用於運輸工具操縱室的取暖-空冷設備的製作方法

2023-10-23 23:41:12 3

專利名稱：用於運輸工具操縱室的取暖-空冷設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及空調技術，更準確些說是涉及運輸工具操縱室和客艙的取暖-空冷設備。
本發明可用於生產場所和住室的空氣加熱和冷卻。
已知幾種用來加熱流入的空氣並給運輸工具的操縱室供暖的取暖設備，在這些設備中採用高效傳熱元件。這些元件是根據閉合蒸發-冷凝原理工作的。在元件內部，在毛細力的作用下，使工作液體實現沿毛細管從冷凝區流回蒸發區(這樣的傳熱元件稱作熱管)或者在重力的作用下只沿元件外殼的壁來實現這種流動(兩相溫差循環系統)。傳熱元件置於取暖設備的外殼內並穿過垂直隔板或水平隔板，這些隔板將外殼分成幾個部分，使加熱的空氣和排出的被用作傳熱介質的氣體(熱的液體、用過的熱空氣等)通過。
這類設備的主要缺點在於它們不能使空氣冷卻，在夏季就不能保證運輸工具的駕駛員舒適地工作。此外，取暖設備向操縱室供送幹的熱空氣，這種熱空氣的溼度大大低於舒適的溼度。
一些已知的藉助液體揮發來使進入運輸工具操縱室的空氣冷卻的設備，這是一些蒸發冷卻空氣，間接-蒸發冷卻空氣和交流換熱間接-蒸發冷卻空氣的設備。
蒸髮型和間接蒸髮型空氣冷凝器的缺點是空氣的冷卻範圍小。交流換熱間接-蒸髮型的設備沒有上述缺點，但是，無論是這種類型的還是上述類型的冷凝器都不能加熱空氣，在冬季不能保證操縱室內必需的舒適工作條件。
一種已知的加熱和冷卻運輸工具操縱室內空氣的設備，它有一個外殼，被水平隔板分為上下兩部分，在下面那部分有集水槽，在隔板中有豎直安裝的熱管，熱管下端與水接觸的外表面敷有毛細狀多孔材料，在水平隔板中有一個帶可調閘板的窗狀開口，該開口使上部分的出口與下部分的入口接通。該設備以下述方式工作在一年中夏季，流入的熱空氣經過上面部分並在上面部分的出口處分為兩個支流。第一個支流導向操縱室，第二個支流經過隔板中的窗狀開口導向下面部分，在那流經潮溼的毛細狀多孔材料使潮氣蒸發，由此使熱管下端冷卻，熱管中的工作介質被冷凝。冷凝液沿毛細管結構進入熱管的上端並完全汽化，同時從熱空氣中吸走熱量。被冷卻的空氣進入操縱室(第一支流)和下面部分(第二支流)，而工作介質的蒸汽進入熱管的下端並在那裡被冷凝，此後這個循環重複進行。在一年中的冬季，隔板中的窗狀開口被閘板封住，集水槽中沒有水。從內燃機中排出的氣體進入下面部分，在那裡流經熱管的端部使工作介質汽化，工作介質變成蒸汽進入熱管的上端並被冷凝，同時將熱量傳給流經上面部分的冷空氣流。空氣流被加熱並進入操縱室。
該發明是採用重複換熱間接-蒸發冷卻原理，沒有前述設備的缺點，因為它能在一個設備中既保證空氣加熱(冬季)，又保證空氣冷卻(夏季)，這樣就在一年當中的任何季節都能改善駕駛員的工作條件。但是，從處理空氣方面來說擴展這種設備的功能就會導致出現一系列缺點。
這種已知設備的一個主要缺點是，夏季裡第二支流(潮溼的)空氣的運動與冬季裡排出氣體支流的運動是在同一個部分(下部分)裡進行。在冬季，起初這會導致用水溼潤毛細狀多孔材料的情況變壞，繼之，燃燒生成物將氣孔阻塞，最後，在夏季，這會導致毛細狀多孔材料和熱管外殼的迅速鏽蝕，這是由於燃燒生成物的元素的氧化物在多孔材料的氣孔中溶於水後生成的酸性溶液作用的結果。毛細狀多孔材料被阻塞的氣孔不能保證良好的溼潤也不能將水升到熱管下端的整個高度上。所以，這種設備工作不很可靠，它的使用壽命很有限。
上述的這種設備的單位致冷率和發熱率(即功率密度)不高，這是由於在各個部分當中熱量-質量交換過程的效率不高所致。這些過程的效率低是由熱量-質量交換表面小決定的，因為熱管的壁是光滑的。多孔的表面包覆層是敷在熱管外殼不大的外表面上的。
在一年中的寒冷季節，空氣的受熱在很大程度上引起空氣相對溼度的急劇下降。例如，將空氣(甚至有高達90%的相對溼度)從-10℃加熱到+20℃，它的相對溼度會降到10%，這大大低於舒適的空氣溼度(不低於50%)。
熱管豎直放置在水平隔板中是不理想的，因為，夏季，當空氣冷卻時，熱管是在非常不利的反抗重力的條件下工作(工作液體是在與重力相反的方向沿毛細管結構從熱管的下端向上端運動的)。與熱管水平放置的情況相比，就顯著降低了熱管的熱傳導能力，因而降低設備的生產能力。
這種已知設備，操作和維修複雜，因為，第一，需要經常周期性地從毛細狀多孔材料中清除燃燒生成物，或者將毛細狀多孔材料從熱管表面完全去掉，隨後再敷上新的多孔材料。第二，在設備的工作過程中，水將從集水槽中蒸發，駕駛員需經常向集水槽注水。
本發明的目的在於排除上述缺點。
本發明的任務在於研製一種取暖-空冷設備，其中使傳熱介質通過的各個部分的結構和傳熱元件的結構使設備的使用特性得以改善，而且在一年的任何季節都能保證駕駛員有舒適的工作條件。
本發明的任務是這樣解決的一種用於運輸工具操縱室的取暖-空冷設備，該設備的外殼被隔板分成使被冷卻的空氣流通過的部分和使潮溼的空氣流通過的部分，該設備還有置於外殼內並穿過隔板的傳熱元件，這些傳熱元件在使潮溼空氣流通過的那個部分裡有與液態介質接觸的毛細狀-多孔包覆層;設備的外殼上有孔，用以使被冷卻的空氣和所用的傳熱介質流出和流入;在前述隔板中有帶可調閘板的窗狀開口用以使兩個部分接通。根據本發明，在上述的這種設備中，在外殼的壁與主隔板之間裝有一個輔助隔板，形成使所用的傳熱介質通過的部分，傳熱元件帶有翅片式結構，在新形成的部分裡和在使潮溼空氣流通過的部分裡這些翅片式結構自由地安裝在傳熱元件的表面上，而毛細狀-多孔包覆層則敷在翅片式結構的表面上。
用作使潮溼空氣流通過的那部分的出口處最好設有閘板，並在這個出口附近設一個帶可調閘板的連接管，而在外殼上使被冷卻的空氣流出的孔附近設有帶閘板的孔。
在取暖-空冷設備中，用以使潮溼空氣通過的那部分裡，最好有盛裝液體的容器，該容器應帶有水位調節器。
鑑於推薦的這種運輸工具操縱室用的取暖-空冷設備是按上述結構作出的，所以能改善它的使用性能。
本發明的實質在於下面所述。由於設備的外殼被隔板分隔為使被冷卻的空氣流通過的部分和潮溼空氣流及排出的氣體通過的部分，下面的情況就有可能實現在設備外殼中裝入一個輔助隔板，並將其置於外殼壁和主隔板之間，這樣就形成一個輔助部分，在這個輔助部分中的傳熱元件沒有毛細狀多孔包覆層，並通過這個輔助部分將全部使用過的傳熱介質(如排出的氣體)送出。這樣就可以避免毛細狀-多孔包覆層的氣孔被燃燒生成物阻塞。傳熱元件最好裝有翅片狀結構，這種翅片狀結構在新形成的部分中和在使潮溼空氣流通過的部分中是自由地按裝在熱傳導元件的表面，即有可拆的聯接。第一，這使得被冷卻的空氣和所用的傳熱介質所通過的部分的熱交換表面(積)增加了很多倍，也使在潮溼空氣流通過的部分裡的熱量-質量交換表面增加了很多倍，這是由於處於這個部分中的翅片結構的表面有毛細狀多孔包覆層。第二，在翅片狀結構的表面被沾汙時，該結構能很容易地被取下，清潔，然後安裝回原位，必要時，還可以換成新的。
使潮溼空氣流通過的部分的出口處必須裝有閘板，並在這個出口處有帶可調閘板的連接管，在外殼上使被冷卻空氣流出的孔附近作出一個帶閘板的孔，在冬季，將輔助空氣流送入這個部分。這就使得與溫暖乾燥的主空氣流，同時還有潮溼的輔助空氣流流入操縱室，以使操縱室內的空氣溼度達到舒適的程度。操縱室中空氣的溼度可以利用連接管上的閘門通過改變輔助空氣流的流量進行調節。
為了改善使用性能，可以在取暖-空冷設備使潮溼空氣流通過的部分中安裝上帶水位調節器的液體容器，這可以保證該設備長時間內不需補充液體而正常工作。
推薦的這種取暖-空冷設備與現有設備相比具有許多突出的優點。
與廣泛應用的各種類型的溫溼調節器相比，本設備在單位製冷能力上消耗的功率要低3-6倍，而比溫溼調節器單位體積的製冷能力則高1.5-7倍，重量少10-45%，結構簡單，製造容易。在本設備中兼有冷卻空氣和加熱空氣的功能。在推薦的設備中沒有傳統的氣體壓縮機，冷凝器，加熱器，導管，沒有有害的工作物質。
下面結合附圖，通過實施例進一步解釋本發明，其中，

圖1是本發明的取暖-空冷設備的俯視2是圖1中沿Ⅱ-Ⅱ的剖視圖;
圖3是本發明另一個實施例的正面視圖。
用於運輸工具操縱室的取暖-空冷設備(圖1、2)由外殼1、隔板2構成，隔板2將外殼分成使被冷卻的空氣流通過的部分3和使潮溼空氣流通過的部分4。傳導元件5置於外殼1內並穿過隔板2。可以採用熱管作為傳熱元件，熱管內有毛細結構(金屬氈、網、小槽等等)和一些工作液體，如水。在4所示的部分中的熱傳導元件5有毛細狀-多孔包覆層6，這個包覆層可用任何已知的方法直接形成在熱交換表面或者用公知的能透溼的毛細狀-多孔材料材料製作，用任何一種方法將包覆層塗敷或固定在熱交換表面上。毛細狀-多孔包覆層以其下部，上部或任何其它部分與液體介質7接觸，這種介質譬如可以是水。
在設備的外殼1上有供被冷卻的空氣流入和流出的孔8和9，還有孔10和11，供被用作傳熱介質的流入和流出，所用的傳熱介質可以採用排出的氣體，從發動機冷卻系統出來的熱液體，用過的熱空氣等等。
在隔板2中有一個帶可調閘板12的窗狀開口，它使3所示的部分的出口與4所示的部分連通。在外殼1內有一個輔助隔板13置於外殼1的壁與主隔板2之間，形成使所用的傳熱介質通過的部分14。傳熱元件5有翅片狀15、16和17，翅片狀15和17是自由地安裝在傳熱元件5的表面上。在這種情況下，自由安裝應理解為容易拆卸，即與傳熱元件的表面沒有剛性的不可拆聯接。自由安裝可以通過滑動配合、某種槽、螺紋聯接等來實現。翅片狀結構16的安裝可以是剛性的、不可拆卸的，或者在需要的情況下，也可以是自由安裝的。翅片狀結構15的表面有毛細狀-多孔包覆層。
除此之外，推薦的這種設備可以這樣來實施，在使潮溼空氣流通過的部分4的出口安上閘板18，而在這個出口的附近有一個帶有可調閘板20的連接管19，在外殼1上孔9的附近有帶閘板22的孔21。
在本設備的4所示的部分中可以裝有盛裝液體的帶水位調節器24的容器23。任何一種已知的液位調節器都可以用作水位調節器，例如，由空氣管和帶開關的液體管構成的汽車水位調節器。容器23有一個注水的入口25和塞子26。在入口10上裝有帶閥門27的連接管。必要時，在4所示的部分中可以安裝盛裝液體的集水槽28(圖3)。
本設備以下述方式工作在一年中的夏季，閥門27是關閉的，可調閘板12和18是打開的，而可調閘板20和閘板22是關閉的。通過入口25將容器23裝上液體，並用塞子26塞住。將調節器24的開關打開，水就進入4所示的部分或集水槽28，由調節器24控制，使4所示的部分或集水槽28裝到一定的水位。毛細狀-多孔材料6在毛細力的作用下吸滿水並變得潮溼。通過入口孔8向3所示的部分送入溫暖的大氣流，並在3所示的部分的出口分為兩個支流。第一個支流經過流出口9送入操縱室，而第二支流經過帶可調閘板12的窗狀開口送入4所示的部分，在這裡流經翅片狀結構15上的溼潤的毛細狀-多孔包覆層6，使水蒸發。水從包覆層6蒸發會導致翅片狀結構15表面溫度的降低。在翅片狀結構15及16的表面之間會產生溫度梯度，因此傳熱元件5開始工作(按熟知的封閉蒸發-冷凝循環)，同時從通過3所示的部分的熱空氣流中吸取熱量。熱空氣流被冷卻，而且正如前面所述的，在3所示的部分的出口處被分成兩個支流，其中的第一個支流被送入操縱室，為駕駛員創造舒適的工作條件。第二個被冷卻的支流經過帶閘板12的窗狀開口送入4所示的部分，在這裡重新使水從包覆層6蒸發並進一步降低翅片狀結構15表面的溫度，這相應地增加了傳熱元件5從3所示的部分裡的空氣流中所吸走的熱量，使空氣流的溫度降低。經過4所示的部分的空氣流被水蒸汽溼潤後噴入大氣中。上述過程連續不斷地循環的結果，使進入操縱室的空氣被冷卻到低於大氣溼度計的溫度。在液體蒸發的過程中，4所示部分中液體的水位保持不變，這是由於從容器23和調節器24不斷注入水的緣故。按照上面的描述，本設備就像一個空氣冷卻裝置。
在一年中的寒冷季節，閥門27是打開的，可調閘板12和閘板18是關閉的，而可調閘板20和閘板22是打開的。由於設備在夏季的上述運轉過程，毛細狀-多孔材料6充滿液體。作為傳熱的介質經過流入孔10送入14所示的部分，流經翅片狀結構17的表面，並使翅片狀結構受熱。傳熱元件5將從翅片狀結構17吸取的熱量傳送給翅片狀結構16和15。大氣中的冷空氣流經過流入孔8送入3所示的部分，流經翅片狀結構16，受熱後經過流出孔9送入操縱室，將操縱室烘暖。與此同時，一部分空氣或者從操縱室送出的一部分空氣，經過連接管19和打開的閘板20送入4所示的部分，被溼潤(藉助於從翅片狀結構15散發的熱量，使水份從包覆層6的表面蒸發)以後，經過流出孔21也進入操縱室，它在操縱室中的流量和溼度通過閘板20調節。
在無需對操縱室中的空氣加以溼潤，而又必須提高其溫度的情況下，就將調節器24的開關關閉，4所示的部分中沒有水，包覆層6不被溼潤。大氣中的冷空氣流被送入4所示的部分，流經翅狀片結構15，同時被加熱，並同從3所示的部分流出的熱空氣流一起進入操縱室，使其變暖。按照這樣的描述，本設備就像一個取暖裝置。
圖3是本發明取暖-空冷設備的另一個實施例。與前述設備不同的是，在這個設備中隔板2，13是水平安置的，而傳熱元件5為豎直安置。這是另一種結構方案。這種結構能夠提高設備的效率，其途徑是a.通過增大翅片狀結構的尺寸及包覆層的上部與液態介質接觸的尺寸;
b.通過傳熱元件在有利的重力條件下工作(元件內部工作液體的運動方向與重力作用方向相同)。
在這種設備中，可以採用譬如兩相溫差循環系統作為傳熱元件。這種取暖-空冷設備實施例的工作原理與上面描述的類似。
不難理解，本發明不限於這裡所描述的實施例，不同的變型以及不超出本發明範圍和實質的取暖-空冷設備的其它實施方案都是可能的。
權利要求
1.一種用於運輸工具操縱室的取暖-空冷設備，包括外殼(1)，該外殼被隔板(2)分成使被冷卻的空氣流通過的部分(3)和使潮溼空氣流通過的部分(4)，也包括置於外殼(1)內並穿過隔板(2)的傳熱元件(5)，在使潮溼空氣流通過的部分(4)內，傳熱元件(5)有毛細狀一多孔包覆層(6)，該層與液態介質(7)接觸，又包括在外殼(1)上的孔(8、9、10、11)，用於使被冷卻的空氣及所用的傳熱介質流入和流出，還包括帶可調閘板(12)的窗狀開口，開口開在上述的隔板(2)上，並使(3、4)兩部分互相連通，其特徵在於，設備內安裝有一個輔助隔板(13)，隔板(13)置於外殼(1)的壁與主隔板(2)之間，形成使所用的傳熱介質通過的部分(14)，傳熱元件(5)裝有翅片狀結構(15、16、17)，在新形成的部分(14)和使潮溼空氣流通過的部分(4)中，這些翅片狀結構是自由地安裝在傳熱元件(5)表面上的，而毛細狀一多孔包覆層(6)是敷在翅片狀結構(15)表面上的。
2.根據權利要求1所述的取暖-空冷設備，其特徵在於，使潮溼空氣流通過的部分(4)的出口設有閘板(18)，在這個出口附近有一個帶可調閘板(20)的連接管(19)，而在外殼(1)上使被冷卻的空氣流出孔(9)的附近有帶閘板(22)的孔(21)。
3.根據權利要求1所述的取暖-空冷設備，其特徵在於，在該設備的使潮溼空氣通過的部分(4)中，有一個盛裝液體的、帶水位調節器(24)的容器(23)。
全文摘要
在取暖—空冷設備的外殼(1)中裝有輔助隔板(13)，它位於外殼(1)的壁和主隔板(2)之間，形成使所用的傳熱介質通過的部分(14)。傳熱元件(5)裝有翅片狀結構(15、16、17)，在新形成的部分(14)及使潮溼空氣流通過的部分(4)中，這些翅片狀結構是自由地安裝在傳熱元件(5)表面上的，毛細狀—多孔包覆層(6)則敷在翅片結構(15)的表面上。
文檔編號F24F5/00GK1032522SQ88107488
公開日1989年4月26日 申請日期1988年10月5日 優先權日1987年10月9日
發明者瓦列利·史蒂潘諾維奇·麥索欽科, 阿歷克山大·納烏姆維奇·哥須尼, 弗拉迪林·科米諾維奇·扎裡波夫, 米徹爾·格裡高利耶維奇·賽米娜, 阿歷克山大·伊利奇·萊夫苔羅夫, 米徹爾·奧利高維奇·科羅索夫斯基 申請人:十月革命50周年基輔工業大學, 敖德薩建築工程學院