工質相變換熱設備的製作方法

2023-09-18 02:45:50

專利名稱：工質相變換熱設備的製作方法
技術領域：
工質相變換熱設備 獄領域
本實用新型涉及熱傳遞或熱交換設備，具體地指一種適合於在二種不同溫 度的冷、BM之間進行熱傳遞或熱，的工質相^^熱設備。
背景駄
目前，在熱傳遞或熱交換技術領域，熱管依靠自身內部製冷劑的相變來實 現高效率的傳熱，其導熱能力已^S超過了任何一種已知的金屬。按熱管原理 鬼lj作的傳熱、換熱設備也已廣SJte用於生產和生活中的M領域。但工程技 術人員發現，己有的熱管傳熱、換熱設，然存在以下局限性其絕大多數是 由單根或一組各自獨立的單根熱管組成，在每一根熱管內部僅^OT吸液芯或依 靠重力自冷端向熱端傳遞液態製冷劑，熱管換熱受限於吸液芯的傳遞能力，或 其冷端位置必須高於熱端位置，故熱管換熱並不適合於大功率、冷熱源距離較 遠、或者熱源位置較冷源位置高的情形。同時，熱管的設計和加工工藝複雜， 需專業廠商先在其工廠內生產，再根據應用現場傲皿行加工，且大量的管材 浪費在多根熱管冷熱端之間的絕熱微管肚，大幅增加了其製造棘。
發明內容
本實用新型的目的旨在解決Jl^現有技術中的諸多局限，^i乓一種結構簡
單、成本低廉、具有高導熱能力、倉辦實現大功率、i^巨離、高效率熱傳遞的 工質相魏熱設備。
為實Hh述目的，本實用新M0f設計的工質相變換熱設備，至少包括一個 用於接觸熱源的蒸發器和一個與其配套的用於,冷源的冷凝器，所述蒸發器 的工質出口與冷凝器的工質進口之間通過一條回氣管道相連，所述冷凝器的工 質出口與蒸發器的工質進口之間通過一綠液髓相連，由此構成一個封閉循 環管路，^^閉循環管路內充注有會^^進行蒸發和冷凝相變的工質。
本實用新型的工作原理是這樣的將蒸發器置於,較高的熱源環境中， 其內的液態工質將會吸收熱源的熱量而蒸發，蒸發後的氣態工質經過回氣， 進入冷凝器中。同時，粉令凝器置於驢較低的冷源環境處，其內的氣態工質 會向冷源放熱並凝結，凝結後的液態工質在重力的作用下經過供液管道重新回 到蒸發器內。由此完成旨工質的相變循環過程，並將熱量由高溫 傳遞到
低溫冷源。這一過程周而復始地不斷循環，即可實91*實用新型的高效傳熱換 熱目的。
進一步地，當液態工質不能在重力作用下流回蒸發器時，所述供液管道上
可以設置工質泵。由於所述蒸發器和冷凝器之間由回氣管itt接超通，起到了
均壓的作用，故工質在其中基本上處於等壓狀態，工質泵的壓頭僅用於克服工 質液柱的高差和工質循環的摩擦阻力。常用的工質如水、氟利昂等的單位質量 製冷量或蒸發潛熱艦艮大，而其流量則較小，因而工質泵所需的容量和功率都
很小。工質泵傳遞的換熱量與其自身的耗功量比值極大，通常大於1000，即其 倉激比大於1000倍，虹質泵自身的耗功量與其傳遞的換熱量相比，幾乎可以
忽略不計。這樣，與傳統的熱管式換熱器相比較，本實用新型用工質泵替代熱
管內的吸液芯或重力流實現自冷源向熱源傳遞液態帝蛉劑，可以使蒸發器和冷
凝器不受冷熱源健和距離的限制，熱^^功率可以直接M控制工質泵的運 行來調節。
本實用新型的工質相變換熱設備與傳統的製冷循環裝置相比，雖然亦由蒸
發器、冷凝器和工質循環管路組成，但其最大的區別在於傳統的製冷循環裝
置是從低溫熱源向高溫M主動傳熱，需要設置壓縮機和節流閥強制做功，而 本工質相變換熱設備卻是簡單地從高溫熱源向低溫熱源被動傳熱，無需壓縮機 和節流閥，工質在循環管路內雖有相變，卻並無壓力變化。
本實用新型的優點在於所設計的換熱設備充分利用了工質在循環管路內 相變產生高導熱能力的原理，由於工質在相變時的M^—定而換熱係數極高， 即使蒸發器和冷凝器所處的冷熱源之間的驢不大，工質亦能在一定距離內實 現冷熱源之間的高效傳熱，因lW換熱設備完全可以實現大功率、《巨離、高 效率的熱傳遞。並且，所設計換熱設備的蒸發器和冷凝M冷熱源之間僅通過
連接成一條封閉迴路的供液管道和回氣管it^行循環，省去了多根熱管的絕熱 段，既簡化了結構，又節省了大量的管材。而蒸發器和冷凝器可以方便ifeii用 市場上各種現成的產品，無須專業廠商生產，可大幅降低製造成本。而所設計 在供液管道上的工質泵，既不增加多少功耗，又能調控熱交換的功率，還可確 保蒸發器和冷凝器的布置不受冷M距離和皿的限制。
綜上所述，本實用新型的換熱設備具有極高的導熱性、優良的，性、大 功率熱傳遞性和熱傳遞可調性，其生產工藝簡單、安置布置方便，適用範圍極 廣，尤其適用於各行業的製冷、空調、除溼過程的廢熱回收，進而實現節能降 耗的效果。


圖1為本實用新型的工質相變換熱設備的結構示意亂
圖2為傳統製冷空調系艦空氣進行辨卩除溼的原理示意圖3為圖2所示空氣m卩除溼過程的烚溼圖4為圖1所示工質相變換熱設備應用於圖2戶標傳統製冷空調系統中對 空，行m卩[^溼的原,意圖5為圖4所示空氣m卩除溼過程的烚溼圖6為圖1所示工質相變換熱設備應用於傳統制熱空調系統的新風管和排 風管中對空氣迸fiH熱的原理示意圖。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的工質相變換熱設備作進一步的
詳細描述
如圖1戶/^的一種工質相變換熱設備，具有一個蒸發器Z和一個與其配套 的冷 L，蒸發器Z和冷凝器L均可以M市場,獲得。蒸發器Z的工質 出口與冷凝器L的工質進口之間通過一條回氣繁虔H相連，冷凝器L的工質出 口與蒸發器Z的工質迸口之間通過一^^液管道G相連，由此構成一，閉循 環管路，該封閉循環管路內充注有會,進行蒸發和冷凝相變的工質，常用的工 質可以是 1』昂^0在供液^til G上設置有一個工質泵B，用於克月射共^t管 道G內工質液柱的高差和期盾環所產生的摩擦阻力。本換熱設劄頓時，將蒸 發器Z安裝在離較高的M環境中，>1齡凝器L布置在驢較低的冷源環境
處，m3ix質在封閉循環管路的蒸發和冷凝相變，即可將熱源中的熱量傳遞給
冷源。本換熱設備具體的應用實例如下
實施例1:將本換熱設備應用到傳統製冷空調系統中，在夏季回收預7令熱 翻於空氣再熱。
在夏季，本換熱設備可提高製冷空調系統的除溼能力，完全或部^^取消再 熱負荷，從而提高0^並節省空調系統的倉繼。
如圖2所示為傳統製冷空調系自空氣進行^4卩除溼的原 意圖，如圖3 所示為該空氣冷卻除溼過程的焓溼圖，這是當今應用,泛的空氣除溼駄措 施之一，即7辨P[^溼。製冷空調系統的冷卻器A糊顯空氣從狀態1 m卩至其露 點以下的狀態2，空氣中大雅和激驢的水汽凝結析出，空氣的iU^U斷氐 至t2，其"tM1^4斷氐至4，，對mg極高，從cpi升高至^5飽和的(fe。 因而在排斷,水後，空氣必須^31製冷空調系統的加皿C再熱升^S狀態
5200720085073.0
說明書第3/5頁
附圖說明3，使空氣的^g從t2回升至t3，含溼量從4至在保持不變，以使細贈SS^ (fc降低至必。在以上狀態1至狀態2的7轉啦程和狀態2至狀態3的再熱過程 中，均需消耗大量的倉韁。在狀態1至狀態2的7轉口過程中空氣釋放熱量，消 耗制^!IS0f需的會糧，見圖3中的7賴卩放熱量標誌。而在狀態2至狀態3的 再熱過程中空氣吸收熱量，消耗加熱過程所需的f糧，見圖3中的再熱吸熱量 標誌。其中的再熱量抵消了空調系統的部，嶺量，造成雙重的能量浪費。即 使是採用熱泵或禾,廢熱源對空氣進行再熱，被抵消了的這部分製冷量所需的 倉^*， iM^白白地浪費掉了。
如圖4所示為本換熱設備應用於傳統製冷空調系統中對空氣進行冷卻除溼 的原斷意圖，如圖5所示為該空氣辨卩除溼過程的烚溼圖。將本換熱設備的 蒸發器Z置於製冷空調系統的空氣入口並且在7賴口器A之前，此時蒸發器Z的 作用是空氣預辦卩。將本換熱設備的冷凝器L置於辨卩器A之後，此時冷凝器 L的作用是空氣預再熱。蒸發器Z先將溼空氣從狀態1預糊至狀態2，，糊 器A再將溼空氣從狀態27賴隨其露點以下的狀態2。空氣中大，和激顯量 的7jC汽凝結析出，空氣的^g先從t厲慢降低至t2，，然後再降低至t2，其含《 先從4至4'不變，再從4'斷氐至4， ^難aS也M cpi至cfe'不變，再升高 至^5飽和的cfe。因而在排斷皿水後，空氣需要經過冷凝器L ,再熱升溫 至狀態3，，再糹S1加SIC升》^S狀態3，使空氣的^Jg從t2緩漫回升至t3'，再 回升至fe，其含溼m cfc至db再至4'傲寺不變，，對M^A吸緩慢斷氏至 W，再從W降低至化。在以上狀態1至狀態2，的預7賴卩過程和狀態2至狀態3， 的預再熱過程中，本實用新型的換熱設備利用空氣預冷卻時放出的熱量，對冷 卻除溼後的空，ffl^再熱，見圖5中的預辦卩放熱量標誌和預再熱吸熱量標 志，也即同時利用7賴卩除溼後的空氣的吸熱量，對空氣進糹ff頁冷卻，無需同時 向空調系統輸入嫩卜的冷、熱量。
由此可見，使用本實用新型的換熱設備，使工質在蒸發器Z和冷凝器L之 間進行強帝勝的等壓循環流動，使絲低溫的辨口器A和高溫的加繊B中產 生等壓相變換熱，對空氣同時進^f員冷和預再熱，可達到降低空氣相對溼度並 節約能源的目的。在不改變現有空調系統ES、且不使空調系統總體積增加很 多的情況下，僅增加上本實用新型的換熱設備，就可以顯著地增加空調系統的 斷 ，並使空調器系統製冷量和功 *^變。
實施例2:將本實用新型應用到傳統制熱空調系統中，在，回收^f風熱 翻於空氣預熱。
在 ，本換熱設備可用於大型商場等處制熱空調系統排風熱量的回收， 減少空調系統預熱新風的負荷，達到節能的目的。
具有空調系統的建築在冬季不可避免地需要排除大量的熱空氣，同時又有
大量的if^冷空氣經預熱處理後iSA建築內。由於新風、迴風需經冷熱處理， 排風將帶走大量熱源，造成能量的浪費。目前，國內用於回收排風能量的裝置 以全熱交換器為主，已研製出相應的轉輪式換熱器、板翅式換熱器和盤管熱環 式換熱器等。該類設備儘管回收效報高，但製造工藝複雜，造價昂貴，腿 風和排風之間存在交叉汙染，不適合於醫院及產生有害氣體的空調房間，若利 用普通的顯熱熱交換器，則進排W驢小，勢必要加大換熱面積，同時也給風 纖接帶來許多不便。
如圖6所示為本換熱設備應用於傳統帝鵬空調系統的新風管和排風管中對
空氣進fiii熱的原a^意圖。將本換熱設備的蒸發器z置於空調系統的排風管
P中，將本換熱設備的冷繊L置於空調系統的新風管X中，連接好回氣離 H和供液管道G，並在供液管道G上設置工質泵B，即可從排風管P所排除的 室內熱空氣中回收廢熱，用於預熱從新風管X中輸入的新風，其工作原理同 上，於此不多 。經實驗表明室內約為20'C的熱空氣鄉敏蒸發器Z後排出 到對卜時約為12°C，對卜約為2X:的冷空氣新風經過冷凝器L^A室內後約為 l(TC，其節能效果顯著。
權利要求1.一種工質相變換熱設備，其特徵在於該換熱設備至少包括一個用於接觸熱源的蒸發器(Z)和一個與其配套的用於接觸冷源的冷凝器(L)，所述蒸發器(Z)的工質出口與冷凝器(L)的工質進口之間通過一條回氣管道(H)相連，所述冷凝器(L)的工質出口與蒸發器(Z)的工質進口之間通過一條供液管道(G)相連，由此構成一個封閉循環管路，該封閉循環管路內充注有能夠進行蒸發和冷凝相變的工質。
2. 根據權利要求1所述的工質相變換熱設備，其特徵在於所說的供液管 道(G)上設置有工質泵(B)。
專利摘要本實用新型公開了一種工質相變換熱設備，該換熱設備至少包括一個用於接觸熱源的蒸發器和一個與其配套的用於接觸冷源的冷凝器，所述蒸發器的工質出口與冷凝器的工質進口之間通過一條回氣管道相連，所述冷凝器的工質出口與蒸發器的工質進口之間通過一條供液管道相連，所述供液管道上根據實際需要可以設置工質泵，由此構成一個封閉循環管路，該封閉循環管路內充注有能夠進行蒸發和冷凝相變的工質。該換熱設備具有極高的導熱性、優良的等溫性、大功率遠距離熱傳遞性和熱傳遞可調性，其生產工藝簡單、安置布置方便，適用範圍極廣，尤其適用於各行業的製冷、空調、除溼過程的廢熱回收，進而實現節能降耗的效果。
文檔編號F28D15/02GK201059899SQ20072008507
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月4日 優先權日2007年6月4日
發明者泳 邢, 耘 邢 申請人:耘 邢