本發(fā)明屬于空氣調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種微通到輔助薄膜露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻裝置。

背景技術(shù)：

如今，建設(shè)綠色建筑成為建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要途徑之一，合理利用天然冷源，以及空氣的低品味熱能，成為了空調(diào)領(lǐng)域節(jié)能和能源合理利用的兩個(gè)轉(zhuǎn)型突破口。因此，蒸發(fā)冷卻這一節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新型制冷技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外業(yè)界的廣泛關(guān)注。其以水作為制冷劑，將水分蒸發(fā)吸熱作為自然冷源代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)組的運(yùn)行，使得設(shè)備具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）成本低(初投資約為常規(guī)空調(diào)設(shè)備的1/2，價(jià)格低廉方便得到)；

（2）能耗低(不使用壓縮機(jī)，運(yùn)行能耗約為常規(guī)空調(diào)設(shè)備的1/5）；

（3）空氣品質(zhì)高，采用100%全新風(fēng)運(yùn)行。

蒸發(fā)冷卻根據(jù)流體與空氣的接觸方式，可以分為直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻。而基于該技術(shù)的露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻技術(shù)是一種不使用壓縮機(jī)，將直接和間接蒸發(fā)冷卻通道相結(jié)合，通過(guò)空氣與水的直接和間接接觸，使空氣或水冷卻到濕球溫度以下、直至達(dá)到露點(diǎn)溫度的新型熱力循環(huán)。

典型露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻裝置由干空氣通道和濕空氣通道組成,干空氣通道中的二次空氣濕度不變,且通道的中間有小氣孔，流經(jīng)此處的二次空氣穿過(guò)氣孔流入濕空氣通道中,并與濕空氣通道中原有的一次空氣一起被絕熱加濕,自身溫度降低,再對(duì)干通道中的二次空氣進(jìn)行等濕冷卻，使其接近露點(diǎn)溫度。

國(guó)外對(duì)于蒸發(fā)冷卻技術(shù)的研究，引進(jìn)了一種新的膜技術(shù)概念，即利用薄膜吸水，與空氣接觸以增大換熱面積。主要方法有以下兩種：

1）利用納米微孔薄膜使蒸發(fā)過(guò)程中兩相分離。然而國(guó)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在該方法中，液體自發(fā)地被吸入覆蓋了疏水性多孔膜的微通道中，并水蒸氣從薄膜的細(xì)孔中排出。由于相變是發(fā)生在膜下，因此就會(huì)產(chǎn)生額外的熱阻，削弱傳熱效果。

2）另一種利用汽化焓和自然分離兩相的方法是薄膜蒸發(fā)技術(shù)。使用，從而使得通過(guò)該薄液膜的整個(gè)傳熱效果顯著增強(qiáng)。然而在大區(qū)域內(nèi)，需要很大的泵壓才能將液體壓入薄膜中。因此，為了是液體能自動(dòng)流入薄膜中，通常使用納米芯吸來(lái)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，將液體吸入蒸發(fā)的薄膜區(qū)域。對(duì)此，前人的研究工作主要在于，例如蒸發(fā)從鈦柱陣列^[]和氧化鋁多孔膜。

綜合考慮上述兩種方式的優(yōu)劣性，需要一種新型露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻裝置，該裝置將納米多孔薄膜與微通道技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)薄膜蒸發(fā)冷卻。其基本原理即利用了薄膜中小孔所產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力，及通過(guò)減小薄膜厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)粘性損失的最小化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種微通道與膜技術(shù)結(jié)合的蒸發(fā)冷卻裝置，利微通道來(lái)實(shí)現(xiàn)在納米微孔薄膜中的蒸發(fā)冷卻，該裝置依靠納米微孔產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)流體，并利用相變來(lái)吸收設(shè)備巨大的散熱量。與此同時(shí)，流經(jīng)微通道和膜的粘性損失，以及穿過(guò)流體的整體熱電阻均達(dá)到了最小化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)主案是：一種微通道與膜技術(shù)結(jié)合的蒸發(fā)冷卻裝置，具有一封閉箱，封閉箱外部連接循環(huán)水泵和輸水管；冷凝管和冷凝器，其特征在于：所述封閉箱內(nèi)由一隔熱板分成上下兩個(gè)空間，上空間為干空間，下空間為濕空間，隔熱板上方放置一層納米多孔吸水薄膜，納米多孔吸水薄膜上等間距設(shè)置豎直微通道，豎直微通道上側(cè)與冷凝管連通，利用微通道毛細(xì)管壓力以及納米多孔薄膜的吸水性，在濕空間和干空間內(nèi)分別對(duì)兩股空氣進(jìn)行直接和間接蒸發(fā)冷卻，使其分別達(dá)到濕球溫度和露點(diǎn)溫度以滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的環(huán)境空氣要求。

所述封閉箱底部設(shè)置蓄水槽。

所述濕空間內(nèi)具有一次濕空氣，一次濕空氣與底部蓄水池內(nèi)的冷卻水直接接觸，進(jìn)行直接蒸發(fā)冷卻，直接蒸發(fā)冷卻過(guò)程中，一次濕空氣等焓增濕降溫，最低可達(dá)到空氣濕球溫度；同時(shí)水放出汽化潛熱，溫度降低，進(jìn)入輸水管，通過(guò)循環(huán)水泵，被送往隔熱板上方的納米多孔吸水薄膜對(duì)其進(jìn)行浸潤(rùn)，使納米多孔吸水薄膜始終保持吸水濕潤(rùn)狀態(tài)。

在微通道毛細(xì)作用下，所述納米多孔吸水薄膜中的冷卻水自動(dòng)地被吸入微通道的立管中，進(jìn)入隔熱板上方的干空間；當(dāng)水被吸入所述微通道內(nèi)進(jìn)入上部的干空間內(nèi)，二次空氣與微通道內(nèi)的冷卻水進(jìn)行換熱，冷卻水吸收空氣的熱量變?yōu)檎羝獠慷慰諝獗坏葷窠禍亍?/p>

所述微通道中的蒸汽通過(guò)上側(cè)水平的冷凝管至外部冷凝器，冷凝放熱變?yōu)橐簯B(tài)，再進(jìn)入蓄水槽中循環(huán)使用。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)原理，通過(guò)使用干濕空間代替?zhèn)鹘y(tǒng)露點(diǎn)冷卻中的干濕通道，結(jié)合微通道技術(shù)增大接觸面積以改善二次空氣的間接蒸發(fā)冷卻效果，旨在使用膜技術(shù)于微通道中，更好地改善露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻技術(shù)的制冷效果。

附圖說(shuō)明

圖1為基于膜的蒸發(fā)冷卻裝置原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的微通道輔助薄膜露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明提出的這種基于膜的蒸發(fā)冷卻裝置，利微通道來(lái)實(shí)現(xiàn)在納米微孔薄膜中的蒸發(fā)冷卻，如1圖所示。

如圖2所示，本發(fā)明的微通道輔助薄膜露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻裝置，裝置主體為一封閉長(zhǎng)方體封閉箱，封閉箱外部連接循環(huán)水泵4和輸水管3；冷凝管5和冷凝器6。裝置主體內(nèi)由一隔熱板9分成上下兩個(gè)空間，上空間為干空間1，下空間為濕空間2，隔熱板9上方放置一層納米多孔吸水薄膜8，膜上等間距豎直設(shè)置微通道10，上側(cè)與冷凝管連通。

隔熱板9上側(cè)為干空間1，下側(cè)為濕空間2?；诼饵c(diǎn)蒸發(fā)冷卻原理，濕空間內(nèi)為一次濕空氣a，與裝置底部的蓄水池7內(nèi)的冷卻水直接接觸，進(jìn)行直接蒸發(fā)冷卻。該過(guò)程中，一次濕空氣a等焓增濕降溫，最低可達(dá)到空氣濕球溫度；同時(shí)水失去汽化潛熱，溫度降低，進(jìn)入輸水管3，通過(guò)循環(huán)水泵4，被送往隔熱板9上方的納米多孔薄膜8表面對(duì)其進(jìn)行浸潤(rùn)，使薄膜始終保持吸水濕潤(rùn)狀態(tài)。薄膜上方等間距地豎直設(shè)置微通道10，在微通道10毛細(xì)管壓力作用下，薄膜中的冷卻水自發(fā)地被吸入微通道立管中，進(jìn)入隔板上方的干空間。隔熱板材質(zhì)應(yīng)選用保溫隔熱效果較好的材料。

由于可以同時(shí)對(duì)兩股不相關(guān)的空氣分別進(jìn)行直接和間接冷卻，該裝置可以根據(jù)不同的環(huán)境溫濕度度要求，同時(shí)對(duì)不同空間進(jìn)行冷卻。

當(dāng)水被吸入微通道10內(nèi)進(jìn)入側(cè)干空間1內(nèi)，二次空氣b通過(guò)微通道10管壁，與通道中的冷水間接蒸發(fā)冷卻，使其等濕降溫至接近露點(diǎn)溫度。

從納米多孔薄膜8里被吸入微通道10中的液體吸收熱量，蒸發(fā)成純水蒸汽，達(dá)到飽和后凝結(jié)在壁上。通過(guò)微通道10上側(cè)水平的冷凝管5，將水蒸氣導(dǎo)出至外部冷凝器6中冷凝，再進(jìn)入蓄水池7中循環(huán)使用。

在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)液體滲入薄膜中的納米小孔時(shí)，會(huì)被吸入微通道中，并且在其內(nèi)部隔著微通道壁吸收外部空氣熱量，蒸發(fā)成純水蒸汽，最終凝結(jié)在冷凝器中。該裝置依靠納米微孔產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)流體，并利用相變來(lái)吸收設(shè)備巨大的散熱量?？梢?jiàn)，將微通道技術(shù)運(yùn)用于基于膜的蒸發(fā)冷卻中，對(duì)于系統(tǒng)的換熱性能有很大幫助。

綜上所述，為了強(qiáng)化二次空氣與水的間接冷卻效果，本發(fā)明新型的裝置用以改進(jìn)傳統(tǒng)的在干通道內(nèi)的二次空氣處理過(guò)程。事實(shí)上，本發(fā)明利用微通道蒸發(fā)器技術(shù)，一來(lái)由于其換熱表面積大，可以增加二次空氣與微通道內(nèi)液體的間接傳熱面積，其次，由于其承壓能力高，能夠適應(yīng)較大空間范圍內(nèi)的液柱壓力。

由于將液體注入微通道需要極高的泵壓，在較大空間內(nèi)亦需要很大的水泵能耗，因此采用一層納米微孔薄膜置于微通道下端，當(dāng)液體滲入薄膜中的納米小孔時(shí)，由于其產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力，使液體自發(fā)地注入微通道內(nèi)，通過(guò)通道壁與二次空氣間接接觸換熱。該裝置依靠納米微孔產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)流體，并利用相變來(lái)吸收設(shè)備巨大的散熱量。與此同時(shí)，流經(jīng)微通道和膜的粘性損失，以及穿過(guò)流體的整體熱電阻均達(dá)到了最小化。