CN220624976U - 换热芯体及间接蒸发冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种换热芯体及间接蒸发冷却系统，换热芯体设有间隔分布的冷却介质通道和被冷却介质通道，蓄水池设于换热芯体的上部，蓄水池设有渗水结构，所述蓄水池内的水可自所述渗水结构流出，并流经所述冷却介质通道的换热壁面。相对于喷淋形成水膜的方式，可避免水在冷却介质通道的内表面反弹而流失，相对于喷雾形成水膜的方式，可避免水被吹走的问题，从而提高水的利用率，进而提高换热芯体的节水效果，相对于在换热壁面上设置亲水膜材料而言，可以在保证换热壁面湿润性的同时具备较为稳定的换热效果，且长时间使用后不易被破坏。

Description

换热芯体及间接蒸发冷却系统

技术领域

本申请涉及换热设备技术领域，特别涉及一种换热芯体及间接蒸发冷却系统。

背景技术

对于间接蒸发冷却系统而言，间接蒸发冷却板式换热器在湿工况下的换热效率高于干工况，其中换热芯体表面的水膜覆盖率越高，换热效率越高。

目前主要采用喷淋的方式在换热芯体的换热壁面进行喷水布膜，但是在进行喷水时，水会冲击换热壁面，从而造成水的飞溅，进而导致水资源的浪费。

目前除了采用喷淋的方式之外，也会采用喷雾的方式进行布膜，虽然喷雾可以降低水的冲击力，但是喷雾产生的水珠质量较小，容易被风吹走，从而造成水资源的浪费，而且也会降低布膜质量。

因此，如何提高换热芯体的换热效率的同时，提高水的利用效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种换热芯体及间接蒸发冷却系统，能够有效提高换热芯体的换热效率和水的利用效率。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种换热芯体，包括间隔设置的冷却介质通道和被冷却介质通道，所述换热芯体还包括：

蓄水池，所述蓄水池设于所述换热芯体的上部，所述蓄水池设有若干渗水结构，所述蓄水池内的水可自所述渗水结构流出，并流经所述冷却介质通道的换热壁面。

优选地，所述冷却介质通道的换热壁面设有导流部，所述导流部用于将流经所述换热壁面的水铺展。

优选地，所述导流部为十字花结构导流部、或栅格结构导流部、或小波纹结构导流部、或金字塔结构导流部、或仿生结构导流部。

优选地，所述十字花结构导流部包括多个间隔设置的十字形凸起，所述十字形凸起的四个分支的宽度自内向外渐缩。

优选地，多个所述十字形凸起呈矩形阵列分布。

优选地，所述仿生结构导流部包括仿生植物叶片导流部、仿生肺部导流部、仿生蜂巢结构导流部、仿生蛛网导流部、仿生蝶翅导流部中的一种或多种。

优选地，所述渗水结构为微狭缝结构或微孔结构。

优选地，设置有若干所述蓄水池，每一所述蓄水池位于一个所述被冷却介质通道的上方，所述蓄水池设置为长条形箱体结构；或者，设置有若干所述蓄水池，每一所述蓄水池位于一个所述冷却介质通道的上方，所述蓄水池设置为回字形或类回字形箱体结构；或者，设置有若干所述蓄水池，每一所述冷却介质通道设置有若干冷却介质通道流道，每一所述蓄水池位于一个所述冷却介质通道流道的上方，所述蓄水池设置为回字形或类回字形箱体结构。

一种间接蒸发冷却系统，包括以上所述的换热芯体和水箱组件；

所述水箱组件包括设置在各所述蓄水池上方的高位水箱，所述高位水箱与各所述蓄水池连通。

优选地，所述水箱组件还包括设置在所述冷却介质通道下方的收集水箱、用于连通所述高位水箱和各所述蓄水池的主管和多根支管；所述收集水箱内设有用于将水输送至所述高位水箱内的水泵，所述主管分别与多根支管连通，每一所述支管还与一所述蓄水池连通。

优选地，各所述支管分别采用小管径橡胶管，并且，各所述小管径橡胶管与各所述蓄水池的连接处设置有软塞。

优选地，所述高位水箱内设置有阳离子交换膜。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请所提供的一种换热芯体，换热芯体包括间隔分布的冷却介质通道和被冷却介质通道，蓄水池设于换热芯体的上部，蓄水池设有渗水结构，所述蓄水池内的水可自所述渗水结构流出，并流经所述冷却介质通道的换热壁面，即自所述渗水结构流出的水在流经冷却介质通道的换热壁面过程中可形成水膜，相对于喷淋形成水膜的方式，可避免水在冷却介质通道的内表面反弹而流失，相对于喷雾形成水膜的方式，可避免水被吹走的问题，从而提高水的利用率，进而提高换热芯体的节水效果，相对于在换热壁面上设置亲水膜材料而言，可以在保证换热壁面湿润性的同时具备较为稳定的换热效果，且长时间使用后不易被破坏；并且，通过所述蓄水池位于所述换热芯体的上部，在保持蓄水池内的水存在一定的液位差时，在大气压的作用下会将蓄水池内的水自渗水结构流出，并流经所述冷却介质通道的换热壁面形成降膜，可以同时提高换热芯体的换热效率和水的利用效率。

另外，通过提供的一种间接蒸发冷却系统，包括以上所述的换热芯体和水箱组件，水箱组件包括设置在各蓄水池上方的高位水箱，高位水箱与各蓄水池连通，并且，通过高位水箱设置在多个蓄水池的上方，可以利用重力差实现通过一个高位水箱可以给多个蓄水池进行补水，以保证蓄水池渗水的连续性，即保持保证蓄水池渗水的液位差，从而保证渗水结构可以持续的在换热壁面形成水膜，可以同时提高间接蒸发冷却系统的换热效率和水的利用效率，另外，通过设置一个高位水箱给多个蓄水池进行补水，可以在高位水箱中定期对水中的钙镁离子进行去除，尽可能的延长间接蒸发冷却系统的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请一种具体实施方式所提供的换热芯体的立体结构示意图；

图2为图1中的换热芯体的俯视图；

图3为图1中的换热壁面的结构示意图；

图4为本申请一种具体实施方式所提供的换热芯体的一种蓄水池的俯视结构示意图；

图5为本申请一种具体实施方式所提供的换热芯体的另一种蓄水池的俯视结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的一种间接蒸发冷却系统的结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的另一种间接蒸发冷却系统的结构示意图。

附图标记如下：

10为换热芯体，11为冷却介质通道，111为隔板，112为冷却介质通道流道，12为被冷却介质通道，13为换热板片材，131为十字形凸起；

20为蓄水池，21为渗水结构；

30为风机；

40为壳体，41为侧空腔，42为底空腔，43为加湿阀门，44为一次风进口，45为一次风出口，46为二次风进口，47为二次风出口；

50为高位水箱，51为主管，52为收集水箱，53为送水管，54为支管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

本实施例所提供的一种换热芯体10，请参考图1～图5，包括蓄水池20，其中换热芯体10设有间隔分布的冷却介质通道11和被冷却介质通道12，其中，冷却介质通道11为竖向通道，被冷却介质通道12为横向通道，被冷却介质可以为空气、水或者冷媒等，如图1所示，冷却介质通道11的箭头方向为冷却介质的流通方向，被冷却介质通道12的箭头方向为被冷却介质的流通方向，蓄水池20设于换热芯体10的上部，蓄水池20底部设有若干渗水结构21，蓄水池20内的水通过渗水结构21流出，并流经冷却介质通道11的换热壁面，在流经冷却介质通道11的换热壁面时，在换热壁面上形成水膜，其中，换热壁面指的是冷却介质通道11与被冷却介质通道12的换热壁面，冷却介质通道11的换热介质和被冷却介质通道12的换热介质通过换热壁面进行换热，即冷却介质通道11内的换热壁面上的水膜是通过蓄水池20的渗水结构21进行渗透形成的，通过渗水结构缓慢的渗水，使得在换热壁面形成水膜的面积增大，即渗水结构21可以提高水膜对换热壁面的覆盖率，从而可以有更大面积的水膜参与换热，通过水膜吸收换热壁面的热量，再传递给冷却介质通道11的换热介质，可以增加冷却介质通道11与被冷却介质通道12的换热效率，相对于喷淋形成水膜的方式，可避免水在冷却介质通道11的内表面反弹而流失，相对于喷雾形成水膜的方式，可避免水被吹走的问题，从而提高水的利用率，进而提高换热芯体的节水效果，相对于在换热壁面上设置亲水膜材料而言，可以在保证换热壁面湿润性的同时具备较为稳定的换热效果，且长时间使用后不易被破坏，并且，通过各蓄水池20设于换热芯体10的上部，在保持蓄水池20内的水存在一定的液位差时，在大气压的作用下会将蓄水池20内的自渗水结构21流出，并流经冷却介质通道11的换热壁面，并在流经冷却介质通道11的换热壁面过程中可形成水膜，通过水膜参与换热，从而提高换热效率。

在一些实施例中，冷却介质通道11的换热壁面设有导流部，当水自蓄水池20的渗水结构21流出，并流经冷却介质通道11的换热壁面时，导流部可以将水在换热壁面铺展，以在冷却介质通道11的换热壁面形成均匀水膜，从而可以进一步提高水膜在换热壁面的覆盖率，进而提高换热效率，其中，最高可以使得水膜在换热壁面的覆盖率达到100％。

其中导流部为十字花结构导流部、栅格结构导流部、小波纹结构导流部、金字塔结构导流部、各类仿生结构导流部中的一种。各类仿生结构导流部包括仿生植物叶片导流部、仿生肺部导流部、仿生蜂巢结构导流部、仿生蛛网导流部、仿生蝶翅导流部中的一种或多种。

在一些实施例中，如图3所示，十字花结构导流部包括多个间隔设置的十字形凸起131，十字形凸起131的四个分支的宽度自内向外渐缩。对于内表面光滑的冷却介质通道11而言，渗水流经其换热壁面时，其所形成的水膜难以完全覆盖换热壁面，并且，水膜的均匀性也较差，由于水膜的覆盖率较低，因此，水膜与换热壁面的接触面积减少，并不利于水膜的间接蒸发冷却换热。当水与十字形凸起131接触时，由于水膜固液接触线在十字形凸起131的肋尖上的钉扎效应，使得液体接触角的增加减小，从而水膜覆盖率提升。另外，十字形凸起131两侧的分支结构也可引导水膜的横向铺展，进一步提升水膜在换热壁面的覆盖率。其中，多个十字形凸起131优选呈矩形阵列分布，此外也可采用其它分布方式，只要可以将水膜铺展在冷却介质通道11的换热壁面，增加水膜在换热壁面的覆盖率即可。

另外，采用各类仿生结构导流部时，可以通过仿生学设计出导流部的结构，可以利用仿生各种自然界的具有类似导流结构的物体，例如，仿生植物叶片、肺部、蜂巢、蛛网、蝶翅等，从而可以通过这些仿生结构达到与十字花结构导流部同样的导流效果。

在一些实施例中，渗水结构21为微狭缝结构或微孔结构，其中微狭缝结构可以为长条孔，长条孔的延伸方向平行于冷却介质通道11内的换热壁面，即渗水结构21沿平行于换热壁面的长度不小于沿垂直于换热壁面的宽度，微狭缝结构的长度优选不小于换热壁面的宽度，以保证微狭缝结构渗出的水可以铺满换热壁面。其中微孔结构可以为圆孔、椭圆孔、多边形孔等结构，具体地，可以在蓄水池20底部沿换热壁面的宽度方向均匀密布多个微孔结构；微孔结构可以减缓水流速度，可以提升水膜的均匀性和水膜对换热壁面的覆盖率，使得更多的水参与换热，也节约水资源。

在一些实施例中，换热芯体10设置有若干个蓄水池20，即换热芯体10上方设有至少一个蓄水池20，每一个蓄水池20位于一个被冷却介质通道12的上方，蓄水池20优选为长条形箱体结构，蓄水池20的底面与被冷却介质通道12的上表面接触，蓄水池20底面的一条或两条底边上设有渗水结构21，渗水结构21设置的位置和数量与换热壁面有关，只要能满足可以流经换热壁面，并形成水膜即可，如图1所示，被冷却介质通道12内的被冷却介质的流动方向为水平方向，冷却介质通道11内的冷却介质的流动方向为竖直方向。

在一些实施例中，换热芯体10设置有若干个蓄水池20，即换热芯体10上方设有至少一个蓄水池20，每一个蓄水池20位于一个冷却介质通道11的上方，蓄水池20设置为回字形或类回字形箱体结构，其中，类回字形箱体结构可以是中心三角形结构、中心圆形结构、中心正多边形结构、中心多边形结构、中心椭圆结构等结构，只要箱体结构能形成蓄水池结构，并且，能够在换热壁面通过渗水结构形成均匀的水膜即可，具体如图4所示，蓄水池20的中部用于竖向供冷却介质通道11内的冷却介质流通，蓄水池20的方环形结构内用于储存水。

在一些实施例中，如图5所示，每一冷却介质通道11设置有若干冷却介质通道流道112，每一蓄水池20位于一个冷却介质通道流道112的上方，蓄水池20设置为回字形或类回字形箱体结构。其中，冷却介质通道11内设有多块将其分割为多条冷却介质通道流道112的冷却介质隔板111，其中多块冷却介质隔板111优选等间距竖直分布，以提高冷却介质流经冷却介质通道11时的均匀性。其中，蓄水池20的底部设有若干个渗水结构21，每条冷却介质通道流道112对应至少一个渗水结构21，以保证每条冷却介质通道流道112均可以存在水膜，以提高冷却介质通道11的冷却均匀性，同样，该类回字形箱体结构可以是中心三角形结构、中心圆形结构、中心正多边形结构、中心多边形结构、中心椭圆结构等结构，只要箱体结构能形成蓄水池结构，并且，能够在换热壁面通过渗水结构形成均匀的水膜即可。

需要说明的是，蓄水池20的内部结构可以采用多种形式，例如横截面为矩形、多边形、圆形或椭圆形等结构，以保证冷却介质通道11内的冷却介质可以流通即可。

在一些实施例中，如图1所示，换热芯体10包括至少三块换热平板13，多块换热平板13依次间隔设置，以形成冷却介质通道11和被冷却介质通道12。例如将三块换热平板13竖直设置，依次分别记为第一平板、第二平板和第三平板，第一平板与第二平板之间的空间形成被冷却介质通道12，第二平板与第三平板之间的空间形成冷却介质通道11，蓄水池20可以设于第一平板和第二平板的上端，蓄水池20的两个侧面与第一平板的外侧面和第二平板远离第一平板的侧面相互平齐，即蓄水池20的其中一个侧面与第二平板朝向第三平板的侧面相互平齐，可以在蓄水池20此侧面的底边上开设渗水结构21，渗水结构21流出的水可以在第二平板上朝向第三平板的一面铺展以形成水膜。当需要更多的冷却介质通道11和被冷却介质通道12时，在第三平板的后方再依次间隔布置更多个数的换热平板13即可，此时可以在每个被冷却介质通道12的上方分别设置一个蓄水池20。

实施例2

本实施例提供的一种间接蒸发冷却系统，如图1-7所示，间接蒸发冷却系统包括：换热芯体10和水箱组件；换热芯体10包括若干蓄水池20，其中蓄水池20的个数为多个，其中，换热芯体10采用的是实施例1的换热芯体，换热芯体的具体结构本实施例不再赘述。

水箱组件包括设置在冷却介质通道11下方的收集水箱52和设置在各蓄水池20上方的高位水箱50，高位水箱50与各蓄水池20连通，收集水箱52内设有用于将水输送至高位水箱50内的水泵，收集水箱52通过送水管53与高位水箱50连通，水泵与水管连接，用于将收集水箱52的水泵入水管，并输送到高位水箱50，通过设置高位水箱50，并将高位水箱设置在多个蓄水池20的上方，可以利用重力差给多个蓄水池20进行补水，以保证多个蓄水池20的液位差，如此，通过各蓄水池20设于换热芯体10的上部，在保持蓄水池20内的水存在一定的液位差时，在大气压的作用下，蓄水池20内的水自渗水结构流出，并流经冷却介质通道的换热壁面，并在流经冷却介质通道的换热壁面过程中可形成水膜，从而提高换热效率，此外通过收集水箱52和水泵可以将由冷却介质通道11流出的水进行回收利用，进一步提高水资源的利用率。

在一些实施例中，水箱组件还包括主管51和多根支管54，高位水箱50通过主管51和多根支管54与各蓄水池20连通，主管51分别与多根支管54连通，每一支管54还连通一个蓄水池20，或者多根支管连通一个蓄水池20，又或者一根支管54连通多个蓄水池20。通过水箱组件可以给各蓄水池20统一补水。如图2、图4和图5所示，支管54的箭头方向为水流方向，多个蓄水池20也可独立补水，即一个蓄水池20连通一根主管51。其中，各支管54采用小管径橡胶管，通过采用小管径橡胶管可以使得从高位水箱50的水在重力差的作用下能够缓慢的分配到多个蓄水池20，从而防止出现水流过快，使得多个蓄水池20水资源分配不均的问题，其中，小管径橡胶管的具体管径可以跟设置的高位水箱50与各蓄水池20的相对位置、以及蓄水池20的数量等进行选择，此处不做限定，只要是小管径并能实现水流缓慢流动即可，并且，小管径橡胶管可以采用截面为圆形、方形等形状，小管径橡胶管与主管之间的连接，例如可以通过热封焊接、螺纹连接或者卡接的方式，并且，小管径橡胶管与各蓄水池20的连接处设置有软塞，通过软塞可以提高两者连接的密封性，以避免出现漏水的问题。

在一些实施例中，高位水箱50内设置有阳离子交换膜，以降低水垢的产生，此外也可采用电磁法、石灰法或者其它方法来降低水垢的产生，以避免堵塞蓄水池20的渗水结构21，从而提高蓄水池20布水膜的流畅性。

在一些实施例中，被冷却介质通道12设置有与冷却介质通道11连通的介质出口，被冷却介质通道12中的介质在被冷却后，还部分通过出口进入冷却介质通道11。例如图1所示，间接蒸发冷却系统还包括风机30和壳体40，被冷却介质通道和壳体40的内侧壁之间留有侧空腔41，冷却介质通道和壳体40的内底面之间留有底空腔42，侧空腔41和底空腔42连通，当空气从被冷却介质通道12流出之后进入到侧空腔41，然后由底空腔42进入到冷却介质通道11，如此，通过将被冷却的部分低温空气再次进入到冷却介质通道11，然后通过低温空气进一步冷却被冷却介质通道12的空气，可以使得被冷却空气进一步降温，这样的过程可实现露点间接蒸发冷却，最大程度提高湿球效率，达到更好的冷却效果。

在一些实施例中，侧空腔41或底空腔42内设有阀门43，阀门43用于连通侧空腔41和底空腔42，或者隔离侧空腔41和底空腔42。其中，当被冷却介质通道12内的介质的温度不能达到目标低温时，阀门43开启，以连通侧空腔41和底空腔42。当被冷却介质通道12内的介质的温度达目标低温时，可以关闭阀门43，如此，可以实现等湿降温直至接近露点温度，可实现加湿加热直至出口接近湿球温度。这样的过程可实现露点间接蒸发冷却，最大程度提高湿球效率。

在一些实施例中，如图2所示，壳体40上与被冷却介质通道12的出口相对应的侧壁上设有一次风出口45，壳体40上远离一次风出口45的一端设有一次风进口44，壳体40下端的侧壁上设有二次风进口46，壳体40上端的侧壁上设有二次风出口47。当关闭阀门43，此时空气可以全部从一次风出口45流出，以提高间接蒸发冷却系统的使用灵活性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本申请所提供的一种换热芯体及板式换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种换热芯体，包括间隔设置的冷却介质通道和被冷却介质通道，其特征在于，所述换热芯体还包括：

蓄水池，所述蓄水池设于所述换热芯体的上部，所述蓄水池设有若干渗水结构，所述蓄水池内的水可自所述渗水结构流出，并流经所述冷却介质通道的换热壁面。

2.根据权利要求1所述的换热芯体，其特征在于，所述冷却介质通道的换热壁面设有导流部，所述导流部用于将流经所述换热壁面的水铺展。

3.根据权利要求2所述的换热芯体，其特征在于，所述导流部为十字花结构导流部、或栅格结构导流部、或小波纹结构导流部、或金字塔结构导流部、或仿生结构导流部。

4.根据权利要求3所述的换热芯体，其特征在于，所述十字花结构导流部包括多个间隔设置的十字形凸起，所述十字形凸起的四个分支的宽度自内向外渐缩。

5.根据权利要求4所述的换热芯体，其特征在于，多个所述十字形凸起呈矩形阵列分布。

6.根据权利要求3所述的换热芯体，其特征在于，所述仿生结构导流部包括仿生植物叶片导流部、仿生肺部导流部、仿生蜂巢结构导流部、仿生蛛网导流部、仿生蝶翅导流部中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的换热芯体，其特征在于，所述渗水结构为微狭缝结构或微孔结构。

8.根据权利要求1-7任一项所述的换热芯体，其特征在于，设置有若干所述蓄水池，每一所述蓄水池位于一个所述被冷却介质通道的上方，所述蓄水池设置为长条形箱体结构；或者，设置有若干所述蓄水池，每一所述蓄水池位于一个所述冷却介质通道的上方，所述蓄水池设置为回字形或类回字形箱体结构；或者，设置有若干所述蓄水池，每一所述冷却介质通道设置有若干冷却介质通道流道，每一所述蓄水池位于一个所述冷却介质通道流道的上方，所述蓄水池设置为回字形或类回字形箱体结构。

9.一种间接蒸发冷却系统，其特征在于，包括权利要求8所述的换热芯体和水箱组件；

所述水箱组件包括设置在各所述蓄水池上方的高位水箱，所述高位水箱与各所述蓄水池连通。

10.根据权利要求9所述的间接蒸发冷却系统，其特征在于，所述水箱组件还包括设置在所述冷却介质通道下方的收集水箱、用于连通所述高位水箱和各所述蓄水池的主管和多根支管；所述收集水箱内设有用于将水输送至所述高位水箱内的水泵，所述主管分别与多根支管连通，每一所述支管还与一所述蓄水池连通。

11.根据权利要求10所述的间接蒸发冷却系统，其特征在于，各所述支管分别采用小管径橡胶管，并且，各所述小管径橡胶管与各所述蓄水池的连接处设置有软塞。

12.根据权利要求9所述的间接蒸发冷却系统，其特征在于，所述高位水箱内设置有阳离子交换膜。