CN2758686Y

CN2758686Y - 一种交叉波纹板式膜全热交换强化结构

Info

Publication number: CN2758686Y
Application number: CN 200420095114
Authority: CN
Inventors: 张立志
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2014-11-15

Abstract

本实用新型提供一种交叉波纹板式膜全热交换强化结构，包括膜、新风流道、排风流道，所述膜呈波纹板状，所述新风流道及排风流道由所述波纹板状的膜叠加相间形成。本实用新型采用交叉波纹板式膜，可以大大强化交换器的传热传质过程，使膜交换器的效率更高，结构更紧凑，成本更低；采用格栅作为膜的支架，可以保证膜与膜之间的距离固定不变，从而可以使空气流通截面不产生变形，避免膜在工作过程中产生振动，使新风及排风的热交换效率保持稳定；此外，格栅的使用可使膜交换器具有很高的机械强度，可经受较高压力与冲击，克服了膜柔软、厚度小，不易成型、布置的缺点，使膜交换器的生产、制造工艺简化，拆装与维护更加容易、方便。

Description

一种交叉波纹板式膜全热交换强化结构

技术领域

本实用新型涉及全热交换技术，特别涉及一种交叉波纹板式膜全热交换强化结构。

背景技术

在空调负荷的组成中，新风处理所消耗的能量占到20％～40％，因此对新风进行热回收，成为建筑节能领域的一项重要课题，引起国内外学术界、工业界的广泛关注。目前的热回收方式，主要分为显热回收和全热回收(焓回收)两大类。显热回收采用普通的金属壁换热器，新风和室内排风在换热器中交换热量，在夏天利用排风来降低新风的温度，而在冬天利用排风提高新风的温度，这样充分利用室内排风具有的显热，达到节能的目的。这种热回收方式的优点是简单成熟，缺点是只能回收显热，不能回收潜热，不适用于潜热负荷占总负荷比重较大的地区，如中国华南地区。另外一种热回收方式为全热回收，亦称焓回收，即不仅回收显热，同时回收潜热，或水蒸汽。目前全热回收技术国际上采用的是全热转轮(Energy wheel)，也有人尝试采用以纸为交换媒介的换热器。这二种技术的优点是可以同时回收显热和一部分潜热，提高了回热效率，但是，转轮造价很高，且含有运动部件，可靠性差，新风和排风容易相互掺杂，而采用纸为媒介的焓回收器不仅回收效率低，而且容易发生新风和排风之间的混合和泄露，更为致命的是在冷天运行时，凝结水对纸具有破坏性，这些缺点都限制了它们的发展。在国内，1991年7月3日公告的CN2080146U的中国实用新型专利说明书提出采用间壁换热器，1995年4月12日公告的CN2194473Y的中国实用新型专利说明书提出采用波纹板圆桶形换热器，2003年12月24日公告的CN1462862A的中国实用新型专利说明书提到采用热管，实现对新风的热回收，但它们只能回收显热部分，不能进行全热回收；1997年1月15日公告的CN2245205Y的中国实用新型专利说明书提出采用热交换薄膜换热器，热交换薄膜的材料可采用金属或非金属材料(如塑料薄膜)，但这种换热器的热回收效果亦同上。1997年7月2日公告的CN2257367Y的中国实用新型专利说明书提出采用具有吸热吸湿的热回收芯体作为全热回收媒介，但原理与转轮类似，要频繁切换冷热流体；2003年12月17日公告的CN2593094Y的中国实用新型专利说明书公开的“带热回收的空气除湿冷却装置”可以实现热湿的连续回收，但它采用吸湿溶液连续循环方式，系统复杂，腐蚀问题非常严重。

除前些技术外，本申请人已提出了采用高分子透湿膜为传热传湿媒介的全热交换器的专利申请(申请号200410026588.4)，通过高分子透湿膜来回收新风的热湿，可以同时实现很高的显热与潜热回收效率；但是，如果采用普通的平板式交换器形式，由于膜二侧流道中的热湿传递阻力比较大，单位膜面积的热湿交换功率较小，造成交换器膜的面积过大，生产成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构合理，换热效率高的交叉波纹板式膜全热交换强化结构。

本实用新型的目的通过下述方案实现：本交叉波纹板式膜全热交换强化结构包括膜、新风流道、排风流道，其特征在于：所述膜呈波纹板状，所述新风流道及排风流道由所述波纹板状的膜叠加相间形成。

所述膜折弯穿过连续平行排列的上、下格栅形成波纹板状。

所述上、下格栅可固定设置于长方体形框架的上、下面。

所述上、下格栅的截面形状可为多边形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或其它形状；膜穿过上、下格栅形成三角形(等边三角形或等腰三角形)波纹板、正弦形波纹板。

所述格栅可利用塑料或金属材料或合成材料加工而成。

相邻的两层波纹板状膜的波纹轴线之间的角度在0～180°；其中最常用的角度为90°。

所述膜为透湿膜，具体可为选择性透过膜，包括高分子聚合物膜、无机分子筛膜、液膜；所述高分子聚合物膜包括三醋酸纤维膜、聚乙烯醇膜、赛璐玢膜、藻酸膜、壳聚糖膜、芳香聚酰亚胺膜、聚丙烯腈膜等；所述无机分子筛膜包括沸石分子筛膜、硅胶膜等；所述液膜可由氯化锂、溴化锂、氯化钙等卤素盐溶液或其混合溶液构成，也可以由其它吸湿性有机溶液如三甘醇溶液构成。

所述膜也可为复合支撑液膜，所述复合支撑液膜包括液膜、多孔支撑体、皮层。液膜固定在多孔支撑体中，在固定了液膜的多孔支撑体二侧分别通过溶胶-凝胶工艺或气相沉积法形成皮层(皮层可容水蒸汽透过但不透水)。所述液膜可由氯化锂、溴化锂、氯化钙等卤素盐溶液或其混合溶液或三甘醇溶液形成，所述多孔支撑体可为聚四氟乙烯、三醋酸纤维、聚乙烯醇、赛璐玢、藻酸、壳聚糖、芳香聚酰亚胺、聚丙烯腈等，所述皮层材料可为聚偏二氟乙烯、聚胺脂、聚烯烃等憎水膜。

本交叉波纹板式膜全热交换强化结构的作用原理是：当新风和排风分别通过由波纹板状的膜分隔开的新风流道及排风流道时，新风和排风通过可透湿的膜进行显热及潜热的交换；由于新风流道或排风流道的主体由波纹状的膜构成，而在主体的一侧是与前述波纹状膜呈一角度设置的另一波纹状膜，亦即在新风流道或排风流道的一侧形成了波纹状的凹槽；当新风或排风流过这种带波纹状凹槽的新风流道或排风流道时，在所述凹槽内空气产生强烈涡旋，从而对流道内流动的新风或排风进行扰动，使原为层流状态的空气变为湍流状态，从而强化了新风与排风的显热和潜热的交换，因而单位膜面积的热湿交换功率相对较大，保证一定的显热和潜热交换量所需的膜的面积较小，节约成本。

本交叉波纹板式膜全热交换强化结构可应用于空调制冷设备、食品与化工余热回收技术领域，如应用于家用空调、中央空调中进行能量回收。

本实用新型相对现有技术具有如下的优点及效果：(1)采用交叉波纹板式膜，可以大大强化交换器的传热传质过程，使膜交换器的效率更高，结构更紧凑，成本更低；实验数据表明，本新型交叉波纹板全热交换器的全热交换效率与平板式交换器相比，传热传质系数可以提高160％，而阻力只增加10～20％。(2)采用格栅作为膜的支架，可以保证膜与膜之间的距离固定不变，从而可以使空气流通截面不产生变形，使新风及排风的热交换效率保持稳定，也避免了膜振动。(3)格栅的使用可使膜交换器具有很高的机械强度，可经受较高压力与冲击，克服了膜柔软、厚度小，不易成型、布置的缺点，使膜交换器的生产、制造工艺简化，拆装与维护更加容易、方便。

附图说明

图1是本实用新型结构的示意图。

图2是图1所示结构中格栅的结构示意图。

图3是图2所示格栅的侧视图和俯视图。

图4是本实用新型结构的原理图。

图5是本实用新型中的新风流道及排风流道的内部形状示意图。

图6是本实用新型另一结构的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实用新型的具体结构如图1所示，由图1可见，本交叉波纹板式膜全热交换强化结构包括上、下塑料格栅1、2，膜3，所述膜3为柔软、薄的透湿膜，其折弯穿过连续平行排列的上、下塑料格栅1、2形成波纹板状；所述塑料格栅1、2的具体形状如图2和图3所示，由图2可见，上、下塑料格栅1、2固定设置于长方体形框架4的上、下面，具体可与长方体形框架4通过注塑工艺一体加工出来，亦可通过嵌接或螺纹连接的方式与长方体形框架4相连接；上、下格栅1、2分别均匀分布排列，各格栅条之间的距离相同，上、下格栅1、2的格栅条在垂直面上对应平行设置，如图3所示；上、下格栅1、2的截面形状为正方形；所述透湿膜3穿过上、下格栅1、2形成等腰三角形波纹板。

将多片前述等腰三角形波纹板相互垂直交叉叠加在一起，即可形成交叉波纹板式膜全热交换强化结构，如图4所示，在等腰三角形波纹板的两侧分别形成新风流道5及排风流道6，新风流道5及排风流道6的内部形状如图5所示。当新风和排风分别通过由波纹板状的透湿膜3分隔开的新风流道5及排风流道6时，新风和排风通过透湿膜3进行显热及潜热的交换；由于新风流道5或排风流道6的主体由波纹状的透湿膜3构成，而在主体的一侧是与前述波纹状膜呈90°设置的另一波纹状透湿膜7(见图5)，亦即在新风流道5或排风流道6的一侧形成了波纹状的凹槽；当新风或排风流过这种带波纹状凹槽的新风流道5或排风流道6时，在所述凹槽内空气产生涡旋，从而对流道内流动的新风或排风进行扰动，使原为层流状态的空气变为湍流状态，从而加剧了新风与排风的显热和潜热的交换，强化了空气边界层中的传热传质，因而单位膜面积的热湿交换功率相对较大，保证一定的显热和潜热交换量所需的膜的面积较小，使交换器结构更加紧凑。

实施例2

本实施例除下述特征外同实施例1：所述上、下格栅1、2的截面形状为圆形，所述透湿膜3穿过上、下格栅1、2形成接近正弦形的波纹板。

Claims

1、一种交叉波纹板式膜全热交换强化结构，包括膜、新风流道、排风流道，其特征在于：所述膜呈波纹板状，所述新风流道及排风流道由所述波纹板状的膜叠加相间形成。

2、根据权利要求1所述的交叉波纹板式膜全热交换强化结构，其特征在于：所述膜折弯穿过连续平行排列的上、下格栅形成波纹板状。

3、根据权利要求2所述的交叉波纹板式膜全热交换强化结构，其特征在于：所述上、下格栅固定设置于长方体形框架的上、下面。

4、根据权利要求2所述的交叉波纹板式膜全热交换强化结构，其特征在于：所述上、下格栅的截面形状为多边形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形。

5、根据权利要求2所述的交叉波纹板式膜全热交换强化结构，其特征在于：所述膜穿过上、下格栅形成三角形波纹板或正弦形波纹板。

6、根据权利要求1所述的交叉波纹板式膜全热交换强化结构，其特征在于：相邻的波纹板状膜的波纹轴线之间的角度范围为0～180°。

7、根据权利要求6所述的交叉波纹板式膜全热交换强化结构，其特征在于：相邻的波纹板状膜的波纹轴线之间的角度为90°。