一種基於熱管換熱的風冷式冷卻裝置的製作方法

2023-09-18 13:29:25

本發明涉及冷卻裝置，具體涉及一種基於熱管換熱的風冷式冷卻裝置。

背景技術：

冷凝冷卻技術廣泛應用於冶金、電力等工業製冷領域，冷凝冷卻設備中的製冷冷卻耗能量佔工業用能的13％～15％，耗水量佔工業用水的70％～80％。同時，在我國的空調系統中，大型公共建設中央空調系統的耗能量佔其總耗能量的40％～60％，風冷與蒸發冷卻技術不使用cfcs和hcfcs，用水循環來輸送冷能量，最大限度的利用了自然界的冷量，對環境無汙染並節約資源，符合發展綠色經濟，建設資源節約型、環境友好型的十三五規劃。

而如何對冷卻器進行系統優化和運行優化，使得初投資、用水量、耗電量和運行費用減少，同時還能滿足系統對冷卻量的要求，是一個重要的問題。

熱管換熱器與一般換熱器相比具有許多優點：傳熱效率高，特別對氣—氣換熱器來說，由於冷熱兩側氣體都可以在管外流動，因此兩側都可以在熱管外加裝翅片增大換熱面積，此外還易於把換熱器設計成逆流、叉排等形式，以儘量提高換熱器的效率；壓力損失小，因為是管外流動，因此器內流阻小，壓力損失小，可降低風機的功率消耗；工作可靠，沒有運動部分，因而沒有附加的功率消耗；結構緊湊；沒有摻混汙染，可用中間隔板將兩種流體有效地隔開；尺寸變化範圍大，可變換流體流動方向，使用方便；維護費少，沒有易損件，密封簡單可靠，容易清洗。

熱管換熱器具有傳熱效率高、壓力損失小、工作可靠、結構緊湊、沒有摻混汙染、有利於控制露點腐蝕等優點。熱管的超導熱性以及等溫性使它成為航空航天技術中控制溫度的理想工具，熱管換熱器由於具有傳熱效率高、結構緊湊、壓力損失小、有利於控制露點腐蝕等優點，也廣泛應用於冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械、電子等行業中。

技術實現要素：

針對傳統冷卻的弊端及熱管換熱的特點，本發明在空冷器和溼式冷卻塔的基礎上，提出了基於熱管換熱的風冷式冷卻器，該裝置的冷卻塔噪音小、節水環保、耗能低，符合對能源持續發展的要求和節約資源的形勢。

一種基於熱管換熱的風冷式冷卻裝置，包括水管、內殼體和外殼體，水管包括上水管段和螺旋水管段，上水管段的前端連接進水口，螺旋水管段的尾端連接出水口，內殼體設置在外殼體內，所述內殼體內設置有螺旋水槽，上水管段的上部穿設在螺旋水槽的豎直中心處，螺旋水管段嵌設於螺旋水槽上，在螺旋水槽的各個螺旋方向分別設置有熱管，所述熱管的吸熱段貼附於螺旋水管段的外表面，熱管穿過內殼體的管壁，熱管的放熱段位於內殼體和外殼體之間；所述外殼體的頂端設置有風機，外殼體的底面設有通風部，外殼體的下端設置有支座。

優選地，所述內殼體形成的內部為密封空間，其上水管段、螺旋水管段和熱管與內殼體的穿插處均為密封的。

優選地，所述螺旋水槽選用金屬材料。

優選地，所述風機位於外殼體頂端的中心處。

優選地，所述風機的氣流方向為自風機向下流入外殼體和內殼體間的空腔的吹風(風向自風機吹出，然後從外殼體的底面的通風部吹出)或自風機向上引出外殼體和內殼體間的空腔的引風(在風機帶動下，將風從外殼體的底面的通風部引入，然後用風機引出)。

有益效果：

(1)在空冷器和溼式冷卻塔的基礎上使用熱管換熱，其熱管通過管殼內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，利用工質的相變換熱，其熱管具有極高的導熱性，具有良好的等溫性和冷卻性，使冷卻裝置具有更好的冷卻效果；(2)結合了風冷氣和溼式冷卻塔的共同優點，避免了風冷氣不宜在高溫高溼地區應用和水式冷卻塔耗水量大的缺點問題，水的循環利用率大，可實現多地區、多行業的應用，使基於熱管換熱的風冷式冷卻裝置具有非常廣泛的應用前景，對節能減排、減少水資源的浪費以及經濟的可持續發展有著重大的現實意義；(3)螺旋水槽的設置，利用了螺旋折流換熱的手段，使得殼側流動更為合理，可減少流動阻力，使液膜波動加劇、湍流增強，並大大減少汙垢沉積，使熱阻減少，提高換熱效率；(4)外殼體的底面設有通風部，可通過風機將熱管釋放的熱量吹出外殼體外或用風機引出外殼體外。

附圖說明

圖1為基於熱管換熱的風冷式冷卻裝置的結構示意圖。

圖2為熱管的結構示意圖。

其中，1為外殼體，2為風機，3為內殼體，4為螺旋水槽，5為上水管段，6為支座，7為水泵。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明的技術方案做進一步說明。

本發明提供了一種基於熱管換熱的風冷式冷卻裝置，包括水管、內殼體3和外殼體1，水管包括上水管段5和螺旋水管段，上水管段5的前端連接進水口，螺旋水管段的尾端連接出水口，內殼體3設置在外殼體1內，內殼體3內設置有螺旋水槽4，上水管段的上部穿設在螺旋水槽4的豎直中心處，螺旋水管段嵌設於螺旋水槽4上，在螺旋水槽4的各個螺旋方向分別設置有熱管，熱管為一端為吸熱段(熱量輸入)、另一端為放熱段(熱量輸出)的圓柱狀管，熱管的吸熱段貼附於螺旋水管段的外表面，熱管穿過內殼體3的管壁，熱管的放熱段位於內殼體3和外殼體1之間，利用熱管極高的導熱性，能夠實現熱量交換，達到冷卻液體的作用；外殼體1的頂端設置有風機2，風機2位於外殼體1頂端的中心處，外殼體1的底面設有通風部，外殼體1的下端設置有支座6。其中，內殼體3的內部為密封空間，其上水管段5、螺旋水管段和熱管與內殼體3的穿插處均為密封的。

實施例1：

水泵7輸送待冷卻液體通過進水口流向上水管段5，待冷卻液體沿上水管段5向上輸送，然後流向螺旋水管段，待冷卻液體在螺旋水槽4的引導下沿螺旋水管段向下流動。由於熱管自身的特點及極高的導熱性，貼附於螺旋水管段外表面的熱管的吸熱段(熱量輸入)的工質蒸發吸熱，熱管將熱量傳導到位於內殼體3和外殼體1之間的放熱段(熱量輸出)，並發生相變放熱，位於外殼體1頂端中心處的風機2輸送風至外殼體1和內殼體3間的空腔，風將熱管釋放的熱量帶走，經外殼體1的底面的通風部吹出，至此實現高效冷卻過程。

實施例2：

水泵7輸送待冷卻液體通過進水口流向上水管段5，待冷卻液體沿上水管段5向上輸送，然後流向螺旋水管段，待冷卻液體在螺旋水槽4的引導下沿螺旋水管段向下流動。由於熱管自身的特點及極高的導熱性，貼附於螺旋水管段外表面的熱管的吸熱段(熱量輸入)的工質蒸發吸熱，熱管將熱量傳導到位於內殼體3和外殼體1之間的放熱段(熱量輸出)，並發生相變放熱，位於外殼體1頂端中心處的風機2將風從外殼體1的底面的通風部引入，風將熱管釋放的熱量帶走，由風機2引出，至此實現高效冷卻過程。

當然，上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不僅限於上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本發明的保護範圍。