3)的外部安装有多组喷头；以及

一分流罩(9)，其安装在换热箱体(2)的底部，且分流罩(9)的内部通过轴承安装有用于对热水分流的风扇(12)。

2.根据权利要求1所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于：所述散热箱体(1)的后端通过螺栓安装有轴流风机(8)。

3.根据权利要求1所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于：所述分流罩(9)的底部焊接有呈环形的支撑座(11)，且支撑座(11)与进口流道(5)的内底面之间通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于：所述风扇(12)的外直径与分流罩(9)的内直径相等，且分流罩(9)的外部均匀开设有分流孔。

5.根据权利要求1所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于：所述换热箱体(2)内部靠近热超导管(4)的上下两侧位置均安装有用于减缓流速的减速网(10)。

6.根据权利要求1所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于：所述进口流道(5)的底部安装有进口管，且进口管与分流罩(9)的底部连通。

7.根据权利要求1所述的一种低温热超导强化蒸发冷却器，其特征在于：所述热超导管(4)插接在换热箱体(2)内部的一端为蒸发段，且热超导管(4)插接在喷淋水管(3)内部的一端为冷凝段，冷凝段与蜂窝波纹翅片组(7)贴合。

Images