逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器的製作方法

2023-05-31 19:42:41 3

專利名稱：逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器的製作方法
技術領域：
本發明屬於空調製冷技術領域，涉及一種空調用的蒸發冷卻器，具體涉及可使空氣溫度逼近露點溫度的逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器。
背景技術：
蒸發冷卻空調技術是利用幹空氣能的可再生能源，依靠環境空氣中的幹球溫度與溼球溫度差，通過水與空氣之間的熱溼交換來獲得冷量的一種環保高效且經濟的冷卻方式，具有節能、環保、經濟、健康等特點。單獨採用直接蒸發冷卻或間接蒸發冷卻，由於降溫幅度有限，其應用往往受地域和使用場所的限制，而採用露點間接蒸發冷卻可將空氣溫度降低到溼球溫度以下。目前的露點間接蒸發冷卻器多為叉流式，即冷卻器的幹通道和溼通道相互垂直成交叉流。由於一次空氣通過穿孔進入溼通道作為二次空氣，最後從一側排出，造成冷卻器的送風量僅為進風量的一半，而且大量的氣流經過穿孔，增加了流動阻力，一次空氣並沒有被完全冷卻。因此，在提高露點間接蒸發冷卻器換熱效率的基礎上，增大冷卻器的送風量並減少流動阻力， 是目前迫切需要開發的製冷技術。

發明內容
本發明的目的是提供了逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，從優化冷卻器的結構入手，有效解決了露點間接蒸發冷卻器耗風量大，一次空氣與二次空氣熱交換不完全的問題。本發明所採用的一種技術方案是，逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，機組採用四方體結構，四個直接蒸發冷卻器圍成機組的外壁面，四個直接蒸發冷卻器的內壁分別設置有間接蒸發冷卻器，四個間接蒸發冷卻器圍成的空腔為室外空氣通道，該空腔的下部設置有軸流風機，直接蒸發冷卻器和間接蒸發冷卻器的上部設置有布水器，直接蒸發冷卻器和間接蒸發冷卻器的下部設置有集水槽，集水槽通過管道分別與水泵和布水器相連
ο本發明的特點還在於，
其中，直接蒸發冷卻器的填料採用波紋狀紙質填料，填料厚度為80 mm 120mm。間接蒸發冷卻器的厚度為350 mnT450mm，由交替間隔設置的幹通道和溼通道組成。幹通道的結構為包括壁板，壁板的上沿和下沿與壁板相垂直分別設置有擋水板， 壁板上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條，壁板上、相鄰隔熱條之間設置有塗覆親水塗層的翼片，翼片採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片上開有兩組槽，每組槽形成一個百葉板型結構，且兩組槽的開口朝向相反。溼通道的結構為包括壁板，壁板的一側邊與壁板相垂直連接有導流板，壁板上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條，壁板上、相鄰隔熱條之間設置有塗覆親水塗層的翼片，翼片採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片上開有兩組槽，每組槽形成一個百葉板型結構，且兩組槽的開口朝向相反。本發明所採用的另一種技術方案是，逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，機組採用四方體結構，四個間接蒸發冷卻器圍成機組的外壁面，四個間接蒸發冷卻器的內壁分別設置有直接蒸發冷卻器，四個直接蒸發冷卻器圍成的空腔為產出空氣通道，該空腔的上部設置有軸流風機，直接蒸發冷卻器和間接蒸發冷卻器的上部設置有布水器，直接蒸發冷卻器和間接蒸發冷卻器的下部設置有集水槽，集水槽通過管道分別與水泵和布水器相連
ο其中，直接蒸發冷卻器的填料採用波紋狀紙質填料，填料厚度為80mm 120mm。間接蒸發冷卻器的厚度為350mnT450mm，由交替間隔設置的幹通道和溼通道組成。幹通道的結構為包括壁板，壁板的上沿和下沿與壁板相垂直分別設置有擋水板， 壁板上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條，壁板上、相鄰隔熱條之間設置有塗覆親水塗層的翼片，翼片採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片上開有兩組槽，每組槽形成一個百葉板型結構，且兩組槽的開口朝向相反。溼通道的結構為包括壁板，壁板的一側邊與壁板相垂直連接有導流板，壁板上、 與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條，壁板上、相鄰隔熱條之間設置有塗覆親水塗層的翼片，翼片採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片上開有兩組槽，每組槽形成一個百葉板型結構，且兩組槽的開口朝向相反。與現有的蒸發冷卻空調技術相比，本發明冷卻器的優勢在於
(1)冷卻器的形狀為立方體，在四面布置間接蒸發冷卻器和直接蒸發冷卻器，結構特點和加工工藝可參考目前技術較為成熟的蒸髮式冷氣機，這樣可縮短新產品的研發和加工周期。(2)冷卻器的間接蒸發冷卻器採用逆流式露點間接蒸發冷卻技術，產出空氣與工作空氣的流向相反，進行逆流換熱，傳熱溫差大，可獲得較多的冷量。(3)冷卻器採用露點間接-直接的兩級蒸發冷卻空氣處理過程，產出空氣的溫度接近室外空氣的露點溫度。(4)充分利用露點間接冷卻器溼通道內的溼冷空氣，作為冷卻器的產出空氣送入被調節空間，冷卻器的進風量即為送風量，相比傳統露點間接冷卻器大大減少了耗風量。(5)溼通道的翼片採用紋狀結構，造成通道內空氣略微紊流的同時，增大了熱傳導壁部與各個流道內介質之間的換熱面積，強化空氣與水膜的熱傳遞。(6)冷卻器採用間歇布水，供水略微過度可使壁部和翼片被充分均勻地供水並滯留有幾乎相同的水量，避免餘留任何幹點，確保突出裝置中的塗層能被良好潤溼。(7)對溼通道內的翼片以及支撐翼片熱交換的壁部表面進行親水性塗層處理或覆蓋溼性材料，則翼片和壁面形成一層親水膜，有效地促進了空氣與水分的熱溼交換。(8)在通道的壁部貼附導熱性較小的隔熱條，壁部在氣體流動方向上形成溫度逐漸降低的溫度梯度，有利於擴大幹通道內產出空氣與溼通道內工作空氣的換熱溫差。


圖1是本發明冷卻器下進風式的實施例結構示意圖； 圖2是本發明冷卻器下進風式實施例的機芯布置示意圖； 圖3是本發明冷卻器上送風式的實施例結構示意圖4是本發明冷卻器上送風式實施例的機芯布置示意圖； 圖5是本發明冷卻器的氣流組織示意圖； 圖6是本發明冷卻器中間接蒸發冷卻器的幹通道結構示意圖； 圖7是本發明冷卻器中間接蒸發冷卻器的溼通道結構示意圖； 圖8是本發明冷卻器中間接蒸發冷卻器的幹、溼通道布置示意圖。圖中，I為直接蒸發冷卻器，II為間接蒸發冷卻器
A1為室外空氣，A2為預冷空氣，A3為工作空氣，A4為溼冷空氣，A5為產出空氣。1.溼通道，2.幹通道，3.壁板，4.軸流風機，5.水泵，6.布水器，7.集水槽，8.導流板，9.擋水板，10.槽，11.隔熱條，12.翼片。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，機組採用四方體結構，包括直接蒸發冷卻器I和間接蒸發冷卻器II。室外空氣在風機的作用下依次通過間接蒸發冷卻器等溼冷卻、直接蒸發冷卻器等焓冷卻，最終產出的空氣溫度接近露點溫度。圖1、圖2所示為本發明提供的蒸發冷卻器下進風的實施例。四個直接蒸發冷卻器 I圍成機組的外壁面，四個直接蒸發冷卻器I的內壁分別設置間接蒸發冷卻器II，四個間接蒸發冷卻器II圍成的空腔為室外空氣A1通道，該空腔的下部設置軸流風機4，直接蒸發冷卻器I和間接蒸發冷卻器II的上部設置布水器6，直接蒸發冷卻器I和間接蒸發冷卻器II 的下部設置集水槽7，集水槽7通過管道分別與水泵5和布水器6相連通。室外空氣A1在軸流風機4的正壓作用下從冷卻器底部進入，先通過點間接蒸發冷卻器II預冷再經過直接蒸發冷卻器I加溼冷卻，最後形成溫度逼近露點溫度的產出空氣 A5,從冷卻器的四面送入房間。圖3、圖4所示為本發明提供的蒸發冷卻器上送風式的實施例。四個間接蒸發冷卻器II圍成機組的外壁面，四個間接蒸發冷卻器II的內壁分別設置直接蒸發冷卻器I，四個直接蒸發冷卻器I圍成的空腔為產出空氣^通道，該空腔的上部設置軸流風機4，直接蒸發冷卻器I和間接蒸發冷卻器II的上部設置布水器6，直接蒸發冷卻器I和間接蒸發冷卻器 II的下部設置集水槽7，集水槽7通過管道分別與水泵5和布水器6相連通。本實施例與下進風式的實施例相比，工作原理相同，只是直接蒸發冷卻器I和間接蒸發冷卻器II的布置方式不同。室外空氣A1在軸流風機4的負壓作用下，從冷卻器的四面進入，先經過間接蒸發冷卻器II預冷，再經過直接蒸發冷卻器I加溼冷卻，產生溫度逼近露點溫度的產出空氣A5，送入被調節環境的空間。本發明中，直接蒸發冷卻器I的填料採用波紋狀紙質填料，填料厚度為80mm 120mm，直接蒸發冷卻器I充分利用目前較為成熟的填料生產加工工藝和結構特點。間接蒸發冷卻器II的厚度為350mnT450mm，由交替間隔設置的幹通道2和溼通道1 組成。間接蒸發冷卻器II的材料本著換熱效率較高、成本低廉、加工方便的原則進行最優選取，當前暫且採用塑料。間接蒸發冷卻器II的幹通道2內室外空氣A1與溼通道1內工作空氣A3在彼此相反的方向上流動，通過壁板3進行熱傳遞，因此在流動方向具有一定的長度， 即間接蒸發器具有一定厚度，才能增強室外空氣A1與工作空氣A3的熱傳遞。布水器6採用噴嘴間歇供水，噴淋水潤溼填料和溼通道，回落到集水槽7，集水槽7 的水泵5間歇向布水器6供水，除了一小部分水分吸熱相變為水蒸汽外，集水槽7內的水循環運行。集水槽7內還可以設置控制液面高度的浮球閥和進行定期自動清洗的排水閥。圖5表示了本發明冷卻器的氣流組織示意圖。室外空氣A1首先進入間接蒸發冷卻器II的幹通道2，與兩側的壁板3進行熱交換，沿著氣體的流動方向，被預冷的程度越深。 壁板3設置有熱傳導率較低的隔熱條11，使得壁板3在氣體流動方向上形成溫度梯度，逐級預冷室外空氣A1,幹通道2內氣體的含溼量不變。預冷後的室外空氣々工在幹通道1的末端分成兩部分一部分作為預冷空氣A2直接離開幹通道1進入直接蒸發冷卻器I，經過加溼冷卻產生溫度接近室外空氣露點溫度的產出空氣A5送入被調節環境的空間；另一部分作為工作空氣A3通過壁板3上的旁通風道進入溼通道，經過加溼冷卻形成溼冷空氣A4，溼冷空氣A4即可直接排出室外，也可作為產出空氣送入被調節的空間。在本發明中，充分利用溼冷空氣A4作為冷卻器的送風。圖6表示了間接蒸發冷卻器II的幹通道2的結構示意圖。包括壁板3，壁板3的上沿和下沿與壁板3相垂直分別設置擋水板9，隔絕了與水分的直接接觸，避免了布水器6的噴淋水和集水槽7濺起的水流入幹通道。壁板3上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條11，壁板3上、相鄰隔熱條11之間設置有翼片12，翼片12採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片12上開有兩組槽10，每組槽10形成一個百葉板型結構，且兩組槽10的開口朝向相反。圖7表示了間接蒸發冷卻器II的溼通道1的結構示意圖。包括壁板3，壁板3的一側邊與壁板3相垂直連接導流板8，壁板3上、與空氣流動相垂直分別間隔設置若干隔熱條11，壁板3上、相鄰隔熱條11之間設置有塗覆親水塗層的翼片12，翼片12採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片12上開有兩組槽10，每組槽10形成一個百葉板型結構，且兩組槽10的開口朝向相反。基準溫度較低的工作空氣A3與翼片12及壁板3表面的水膜直接接觸，水膜吸收壁板3另一側的熱量，由液態水蒸發相變為氣態水蒸汽，降低壁板3的溫度同時增加工作空氣A3的含溼量。因此，溼通道1的末端形成溫度較低、相對溼度較高的溼冷空氣A4。溼通道1設置的導流板8，使得溼冷空氣A4通過導流板8將水平方向運動的氣流轉變成豎直向下的氣流，再通冷卻器底部集水箱7上方的空間進入填料，進一步降溫加溼後送入被調節的空間。間接蒸發冷卻器II的幹通道2和溼通道1使用了矩形波紋狀結構的翼片12，該翼片為若干條片，每一條片大致為矩形波紋形，每個條片的波形頂部可以被連接在壁板3的一側上，起到支撐通道厚度的作用。該矩形波紋狀結構，一方面增大了熱傳導壁部與各個流道內介質之間的換熱面積，強化了熱傳遞；另一方面，翼片造成通道內空氣的紊流，破壞氣體的熱邊界層，強化熱傳遞。翼片12具有若干槽10，這些孔體現為狹長形槽。這些狹槽不是由衝壓而來，而是通過在衝壓機器中形成切口並從周圍表面的主平面處擠壓翼片材料所形成，使得產生一個百葉板型結構。在同一塊翼片上槽10的開口相反，百葉板被設置成氣流被百葉板攔截，並轉向翼片的另一側，而轉向的氣流被反向的百葉板攔截，並至少恢復其原始路徑。此結構引起氣體的紊流，使氣體與翼片之間發生較好的熱傳遞，再結合最佳的氣流速度可獲得間接冷卻器的高效率。圖8表示了間接蒸發冷卻器II的溼通道1與幹通道2的布置情況。幹通道2與溼通道1交替間隔布置，即溼通道1的兩側為幹通道2，幹通道2的兩側為溼通道1。本發明冷卻器的直接蒸發冷卻器I採用波紋狀紙質填料，間接蒸發冷卻器II採用逆流式結構，即產出空氣與工作空氣的流向相反，進行的逆流換熱，換熱溫差較高，因此逆流式比叉流式可獲得較多的冷量，間接-直接的兩級蒸發冷卻可提供溫度接近露點溫度的空氣。布水器6採用間歇布水方式，為壁板3和翼片12覆蓋一層水膜，而不是流動的水柱。一方面，如果噴淋水量過多，在溼通道1部分壁面會形成大水柱，堵塞工作空氣A3在溼通道1中的流動；另一方面，如果噴淋水量過少，造成有些壁面無法潤溼形成幹點，局部的溫度差會導致不良的熱流動而影響冷卻器的效率。供水略微過度可使壁板3和翼片12被充分均勻地供水並滯留有幾乎相同的水量，避免餘留任何幹點，確保突出裝置中的塗層能被良好潤溼。對翼片12以及支撐翼片12熱交換的壁板3表面進行親水性塗層處理或覆蓋溼性材料，在表面形成的水膜足夠在在間歇布水的周期內蒸發，有利於空氣與水的熱溼交換。塗層或覆蓋層很薄，使得熱阻幾乎可忽略，幹通道內介質與溼通道內介質的熱傳遞幾乎不受其影響。幹通道2的產出空氣與溼通道1的工作空氣流向相反，必須保證流道具有一定長度確保兩者的熱傳遞。在通道的壁貼附導熱性較小的隔熱條11，壁板3在氣體流動方向上形成溫度逐漸降低的溫度梯度，有利於擴大幹通道內產出空氣與溼通道內工作空氣的換熱
iS差ο儘管採用露點間接蒸發冷卻溫降較大，但是還未降低到室外空氣的露點溫度，產出的空氣進入直接蒸發冷卻器進一步降溫加溼，本發明的間接一直接兩級蒸發冷卻的處理過程使得產出空氣的溫度逼近室外空氣的露點溫度。間接蒸發冷卻器溼通道內的工作空氣與水熱溼交換後的溫度較低、溼度較高。現有技術的露點間接蒸發冷卻器沒有充分利用好這股溼冷空氣，直接將其排入大氣。本發明將這股溼冷空氣也作為送風，用來降低被調節房間的溫度，因此，冷卻器的進風量即等於送風量，大大減少了耗風量。
權利要求
1.逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，其特徵在於，機組採用四方體結構，四個直接蒸發冷卻器(I )圍成機組的外壁面，四個直接蒸發冷卻器(I )的內壁分別設置有間接蒸發冷卻器(II)，四個間接蒸發冷卻器(II)圍成的空腔為室外空氣(A1)通道，該空腔的下部設置有軸流風機(4)，直接蒸發冷卻器(I )和間接蒸發冷卻器(II)的上部設置有布水器(6)， 直接蒸發冷卻器(I )和間接蒸發冷卻器(II)的下部設置有集水槽(7)，集水槽(7)通過管道分別與水泵(5)和布水器(6)相連通。
2.按照權利要求1所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述直接蒸發冷卻器(I)的填料採用波紋狀紙質填料，填料厚度為80mm 120mm。
3.按照權利要求1所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述間接蒸發冷卻器(II)的厚度為350 mnT450mm，由交替間隔設置的幹通道(2)和溼通道(1)組成。
4.按照權利要求3所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述幹通道(2)的結構為包括壁板(3)，壁板(3)的上沿和下沿與壁板(3)相垂直分別設置有擋水板(9)，壁板(3)上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條(11)，壁板(3)上、相鄰隔熱條(11)之間設置有塗覆親水塗層的翼片(12)，翼片(12)採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片(12)上開有兩組槽(10)，每組槽(10) 形成一個百葉板型結構，且兩組槽(10)的開口朝向相反。
5.按照權利要求3所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述溼通道(1)的結構為包括壁板(3 )，壁板(3 )的一側邊與壁板(3 )相垂直連接有導流板(8 )，壁板(3 )上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條(11)，壁板(3)上、相鄰隔熱條(11)之間設置有塗覆親水塗層的翼片(12)，翼片(12)採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片(12)上開有兩組槽(10)，每組槽(10)形成一個百葉板型結構，且兩組槽(10)的開口朝向相反。
6.逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，其特徵在於，機組採用四方體結構，四個間接蒸發冷卻器(II)圍成機組的外壁面，四個間接蒸發冷卻器(II)的內壁分別設置有直接蒸發冷卻器(I )，四個直接蒸發冷卻器(I)圍成的空腔為產出空氣(A5)通道，該空腔的上部設置有軸流風機(4)，直接蒸發冷卻器(I )和間接蒸發冷卻器(II)的上部設置有布水器(6)， 直接蒸發冷卻器(I )和間接蒸發冷卻器(II)的下部設置有集水槽(7)，集水槽(7)通過管道分別與水泵(5)和布水器(6)相連通。
7.按照權利要求6所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述直接蒸發冷卻器(I)的填料採用波紋狀紙質填料，填料厚度為80mm 120mm。
8.按照權利要求6所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述間接蒸發冷卻器(II)的厚度為350 mnT450mm，由交替間隔設置的幹通道(2)和溼通道(1)組成。
9.按照權利要求8所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述幹通道(2)的結構為包括壁板(3)，壁板(3)的上沿和下沿與壁板(3)相垂直分別設置有擋水板(9)，壁板(3)上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條(11)，壁板(3)上、相鄰隔熱條(11)之間設置有塗覆親水塗層的翼片(12)，翼片(12)採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片(12)上開有兩組槽(10)，每組槽(10) 形成一個百葉板型結構，且兩組槽(10)的開口朝向相反。
10.按照權利要求8所述的蒸發冷卻器，其特徵在於，所述溼通道(1)的結構為包括壁板(3 )，壁板(3 )的一側邊與壁板(3 )相垂直連接有導流板(8 )，壁板(3 )上、與空氣流動相垂直分別間隔設置有若干隔熱條(11)，壁板(3)上、相鄰隔熱條(11)之間設置有塗覆親水塗層的翼片(12)，翼片(12)採用矩形波紋形，每個波形頂部圍成一個空腔，該空腔為空氣通道且空腔的長向與空氣流動方向一致，翼片(12)上開有兩組槽(10)，每組槽(10)形成一個百葉板型結構，且兩組槽(10)的開口朝向相反。
全文摘要
本發明公開的逆流式露點間接-直接兩級蒸發冷卻器，機組採用四方體結構，四個直接蒸發冷卻器圍成機組的外壁面，四個直接蒸發冷卻器的內壁分別設置間接蒸發冷卻器，四個間接蒸發冷卻器圍成的空腔為室外空氣通道，該空腔的下部設置軸流風機，直接蒸發冷卻器和間接蒸發冷卻器的上部設置布水器，直接蒸發冷卻器和間接蒸發冷卻器的下部設置集水槽，集水槽通過管道分別與水泵和布水器相連通。本發明的蒸發冷卻器採用逆流式結構使換熱效率顯著提高且減少冷卻器的耗風量，間接-直接的兩級蒸發冷卻可提供溫度接近露點溫度的空氣。
文檔編號F24F13/30GK102494398SQ201110420038
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者周海東, 範坤, 黃翔 申請人:西安工程大學