通道式蒸發冷卻裝置的製作方法

2023-09-20 09:22:55 1

專利名稱：通道式蒸發冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷卻裝置，尤其是涉及一種適合於在建築物中有氣流持續通過的排風通 道中設置的通道式蒸發冷卻裝置。
背景技術：
在目前各種大型建築中，為實現內部環境熱量向外界轉移，通常設有空調製冷系統。系 統中熱量轉移過程的最後一個環節，最常見的形式是冷卻塔。冷卻塔的功能是將來自製冷機 的冷卻水與外界的大氣交換熱量，使冷卻水的溫度降低，並返回製冷系統重複利用。
冷卻塔通過水與空氣之間的熱交換形式實現熱量轉移，就其技術水平而言，通過數十年 的研究發展，設備自身的熱交換技術已經相當成熟。但是，冷卻塔實現其熱量轉移存在一個 必要的客觀條件——必須置於外界大氣環境中，並保持與外界環境足夠充分的接觸。
實際工程建設中，尤其在現代建築注重外部景觀效應的環境中，冷卻塔的安裝位置出現 相應的困難，以致冷卻塔與大氣充分接觸的客觀條件不能得以有效地保障。
這種比較典型的現象表現在地鐵建設工程中。為了保障地鐵內部環境的而設立的空調製 冷系統，冷卻塔作為製冷系統一個末端換熱設備是必不可少的。而地鐵的車站為了充分吸引 客流，其位置總是設在人口密度較高的市區環境。而在"寸土寸金"的鬧市環境中尋求一個 "既要滿足冷卻塔的設置要求，又要適應車站周邊建築景觀需求"的位置存在著相當的難度 。事實上，已有相當數量的地鐵工程為此改變製冷系統的設計方案。例如，設立集中製冷站 ，將冷源通過遠距離(一公裡以上甚至數公裡)輸送到各個車站為空調所用；或設立集中冷 卻站，通過遠距離輸送將各個車站需要降溫的冷卻水集中冷卻。客觀上，不得已而為之的" 遠距離輸送"，不僅需要佔用更多的地下空間資源，也使得系統能耗增大、冷源利用率下降 、運行成本增高、日常維護工作量增大，形成眾多不可避免的負面影響。同時，其工程初期 需要的投入成本也有顯著的增長。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種不需要設置在大氣環境中的通道式蒸發冷卻裝置
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是通道式蒸發冷卻裝置，包括盤狀的蒸發換 熱器和蒸發補水器組合形成的冷卻單元，是一種盤管型的蒸髮式熱交換器。根據工程實際所需要的換熱量，可在排風通道中設置一個或多個冷卻單元構成工程實際使用的蒸發冷卻裝置 。蒸發補水器以周期性間隔補水方式向蒸發換熱器盤面提供補充水。利用通道中持續的排風 ，促進分布在蒸發換熱器盤面的水膜蒸發，並及時帶走因蒸發而加溼的空氣。通過"水—— 水蒸氣"相變吸收汽化潛熱的過程，降低設備表面金屬的溫度，進而降低流過蒸發換熱器內 的液體溫度。
為了提高換熱效率且利於蒸發補水器周期性間隔補水，蒸發換熱器採用導熱性能優良的 金屬管材繞成近似圓盤狀，形成旋流蒸發換熱器。
為了簡化結構且方便於蒸發補水器的安裝布置，旋流蒸發換熱器的冷卻流體入口和冷卻 流體出口均設置在外圓周邊緣處，且旋流蒸發換熱器的圓盤中心位置設置有安裝空間。
作為上述技術方案的具體實施方式
，蒸發補水器包括可旋轉支撐在蒸發換熱器的蒸發換 熱器盤面的軸心位置的旋轉體，旋轉體上設置有至少一根儲水導流管，儲水導流管以旋轉體 為中心沿蒸發換熱器盤面徑向延伸，旋轉體上連接有與儲水導流管連通的進水通道，儲水導 流管上設置有沿切向並向蒸發換熱器盤面傾斜的噴嘴。
為了進一步簡化設備和節約能源，旋轉體上設置至少兩根沿周向均布的儲水導流管，儲 水導流管上的噴嘴的設置方向一致。在噴嘴出口流體的反作用力推動下，以蒸發換熱器中心 為軸線進行圓周運動，實現對蒸發換熱器表面不間斷地周期性水源補給。
為進一步提高換熱效率，旋轉體上連接的進水通道與氣體通道連通形成氣水通道，通過 出口噴嘴出流氣體引流補充水，並將其霧化後噴向蒸發換熱器盤面，使其表面形成很薄的水 膜，以利於更好的通過蒸髮帶走蒸發換熱器內流體的熱量。
本發明的有益效果是換熱效率高，可以安裝在地下建築物的排風道中，取代必須在室 外安裝的冷卻塔。對於軍事意義而言，凡是對內部環境有溫度控制需求的軍事設施，為轉移 熱量而設置的製冷系統則必然存在。當這個軍事設施需要完全隱藏時，該裝置作為製冷系統 轉移熱量的最後環節，為這個軍事設施的完全隱藏提供了可能，可廣泛的應用於地鐵車站等 具有持續排風通道的建築物中。


圖l是本發明的通道式蒸發冷卻裝置的結構示意圖。
圖2是本發明中的蒸發換熱器的結構示意圖。
圖3是本發明中的蒸發補水器的結構示意圖。
圖中標記為蒸發換熱器l、蒸發補水器2、冷卻流體入口3、冷卻流體出口4、旋轉體5 、儲水導流管6、進水通道7、噴嘴8。
4其中，箭頭所示方向為流體的流動方向以及蒸發補水器的旋轉方向。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明進一步說明。
本發明公開的通道式蒸發冷卻裝置，是一種可以在通道中設置的冷卻裝置， 一般情況下 ，這種通道是指建築物中有氣流持續通過的排風通道。
如圖1 圖3所示，本發明的通道式蒸發冷卻裝置，包括盤狀的蒸發換熱器l和蒸發補水 器2組合形成的冷卻單元，根據工程實際所需要的換熱量，可在排風通道中設置一個或多個 冷卻單元構成工程實際使用的蒸發冷卻裝置。蒸發補水器2以周期性間隔補水方式向蒸發換 熱器l盤面提供補充水。整個蒸發換熱過程的補水方式是持續性的，對於蒸發器表面的任意 部位，以周期性的形式為蒸發過程的水分消耗提供補充水。通過蒸發補水器2的周期性間隔 補水，在蒸發換熱器l表面保持附有一層很薄的水膜，當通道排風氣流通過其表面時，促使 其表面的水分蒸發加劇，並將因蒸發而加溼的空氣隨排風氣流帶走，使蒸發換熱器l始終保 持處於相對乾燥的空氣環境中。
由於持續的蒸發過程不斷地消耗蒸發換熱器l盤面上的水分，需要在盤面的水分消耗殆 盡之前給與適時的補充，以維持蒸發換熱過程的持續性。對於持續發生水分蒸發的蒸發換熱 器1外表面，通常連續地補水會造成蒸發換熱器l表面蒸發環境的相對溼度上升，使得蒸發效 應弱化，換熱效率下降。
為了提高換熱效率且利於蒸發補水器周期性間隔補水，蒸發換熱器l採用導熱性能優良 的金屬管材繞成近似圓盤狀，形成旋流蒸發換熱器。由於"水一水蒸氣"的蒸發相變過程吸 收汽化潛熱，蒸發換熱器l外表面溫度下降，通過熱傳導性良好的金屬材料，蒸發換熱器l內 壁與流過的流體進行溫差換熱，使蒸發換熱器l內流體溫度得以下降，實現冷卻流體目的。
為了簡化結構且方便於蒸發補水器的安裝布置，旋流蒸發換熱器的冷卻流體入口3和冷 卻流體出口4均設置在外圓周邊緣處。旋流蒸發換熱器的圓盤中心位置設置有安裝空間。
要實現蒸發補水器2以周期性間隔補水方式向蒸發換熱器1盤面提供補充水，可以採用多 種結構形式來實現，例如周期性間隔噴水或水霧、周期性塗抹補充水於蒸發換熱器l盤面等
例如，作為蒸發補水器2的一種結構形式，蒸發補水器2包括可旋轉支撐在蒸發換熱器1 的蒸發換熱器1盤面的軸心位置的旋轉體5，旋轉體5上設置有至少一根儲水導流管6，儲水導 流管6以旋轉體5為中心沿蒸發換熱器1盤面徑向延伸，旋轉體5上連接有與儲水導流管6連通 的進水通道7，儲水導流管6上設置有沿切向並向蒸發換熱器1盤面傾斜的噴嘴8。以蒸發換熱
5器1中心為軸線進行圓周運動的蒸發補水器2，對於蒸發換熱器l表面任意位置的補水方式皆 是呈周期性的，因此為蒸發過程的留下了必要的時間和空間，有效地改善了蒸發換熱器l表 面發生水分蒸發的環境，使蒸發換熱的效率得以明顯的提高。
為了進一步簡化設備和節約能源，旋轉體5上設置至少兩根沿周向均布的儲水導流管6， 儲水導流管6上的噴嘴8的設置方向一致。在噴嘴8出口流體的反作用力推動下，以蒸發換熱 器l中心為軸線進行圓周運動，實現對蒸發換熱器表面不間斷地周期性水源補給，使蒸發補 水器2在不增加額外動力的情況下實現自旋轉。
為進一步提高換熱效率，旋轉體5上連接的進水通道7與壓縮空氣的氣體通道連通形成氣 水通道。通過噴嘴8出流氣體引流補充水，並將其霧化後噴向蒸發換熱器l盤面，使其表面形 成很薄的水膜，以利於更好的通過蒸髮帶走蒸發換熱器l內流體的熱量。
通常情況下，採用多個冷卻單元軸向間隔排列在排風通道中，構成工程實際使用的蒸發 冷卻裝置。
權利要求
權利要求1通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是包括盤狀的蒸發換熱器(1)和蒸發補水器(2)組合形成的冷卻單元，蒸發補水器(2)以周期性間隔補水方式向蒸發換熱器(1)盤面提供補充水。
2 如權利要求l所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是蒸發換熱器 (1)採用導熱性能優良的金屬管材繞成近似圓盤狀，形成旋流蒸發換熱器。
3 如權利要求2所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是旋流蒸發換熱器的冷卻流體入口 (3)和冷卻流體出口 (4)均設置在外圓周邊緣處。
4 如權利要求3所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是旋流蒸發換熱器的圓盤中心位置設置有安裝空間。
5 如權利要求l、 2或3所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是蒸發 補水器(2)包括可旋轉支撐在蒸發換熱器(1)的蒸發換熱器(1)盤面的軸心位置的旋轉 體(5)，旋轉體(5)上設置有至少一根儲水導流管(6)，儲水導流管(6)以旋轉體(5 )為中心沿蒸發換熱器(1)盤面徑向延伸，旋轉體(5)上連接有與儲水導流管(6)連通 的進水通道(7)，儲水導流管(6)上設置有沿切向並向蒸發換熱器(1)盤面傾斜的噴嘴 (8)。
6 如權利要求5所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是旋轉體(5 )上設置至少兩根沿周向均布的儲水導流管(6)，儲水導流管(6)上的噴嘴(8)的設置 方向一致。
7 如權利要求6所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是旋轉體(5 )上連接的進水通道(7)與氣體通道連通形成氣水通道。
8 如權利要求l所述的通道式蒸發冷卻裝置，其特徵是多個冷卻單 元軸向間隔排列。
全文摘要
本發明公開了一種適合於在建築物中有氣流持續通過的排風通道中設置的通道式蒸發冷卻裝置，不需要設置在大氣環境。該裝置包括盤狀的蒸發換熱器和蒸發補水器組合形成的冷卻單元，蒸發補水器以周期性間隔補水方式向蒸發換熱器盤面提供補充水。該裝置換熱效率高，可以安裝在地下建築物的排風道中，取代必須在室外安裝的冷卻塔。對於軍事意義而言，凡是對內部環境有溫度控制需求的軍事設施，為轉移熱量而設置的製冷系統則必然存在。當這個軍事設施需要完全隱藏時，該裝置作為製冷系統轉移熱量的最後環節，為這個軍事設施的完全隱藏提供了可能，可廣泛的應用於地鐵車站等具有持續排風通道的建築物中。
文檔編號F28F5/02GK101487676SQ200910300389
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者銳 牟, 羅世培, 鍾星燦 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司