EA007177B1

EA007177B1 - Конденсационное охлаждающее устройство

Info

Publication number: EA007177B1
Application number: EA200401452A
Authority: EA
Inventors: Йоханнес Антониус Мария Рейндерс; Эрнест Йозеф Элиас Бербен
Original assignee: Оксицелл Холдинг Б. В.
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2006-08-25
Also published as: TW200306403A; EP1523642B1; US20070125114A1; ATE325991T1; AU2003214717B2; KR101083156B1; WO2003091633A1; BR0309566A; EP1712847A1; DE60305185D1; NL1021812C1; CN100549610C; CA2497259C; MXPA04010606A; AU2003214717A1; EP1523642A1; JP4351075B2; US7861549B2; KR20050016373A; EA200401452A1

Abstract

Конденсационное охлаждающее устройство содержит два контура для среды, взаимно связанных посредством теплопроводной стенки, через которые могут проходить две среды, при этом вторая среда содержит газ, причем стенка имеет теплопроводные выступы; в котором стенка и выступы покрыты гидрофильным покрытием, которое может впитывать испаряемую жидкость и освобождать ее снова через испарение так, чтобы охлаждалось смоченное покрытие и в соответствии с этим также теплопроводные поверхности и выступы; смачивающее устройство для смачивания вторичной среды испаряемой жидкостью из покрытия так, чтобы испаряемая жидкость, захваченная вторичной средой, извлекала тепло из первичной среды через теплопроводную стенку. Покрытие состоит из пористого технического керамического материала, например минеральной ваты.

Description

Настоящее изобретение относится к охлаждающему устройству, и в частности к конденсационному охлаждающему устройству.

Настоящее изобретение обеспечивает конденсационное охлаждающее устройство, содержащее первый контур среды и второй контур среды, термически соединенные между собой через, по меньшей мере, частично теплопроводящую стенку, через которые две соответствующие среды могут проходить противотоком, причем, по меньшей мере, вторая среда содержит газ, например воздух, с относительной влажностью, составляющей менее 100%;

при этом теплопроводная стенка имеет разрушающие средства для разрушения, по меньшей мере, термического пограничного слоя, пограничного ламинарного слоя и пограничного слоя относительной влажности в положении, по меньшей мере, активных зон для передачи тепла, по меньшей мере, в первичную среду, причем разрушающие средства содержат теплопроводные выступы, которые увеличивают эффективную площадь теплопроводной поверхности указанной стенки;

при этом теплопроводные поверхности указанной стенки и разрушающих средств, по меньшей мере, частично покрыты, по меньшей мере, в области вторичной среды гидрофильным, например гигроскопическим, покрытием, причем покрытие является, например, пористым и/или может впитывать испаряемую жидкость, например воду, благодаря капиллярному воздействию, удерживать ее и освобождать ее снова путем испарения так, что охлаждаются смоченное покрытие и в соответствии с этим также теплопроводные поверхности и разрушающие средства;

первичное приводное средство на основе разности давлений, например вентилятор или насос, для первичной среды;

вторичное приводное средство на основе разности давлений, например вентилятор или насос, для вторичной среды; и смачивающий узел для обеспечения смачивания вторичной среды посредством поддающейся испаряемой жидкости путем испарения жидкости из покрытия так, чтобы испаряемая жидкость, захватываемая вторичной средой, извлекала тепло из первичной среды через теплопроводную стенку; при этом покрытие состоит из пористого технического керамического материала, например обожженного слоя, цемента, например портландцемента, или волокнистого материала, например минеральной ваты, например минеральной шерсти, а коэффициент теплопередачи всей стенки составляет, по меньшей мере, 1 Вт/м²К.

Очень хорошие результаты были получены, в частности, с портландцементом. Слой может состоять из этого цемента микропористого типа, в котором толщина слоя составляет, например, порядка 50 мкм.

Известно, что жидкость может охлаждаться в большей или меньшей степени очень простым способом, например в теплой солнечной окружающей среде путем помещения жидкости в контейнер с влажной тканью. Поскольку вода в ткани испаряется вследствие тепла и возможного обдувания, то испарение сопровождается падением температуры в стенке контейнера, которое передается жидкости, находящейся в контейнере. Само по себе известное охлаждение с конденсацией основано на этом, в общем, известном базовом принципе.

Конденсационное охлаждающее устройство является особым типом энтальпийного теплообменника. Как известно, энтальпия определяется как сумма внутренней энергии и произведения давления и объема в термодинамической системе. Она является свойством, подобным энергии, или функцией состояния и имеет размерность энергии. Величина определяется только температурой, давлением и композицией в системе.

В соответствии с законом сохранения энергии изменение внутренней энергии равно теплоте, которая передается системе, минус работа, совершаемая системой. Например, если единственной совершаемой работой является изменение объема при постоянном давлении, то изменение энтальпии точно равно энергии, приложенной к системе.

Что касается конденсационного охлаждения, то теплота испарения воды является существенным аспектом. При кипячении воды к воде прикладывается энергия, но температура не может подняться выше точки кипения. Работа, совершаемая в системе, используется в этом случае, чтобы вызвать преобразование воды в водяной пар. Этот процесс назван испарением, и в этом случае он протекает изотермически. Существенно то, что имеет место фазовый переход из жидкой фазы в паровую или газовую фазу.

Обратный процесс, в котором газ или пар становится более плотным с образованием жидкости, называется конденсацией. Например, конденсация может возникать во влажном воздухе, то есть происходит выделение воды из воздуха, в случае, где воздух приходит в контактное взаимодействие с такой холодной поверхностью, что относительная влажность в этом местоположении поднимается до величины насыщения, связанной с соответствующей температурой. В этом случае воздух более не может впитывать присутствующую воду, в соответствии с чем вода в этом местоположении переходит из газовой фазы в жидкую фазу.

Охлаждающее устройство, содержащее два контура среды, соединенные теплопроводной стенкой, известно из публикации АО02/27254. Это известное устройство работает в противотоке и содержит слой капиллярного затекания на поверхности одной стороны теплопроводной стенки для обеспечения испарительного охлаждения.

- 1 007177

Другое охлаждающее испарительное охлаждающее устройство известно из и8 5315843. В этом устройстве чередующиеся каналы для влажной и сухой среды отделены друг от друга вертикальными теплообменными секциями. Секция влажной среды расположена в каждом из каналов влажной среды. Теплообменные секции могут содержать гофрированный ламинированный материал. Секции влажной среды могут содержать ребра для структурной поддержки. В этом расположении вода испаряется из секции влажной среды в канал влажной среды.

По сравнению с известной технологией конденсационное охлаждающее устройство по изобретению является более совершенным в том смысле, что, благодаря изложенным отличительным аспектам, существенно улучшается эффективность. Важным является использование указанных увеличивающих поверхность разрушающих средств, которые делают существенный вклад в теплопередачу между теплопроводной стенкой и соответствующими протекающими средами. Характеристическим показателем здесь является так называемое число Нуссельта, которое является мерой этой теплопередачи и которое может достигать в соответствии с настоящим изобретений очень высоких значений.

Важно обратить внимание на тот факт, что увеличивающие поверхность разрушающие средства значительно увеличивают температурный рабочий диапазон конденсационного охлаждающего устройства. В практических условиях и с хорошо сконструированным конденсационным охлаждающим устройством по изобретению можно работать, например, с температурой на входе, то есть с температурой ввода первичной среды, составляющей, например, 80°С.

Кроме того, важно, чтобы теплопроводящие поверхности и разрушающие средства были покрыты указанным образом гидрофильным покрытием, которое, кроме того, способно накапливать, буферизовать достаточно большое количество воды, причем вода, например, подается периодически с помощью указанного смачивающего узла.

Следует подчеркнуть, что смачивающее устройство должно быть выполнено так, чтобы не возникало распыления или, по меньшей мере, возникало незначительное распыление, но так, что должен быть, например, пульсирующий поток жидкости, который непосредственно поддерживает влажность гидрофильного покрытия. Только таким способом обеспечивается высокая эффективность работы в качестве конденсационного охлаждающего устройства, в противоположность, например, случаю, в котором на теплопроводную стенку без покрытия или с тонким покрытием распыляют жидкость. В этом случае распыление уже возникает в соответствующем потоке среды, причем этот поток становится на самом деле холодным, но теплопередача к стенке, через стенку и затем к среде на другой стороне стенки будет очень ограниченной.

В соответствии с объектом настоящего изобретения конденсационное охладительное устройство отличается тем, что покрытие состоит из пластика. В этом варианте осуществления пластик также может быть пористого типа. Например, пористость может быть получена посредством усадки в процессе охлаждения или отверждения. Может быть также использован гель, который может, например, быть гигроскопичным и, таким образом, может впитываться влагу и освобождать ее в воздушный поток, проходящий мимо.

Вышеописанные варианты осуществления могут предпочтительно отличаться тем, что эффективная площадь внешнего покрытия, с которой может испаряться жидкость, по меньшей мере, в 100 раз, а предпочтительно в 1000 раз превышает выступающую площадь поверхности. Должно быть очевидным, что внешняя поверхность покрытия может, например, иметь неправильную форму, сравнимую, например, с береговой линии Британии. В этом случае в микромасштабе можно достичь того, что эффективная площадь поверхности намного больше выступающей площади поверхности, и того, что вследствие турбулентности и других движений воздуха локально может иметь место очень эффективное разрушение указанных пограничных слоев.

Предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что конденсационное охлаждающее устройство имеет такие размеры, а потоки среды имеют такие величины, что во вторичном потоке температура конденсации приближена к 1°С. Рассматриваемые размеры могут быть выполнены на основе вышеизложенного описания по изобретению путем проектирования конденсационного устройства на основе глубоких знаний.

В соответствии еще с одним объектом изобретения конденсационное охлаждающее устройство может отличаться тем, что разрушающие средства содержат ребра, причем ребра выполнены в виде нескольких полос, каждая из которых имеет, в общем, волновую форму, при этом последовательные верхние части волн каждой из этих полос на одной стороне соединены со стенкой, и тем, что покрытие, по существу, расположено только на поверхности каждой полосы, которая удалена от стенки. Такие ребра без покрытия известны по себе, например, из автомобильных радиаторов. Они очень эффективны и в контексте конденсационного охлаждающего устройства по изобретению они обеспечивают получение удивительно высокой эффективности в сочетании с тщательно выбранным гидрофильным покрытием, в частности покрытием, состоящим из микропористого портландцемента.

Как уже было указано выше, на основе доступных знаний в области теплообменников, конденсационное охлаждающее устройство по изобретению может быть тщательно сконструировано на основе принципов настоящего изобретения так, чтобы обеспечить высокую эффективность. В этом отношении

- 2 007177 важен вариант, в котором используют указанный объект, относящийся, по существу, к увеличению эффективной площади внешней поверхности покрытия, причем свойства покрытия и жидкости также выбирают относительно друг друга так, что (a) через единицу площади поверхности стенки и разрушающих средств покрытии может быть буферизовано заданное количество жидкости; и (b) тепловое сопротивление покрытия, заполненного жидкостью, является незначительным в поперечном направлении его основной плоскости относительно общего теплового сопротивления на пути между теплопроводной стенкой и проходящим рядом потоком вторичной среды.

Может быть использован возможно регулируемый реверсивный узел для изменения направления части потока первичной среды на обратное на выходе из первого контура среды для образования вторичного потока среды. В этом случае имеется первичный общий поток среды, первичный нетто-поток среды, который в охлажденном состоянии подают как эффективный поток, и тарированный ответвленный поток, который путем испарения жидкости в ответвленной среде, действующей как вторичная среда, обеспечивает охлаждающий эффект первичному общему потоку среды. Тарированный вторичный поток, нагреваемый первичным общим потоком, выпускается как потеря в окружающую среду, в частности наружу в окружающую среду. Вторичный поток может иметь величину, например, порядка 30% первичного общего потока.

Поскольку отношение между указанными общим потоком и тарированным потоком может оказывать существенное влияние на эффективность конденсационного охлаждающего устройства, вариант осуществления может отличаться тем, что отношение между первичным потоком и указанной частью первичного потока можно регулировать так, что можно регулировать эффективность конденсационного охлаждающего устройства.

В конкретном варианте осуществления, включающем в себя этот последний объект, конденсационное охлаждающее устройство по изобретению отличается тем, что регулирующие средства выполнены в виде возможно регулируемых средств непрерывной подачи в первичном контуре и регулируемых средств непрерывной подачи во вторичном контуре. Подобно любому контуру для прохождения среды, первичный контур имеет определенное сопротивление потока. Это означает, что в том случае, если вторичный контур является ответвлением, то через него будет проходить некоторый поток, который зависит от сопротивления потока до и после первичного контура и от сопротивления потока во вторичном контуре. Например, в том случае, если первичный контур не является регулируемым, путем выбора сопротивления потока во вторичном контуре может быть отрегулировано отношение между соответствующими скоростями потоков для регулирования эффективности конденсационного охлаждающего устройства. Также можно использовать клапан с поддающейся регулированию подачей на проход, как в первичном контуре выше по ходу потока, так и во вторичном контуре.

Чтобы как можно больше увеличить теплопередачу, выступы в направлении потока должны пересекаться друг с другом как можно меньше, в том смысле, что каждый выступ, такой как ребро, взаимодействует с почти невозмущенным потоком. В этом отношении может быть предпочтительным использование варианта осуществления, в котором выступы расположены во взаимном смещении.

В случае существенной теплопроводности в продольном направлении, то есть в направлении потоков среды, которые проходят во взаимно противоположных направлениях для достижения оптимальной эффективности, конденсационное охлаждающее устройство по изобретению может предпочтительно отличаться тем, что выступы имеют ограниченную длину в направлении потока, что увеличивает теплопередачу.

Конденсационное охлаждающее устройство может также отличаться тем, что выступы разделены в направлении потока частями, имеющими, по существу, меньшее тепловое сопротивление.

Для получения предпочтительно высокой эффективности необходимо в конденсационном охлаждающем устройстве по изобретению обеспечить хорошее смачивание покрытия, которое может состоять из отдельных частей, в которых, в частности, не может оставаться сухих участков поверхности. Это происходит вследствие того, что локально может возникать разность температур, которая может вызывать нежелательные тепловые потоки, оказывающие в результате отрицательное влияние на эффективность охлаждающего устройства. Отношения между площадями поверхности теплопроводных поверхностей и разрушающих средств в первичном и вторичном контуре должны быть дополнительно выбраны так, чтобы при всех заданных предварительных условиях тепловые потоки между первичной и вторичной средой были как можно большими.

Настоящее изобретение обеспечивает возможность выполнения конденсационного охлаждающего устройства, имеющего значительно увеличенную эффективность, в котором температура на выходе из первичного контура в так называемой 11,х-диаграмме Молье достигает, по меньшей мере, линии 85% относительной влажности и в котором в результате получают значительно пониженную разность температур между первичным входом и вторичным выходом, то есть 2-3°С. Отмечено, что желательно, чтобы имело место как можно более близкое приближение к линии насыщения (100% относительной влажности), причем на практике следует стремиться к значению относительной влажности, составляющему приблизительно 85%.

- 3 007177

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 - схема конденсационного охлаждающего устройства с первичным контуром и вторичным контуром;

фиг. 2 - схема, соответствующая схеме по фиг. 1, конденсационного охлаждающего устройства, в котором вторичный контур соединен с выходным отверстием первичного контура;

фиг. 3 - очень схематичный пример конденсационного охлаждающего устройства с реверсирующим узлом, предназначенным для изменения направления части потока первичной среды на обратное; и фиг. 4 - схематичный и сильно упрощенный вид в перспективе конденсационного охлаждающего устройства.

На фиг. 1 показано конденсационное охлаждающее устройство 1 с первичным контуром 2 и вторичным контуром 3. Как показано стрелками 4, 5, среды проходят через них противотоком. Первичная среда I проходит внутрь через входное отверстие 6, а выходит через выходное отверстие 7. Изображение насоса, вентилятора или аналогичного средства, предназначенного для транспортировки среды, не приведено. Вторичная среда II входит через входное отверстие 8 и покидает теплообменник через выходное отверстие 9. Символически показаны два соответственно чередующихся узла и коллектора 10, 11, которые соединяют множество взаимно чередующихся каналов в конденсационном охлаждающем устройстве 1 с образованием соответствующих единых труб соответственно для первичного контура и вторичного контура.

Во вторичном контуре 3 теплообменная стенка смачивается смачивающим устройством (не показано) с целью охлаждения этой стенки путем испарения воды на стенке проходящим рядом вторичным воздушным потоком.

Среды I, II находятся в охлаждающем устройстве 1 в теплообменном контакте. В этом варианте осуществления охлаждающее устройство содержит внешнее первичное входное отверстие 11, внешнее первичное выходное отверстие 12, внешнее вторичное входное отверстие 13 и внешнее вторичное выходное отверстие 14.

Фиг. 2 частично отличается в отношении этого последнего объекта варианта осуществления по фиг. 1, в том смысле, что вторичное входное отверстие 8 конденсационного охлаждающего устройства 1 принимает поток I среды, который является ответвлением общего потока I среды. Сквозной поток I' проходит через коллектор 11' к выходному отверстию 12. Сумма скоростей потоков I' и II равна I. Скорость потока I равна скорости потока II. Отношение между I' и I в значительной степени определяет эффективность охлаждающего устройства и может, например, иметь значение порядка 70:30. Поток I среды можно рассматривать как общий поток, то есть общий поток среды, вводимый в устройство. Поток I' является термически обработанным потоком, в частности охлажденным потоком, который может быть обозначен как нетто-поток. Разность между общим потоком I и нетто-потоком I' представляет собой поток I ответвления, или поток II, который соответствует потоку II в соответствии с фиг. 1. Этот поток II проходит через вторичный контур и в конфигурации по фиг. 2 может быть обозначен как тарированный поток. Термически обработанная, в частности нагретая, среда, в выходном отверстии 14 выпускается наружу как потеря.

На фиг. 3 очень схематично показано конденсационное охлаждающее устройство 20. Оно содержит первичный контур I и вторичный контур II. Первичный воздушный поток 21 проходит через первичный контур. Вторичный воздушный поток 22 проходит через вторичный контур II. Он является ответвлением первичного воздушного потока 21, который сам по себе продолжается как частичный поток 21'.

Конденсационное охлаждающее устройство содержит первичное входное отверстие 23, первичное выходное отверстие 24 и вторичное выходное отверстие 25, причем эти отверстия образуют часть корпуса 26. Вентилятор 27 обеспечивает приведение в движение первичного воздушного потока 21. В корпусе расположена теплообменная стенка 28, которая отделяет первичный контур I от вторичного контура II. В стенке образовано отверстие 29, которое может закрываться и открываться посредством клапана 30, который управляется посредством привода 31.

В показанном открытом положении выбранная часть первичного потока 21 ответвляется в виде потока 22, тогда как остальная часть продолжается в виде потока 21'.

Стенка 28 несет первичные ребра 32 и вторичные ребра 33. Они служат для разрушения соответствующих пограничных слоев и для эффективного увеличения площади поверхности стенки 28. Вторичные ребра 33 снабжены покрытием из портландцемента. Ребра при этом становятся очень гидрофильными на поверхности и могут накапливать определенное количество воды. Эта вода подается через канал 34 для воды и распределительный клапан 35 к распределительному каналу 36. Это обеспечивает непрерывное смачивание указанного покрытия.

Проходящий рядом вторичный воздушный поток 22 обеспечивает испарение воды, присутствующей в покрытии, причем это сопровождается охлаждением ребер 33, стенки 28 и в соответствии с этим ребер 32, при этом охлаждается первичный поток 21. Таким образом, первичный выходной поток 21' имеет меньшую скорость потока, чем первичный поток 21, но также пониженную температуру. Этот поток 21' поэтому используют как эффективно охлажденный воздушный поток с целью, например, пространственного охлаждения.

- 4 007177

Не показан вариант, в котором клапан 30 не используется. Отношение между потоками 21 и 22 в таком случае может не регулироваться.

На фиг. 4 показано конденсационное охлаждающее устройство 50, корпус которого не показан для ясности изображения. На этом сильно упрощенном изображении конденсационное охлаждающее устройство содержит три теплопроводные стенки 51, 52, 53 для отделения среды, на каждой стороне которых расположены соответствующие ребра 54, 55, 56, 57, которые продолжаются в виде зигзагообразных полос в поперечном направлении относительно потоков, описываемых ниже. Ребра имеют ограниченную длину в направлениях потока, тогда как указанные стенки 51, 52, 53 являются теплопроводными в области ребер и имеют теплоизоляционные части 58, 58', соответственно, между соответствующими полосами ребер, обозначенными, соответственно, ссылочными номерами 57, 57', 57. Теплоперенос в продольном направлении при этом исключается, в соответствии с чем теплообменник 50 имеет превосходную эффективность.

Средние два из четырех показанных каналов соответствуют первичному контуру I. Внешние два канала, которые дополнительно ограничены корпусом (не показаны), образуют вторичный контур II. Различные потоки и контуры обозначены аналогичными ссылочными номерами, что и на фиг. 2.

Конденсационное охлаждающее устройство 50 дополнительно содержит центральный канал 59 для подачи воды с соплами 60 для смачивания ребер 54-57, которые снабжены гидрофильным покрытием. Ребра имеют перфорации, с помощью которых вода, поступающая из сопел 60, может также полностью смачивать ребра в нижнем положении. Возможный избыток воды выпускается с помощью средств, которые не показаны. Как можно видеть на чертеже, перфорации 61 выполнены в виде щелей. Эти щели получены не пробивкой, а образованы путем формирования прорезей в перфорирующем устройстве и выдавливанием материала ребра из основной плоскости окружающей поверхности так, чтобы в результате получалась жалюзийная структура. Форма перфораций 61, теперь обозначаемых как «жалюзийные средства», такова, что они сгруппированы в две последовательные группы жалюзийных средств в направлении потока, указанные, соответственно, ссылочными номерами 62 и 63. В этом варианте осуществления группа жалюзийных средств, расположенная выше по ходу потока, в направлении потока, обозначена ссылочным номером 63. Жалюзийные средства расположены так, что поток 5 перехватывается жалюзийными средствами и отводится к другой стороне ребра, где отклоненный поток, в свою очередь, перехватывается жалюзийными средствами группы 62 и, по меньшей мере, ориентировочно возобновляет свою исходную траекторию. Такая конструкция обеспечивает превосходную теплопередачу между проходящим мимо потоком среды и ребрами.

Активация канала 59 для подачи воды соплами 60 для генерирования воды на покрытой стороне, то есть на ребрах 54-57 в тарированном потоке II вторичной среды, предпочтительно возникает с перерывами. Увлажняющая система орошает покрытие, в соответствии с чем ребра становятся гидрофильными. Избегается, насколько это возможно, непосредственное смачивание вторичного воздушного потока, поскольку это имеет только эффект уменьшения эффективности конденсационного охлаждающего устройства. Использования распылителей в соответствии с изобретением, следовательно, вполне определенно избегают. Испарение возникает только из покрытия ребер, смоченных водой, и свободных частей стенок 51, 52, 53, возможно, также снабженных гидрофильным покрытием, то есть не имеющих ребер зон, обозначенных ссылочными номерами 58 и 58'.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается небольшой избыток воды, чтобы мокрая стенка, в которую включены также ребра, орошалась, по существу, равномерно и содержала почти то же количество воды, что везде. Следовательно, движущий перепад давления для испарения везде является оптимальным. Правильный выбор скорости и степени турбулентности потока обеспечивает хорошую эффективность.

Здесь также следует уделить внимание эффективности теплообменника, в общем, более конкретно со ссылкой на фиг. 4, которая ясна в этом отношении. После прохождения через первичную теплообменную сторону часть I общего воздушного потока I переносится вдоль вторичной стороны энтальпийного теплообменника 50 для поглощения водяного пара так, как это описано выше. Теплоту парообразования, впитываемой, испаряемой воды используют для охлаждения общего первичного воздушного потока I до температуры первичного воздушного нетто-потока I', который, в конечном счете, является требуемым воздухом, выдуваемым в соответствующее пространство для охлаждения. Соотношение между общим потоком и тарированным потоком имеет оптимум при каждом размере конденсационного охлаждающего устройства. Тепло, извлеченное из первичного общего воздушного потока, умножается на термическую эффективность конденсационного охлаждающего устройства 50. Для вторичного извлечения энтальпии в значительной степени используют скрытую теплоту парообразования воды орошения. В соответствии с этим может оказаться достаточным только небольшой воздушный поток на вторичной стороне. В типичном случае соотношение массового расхода первичного потока и вторичного потока имеет значение порядка 2-3.

Гидрофильное или гигроскопическое покрытие или поверхностные обработки, которые придают ребрам и несущим ребра теплообменным стенкам требуемые свойства распределения влаги и накопления влаги, обеспечивают хранение воды для испарения между двумя периодами орошения. Покрываю

- 5 007177 щий слой или покрытие является тонким, так что оно имеет почти незначительное тепловое сопротивление, при этом теплопередача между первичным потоком среды и вторичным потоком среды может проходить практически без нарушения.

На фиг. 4 не показаны части коллектора, необходимые для соединения внешних двух каналов с соответствующими внутренними двумя каналами на обеих сторонах теплообменника 50. Не требуется образования частичных потоков I' и I из показанного потока I. Для этой цели может быть использовано устройство по фиг. 3 или любое другое пригодное устройство.

Поскольку в конденсационном охлаждающем устройстве по фиг. 4 или, в общем, в охлаждающем устройстве по изобретению существует небольшой движущий температурный перепад и поскольку давление насыщенного пара непосредственно зависит от температуры, то очень важно гарантировать, что этот температурный перепад не исключается продольной проводимостью (в направлении потока) в стенке. Это выполняют путем выбора относительно небольших толщин стенки или путем размещения между ребрами в направлении потока разделений среды, которые являются нетеплопроводными или теплопроводны только в незначительной степени. Эти теплоизоляционные части обозначены ссылочными номерами 58, 58'.

Для того чтобы осуществить наибольшую транспортировку вещества на влажной стороне, испаряя таким образом воду в водяной пар, захватываемый вторичным потоком среды, перепад давления между давлением пара, насыщенного при преобладающей температуре, и давлением пара подаваемого воздуха, должно быть как можно большим. Насыщенный воздух или почти насыщенный воздух делает этот перепад настолько небольшим, что это плохо влияет на эффективность энтальпийного теплообменника. Конденсационное охлаждающее устройство предпочтительно имеет на орошаемой вторичной стороне частично непокрытую поверхность, которая снова отводит воздух, впитывающий воду, дальше от точки насыщения, так что вода может еще поглощаться оптимальным образом. Это может быть непрерывным или прерывистым процессом поглощения и нагрева пара.

Помимо описанного теплового разделения между зонами, обеспечиваемыми с помощью ребер, теплопроводность промежуточной стенки между первичным потоком и вторичным поток не является важной. Теплопроводность средств, которые увеличивают теплопередачу, в частности ребер, которые продолжаются на некоторое расстояние от стенки в соответствующем канале и должны, следовательно, передавать поглощенное тепло, посредством проводимости, к стенке, является очень важной, и средства должны быть хорошо выбраны. В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 4, в настоящем изобретении в этом отношении используются ребра, сложенные в виде зубчатой или зигзагообразной конфигурации и состоящие из медных полос с перфорациями, типа жалюзи.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Охлаждающее устройство, содержащее первый контур среды и второй контур среды, термически связанный с ним, по меньшей мере, через частично теплопроводную стенку, через которые две соответствующие среды могут проходить противотоком;

при этом теплопроводная стенка имеет разрушающие средства для разрушения, по меньшей мере, термического пограничного слоя, пограничного ламинарного слоя и пограничного слоя относительной влажности в положении, по меньшей мере, активных зон для передачи тепла, по меньшей мере, в первичную среду, причем разрушающие средства содержат теплопроводные выступы, которые увеличивают эффективную площадь теплопроводной поверхности указанной стенки;

причем теплопроводные поверхности теплопроводных выступов, по меньшей мере, частично покрыты, по меньшей мере, в области контура второй среды гидрофильным покрытием для удержания жидкости и освобождения ее снова через испарение; и смачивающий узел для обеспечения смачивания покрытия в области вторичной среды испаряемой жидкостью, и в котором коэффициент теплопередачи всей стенки составляет не менее 1 Вт/м²К.
2. Охлаждающее устройство по п.1, дополнительно содержащее первичное приводное средство, основанное на разности давлений, например вентилятор или насос, для первичной среды.
3. Охлаждающее устройство по п.2, дополнительно содержащее вторичное приводное средство, основанное на разности давлений, например вентилятор или насос, для вторичной среды.
4. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором покрытие состоит из пористого технического керамического материала, например обожженного слоя, цемента, такого как портландцемент, или волокнистого материала, например минеральной ваты, такой как минеральная шерсть.
5. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором поток вторичной среды является частичным потоком, который ответвляется в конце первичного потока среды и имеет величину, составляющую, например, около 30% от него.

- 6 007177
6. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором покрытие состоит из пластика.
7. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором эффективная площадь внешней поверхности покрытия, с которого может испаряться жидкость, по меньшей мере в 100 раз, а предпочтительно по меньшей мере в 1000 раз, превышает площадь выступающей поверхности.
8. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором его размеры выбраны такими, а потоки среды имеют такие значения, что во вторичном потоке температура конденсации приближена к 1°С.
9. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором выступы содержат ребра, причем ребра выполнены в виде нескольких полос, каждая из которых имеет общую форму волны, при этом последовательные верхние части волн каждой из этих полос соединены на одной стороне со стенкой, при этом покрытие, по существу, расположено только на поверхности каждой полосы, которая удалена от стенки.
10. Охлаждающее устройство по п.7, в котором свойства покрытия и свойства жидкости выбраны относительно друг друга так, что (а) через единицу площади поверхности стенки и разрушающих средств покрытия может быть буферизовано заданное количество жидкости; и (Ь) тепловое сопротивление покрытия, заполненного жидкостью, является незначительным в поперечном направлении его основной плоскости относительно общего теплового сопротивления на пути между теплопроводной стенкой и проходящим рядом потоком вторичной среды.
11. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором выступы взаимно смещены относительно друг друга.
12. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором выступы имеют ограниченную длину в направлении потока, что увеличивает теплопередачу.
13. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором выступы разделены в направлении потока частями, имеющими, по существу, меньшую теплопроводность, так, чтобы не исключать движущую разность температур теплообменника в направлении потока.
14. Охлаждающее устройство по любому предшествующему пункту, в котором выступы содержат ребра с жалюзийными средствами.