本發(fā)明涉及一種基于噴霧冷卻原理的家用散熱器強化換熱方法，特別是一種噴霧加濕耦合與強化對流換熱的家用散熱器。本發(fā)明實現(xiàn)了噴霧加濕與對流換熱的耦合與強化，顯著提高了家用散熱器的換熱效率、散熱量以及加濕器噴霧蒸發(fā)效率，不僅能夠確保室內(nèi)維持穩(wěn)定、舒適的熱濕環(huán)境，同時可降低供暖系統(tǒng)的能耗和設(shè)備初投資。

背景技術(shù)：

在北方冬季，供暖系統(tǒng)可以營造一個溫暖的室內(nèi)熱環(huán)境,但因北方氣溫低、空氣含濕量小，供暖過程易于造成室內(nèi)空氣相對濕度降低、導致人體產(chǎn)生強烈不適感。為了獲得滿意的室內(nèi)熱濕環(huán)境，噴霧加濕器已成為家庭必備的調(diào)濕設(shè)備。噴霧加濕是一個液霧蒸發(fā)過程，同時伴隨著一個局部環(huán)境氣流速度增大、擾動加強、溫度降低的過程，蒸發(fā)速率主要受液霧總表面積、環(huán)境溫度、空氣相對濕度和相對速度的影響；散熱器的散熱是一個對流傳熱過程，其散熱量主要受對流傳熱系數(shù)、傳熱溫差和散熱面積的影響。日常生活中，人們往往將加濕器放置在床頭柜、寫字臺、茶幾等距離散熱器較遠、距離電源插座較近的位置，因此，加濕器噴霧蒸發(fā)過程與散熱器對流換熱過程之間的相互作用很弱。

家用散熱器附近的空氣溫度要明顯高于房間其它區(qū)域的空氣溫度，散熱器附近的高溫環(huán)境有助于提高噴霧蒸發(fā)速率。中國專利cn201410330996.2公開了一種具有加濕功能的水暖采暖器，其結(jié)構(gòu)包括采暖器本體及側(cè)置在采暖器本體中上部的超聲波加濕器，其設(shè)計原理是借助于采暖器本體的高溫來促進細霧的蒸發(fā)過程。事實上，由于加濕器布置在采暖器本體的中上部，液霧的蒸發(fā)過程是在采暖器上部空間完成的，空氣溫度降低的區(qū)域同樣位于采暖器上部，因此，該設(shè)計并未實現(xiàn)噴霧加濕過程對采暖器對流換熱過程的強化作用。此外，該設(shè)計在沒有室內(nèi)空氣濕度控制的情況下，易于造成過度加濕現(xiàn)象、導致室內(nèi)舒適度降低。

家用散熱器內(nèi)部水溫和外壁面溫度顯著高于室內(nèi)空氣溫度，利用該溫差也可實現(xiàn)對液體蒸發(fā)過程的強化。cn201410014939.3公開了一種具有加濕功能的散熱器，該散熱器的上部布置有儲水槽，儲水槽上設(shè)有多個散氣孔及一個加水孔，利用散熱器外壁面?zhèn)鲗У臒崃?，促使儲水槽?nèi)的水慢慢蒸發(fā)到空氣中去。該方案雖然可在無電耗情況下實現(xiàn)室內(nèi)空氣加濕，但其卻降低了散熱器的傳熱效率和散熱量。cn201520247318.x則提出了一種具有加濕功能的采暖散熱器，該方案通過單向閥將散熱器與加濕器連接，直接將散熱器內(nèi)的熱水導入加濕器，盡管高溫水的蒸發(fā)速率增大、室內(nèi)加濕效果提高，但這種方式易于造成供暖管網(wǎng)失水嚴重，不利于供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。

利用散熱器附近的高溫條件來提高噴霧加濕效果的設(shè)計方案多種多樣，但是，目前尚無人注意到，噴霧加濕所產(chǎn)生的局部空氣氣流增速擾動效應和冷卻降溫效應，可以顯著提高家用散熱器的對流換熱系數(shù)和傳熱溫差、有助于強化散熱器的對流傳熱過程；另外，也沒有相關(guān)專利或文獻報道提及噴霧加濕過程的組織應在確保室內(nèi)熱濕環(huán)境滿足人體舒適度要求的前提下進行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種噴霧加濕耦合與強化對流換熱的家用散熱器，它是一種基于噴霧冷卻原理的家用散熱器強化換熱方法，通過對常規(guī)家用散熱器和噴霧加濕器工作過程的優(yōu)化，實現(xiàn)了噴霧加濕與對流換熱的耦合與強化，顯著提高了家用散熱器的換熱效率、散熱量以及加濕器噴霧蒸發(fā)效率。本發(fā)明不僅能夠確保室內(nèi)維持穩(wěn)定、舒適的熱濕環(huán)境，同時可降低供暖系統(tǒng)的能耗和設(shè)備初投資。

本發(fā)明提供的噴霧加濕耦合與強化對流換熱的家用散熱器包括：散熱器和噴霧加濕裝置兩部分，散熱器為常規(guī)柱狀或板式家用散熱器；噴霧加濕裝置包括具有室內(nèi)濕度控制功能的超聲波加濕器和多孔噴霧導管，超聲波加濕器放置在散熱器的左側(cè)或右側(cè)（根據(jù)散熱器進水口和出水口所在位置確定），也可利用夾具將其與散熱器連接成一體；多孔噴霧導管布置在柱狀散熱器縱向間隙內(nèi)或板式散熱器側(cè)面，利用夾具或支架固定在散熱器底部；多孔噴霧導管一端通過軟管與加濕器噴霧出口連接，另一端是一個用于疏放凝結(jié)水的螺絲堵頭，噴霧導管管壁上開有若干小孔（例如，圓形小孔），用于將加濕器產(chǎn)生的細水霧導引、噴射至散熱器外壁面附近的空氣中。

使用本發(fā)明時，可根據(jù)冬季采暖期間，滿足人體舒適度要求的空氣相對濕度范圍是25%-65%、室內(nèi)溫度范圍是17^oc-22^oc，為避免噴霧加濕器連續(xù)工作造成室內(nèi)濕度過大、溫度過高現(xiàn)象，所涉及的加濕器噴霧量應控制在0.15-0.2kg/h，加濕器啟、停對應的室內(nèi)空氣相對濕度限制為35%和65%。

本發(fā)明提供的噴霧加濕耦合與強化對流換熱的家用散熱器，與目前加濕器遠離散熱器放置的常規(guī)家庭采暖、加濕方式相比，本發(fā)明可在不增加噴霧能耗的前提下，大幅提高散熱器的散熱量，實現(xiàn)了噴霧加濕過程與對流換熱過程的耦合與強化，可顯著提高室內(nèi)熱濕環(huán)境的舒適度。在維持室內(nèi)空氣溫濕度相對穩(wěn)定、不改變散熱器散熱面積的情況下，本發(fā)明有助于降低供暖系統(tǒng)管道內(nèi)的熱水流量，達到減小泵功、節(jié)約電能的目的；而在供暖系統(tǒng)維持原有參數(shù)運行的情況下，本發(fā)明則有助于減小散熱器面積，達到節(jié)省材料、降低室內(nèi)采暖系統(tǒng)初投資的目的。

總之，本發(fā)明通過合理組織和控制加濕器的噴霧加濕過程，實現(xiàn)了噴霧加濕與對流換熱之間的耦合與強化，顯著提高了家用散熱器的換熱效率和散熱量，同時增大了加濕器的噴霧蒸發(fā)效率。本發(fā)明不僅能夠確保室內(nèi)維持穩(wěn)定、舒適的熱濕環(huán)境，同時可降低供暖系統(tǒng)的運行能耗和設(shè)備投資。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體布局框圖。

圖2為柱狀散熱器的噴霧冷卻強化對流換熱的結(jié)構(gòu)示意圖：（a）正視圖，(b)側(cè)視圖。

圖3為板式散熱器的噴霧冷卻強化對流換熱的結(jié)構(gòu)示意圖：（a）正視圖，(b)側(cè)視圖。

圖4為多孔噴霧導管的結(jié)構(gòu)示意圖：（a）正視圖,(b)側(cè)視圖,（c）俯視圖。

圖5是適用于柱狀散熱器的噴霧冷卻強化對流換熱的外形示意圖。

圖6是適用于板式散熱器的噴霧冷卻強化對流換熱的外形示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖具體對本發(fā)明做進一步詳細、完整的說明。其中涉及設(shè)備部件沒有特別說明均為市售。

如圖所示，1、超聲波加濕器，2、軟管，3、多孔噴霧導管，4、散熱器，5、ω型夾具，6、y型支撐，7、噴霧孔，8、螺絲堵頭。

本發(fā)明提供的噴霧加濕耦合與強化對流換熱的家用散熱器包括散熱器和噴霧加濕裝置兩部分，散熱器4為常規(guī)的家用柱狀或板式散熱器，噴霧加濕裝置由通用的具有室內(nèi)濕度控制功能的超聲波加濕器1和多孔噴霧導管3組成。

超聲波加濕器1位于散熱器4左側(cè)或右側(cè)，其具體位置根據(jù)散熱器進水口和出水口所在位置確定，見圖1。多孔噴霧導管3的一端以插入形式與軟管2連接，軟管2的另一端以插入形式與超聲加濕器1的噴霧出口相連接；多孔噴霧導管3的另一端是一個用于疏放凝結(jié)水的螺絲堵頭8；所述噴霧導管管壁上開有若干數(shù)量的圓形小孔7，其作用是最大限度地將加濕器1產(chǎn)生的細水霧導引、噴射至散熱器4外壁面附近的空氣中；所述多孔噴霧導管3的材質(zhì)可為不銹鋼或pvc。

對于柱狀家用散熱器，所述多孔噴霧導管3水平放置在散熱器4的縱向間隙內(nèi)，如圖5所示，并利用多個型夾具5將兩者固定在一起；所述圓形小孔7位于噴霧導管3的上部，沿縱向均勻分布，如圖4所示。

對于板式家用散熱器，所述多孔噴霧導管3水平側(cè)置于散熱器4的底部，并利用利用多個y型支架支撐6將兩者固定在一起，如圖3、圖6所示；所述圓形小孔7位于噴霧導管3的上部，沿縱向均勻分布，如圖4所示。

所述具有室內(nèi)濕度控制功能的超聲波加濕器1，當室內(nèi)空氣相對濕度小于25%時自動啟動、當室內(nèi)空氣相對濕度大于65%時自動停止。

上述的噴霧加濕耦合與強化對流換熱的家用散熱器相關(guān)操作運行方法概括如下：（1）將超聲波加濕器1放置在家用散熱器4的左側(cè)或右側(cè)，調(diào)整其啟、?？刂茀?shù)為室內(nèi)相對濕度25%和65%，調(diào)整其噴霧量控制旋鈕使噴霧量保持0.15-2.0kg/h。（2）利用夾具5或y型支撐6將多孔噴霧導管3水平固定，并使多孔噴霧導管沿水霧流動方向具有一定1-2^o下傾度。（3）利用軟管2連接加濕器出口與多空噴霧短管入口。（4）啟動超聲波加濕器，系統(tǒng)即可開始工作，當室內(nèi)相對濕度大于65%時加濕器將自動停止，當室內(nèi)相對濕度降低至35%時，加濕器將會自動啟動。

申請人在實驗室內(nèi)冬季取暖時間完成的相關(guān)試驗測試結(jié)果表明，在室內(nèi)空氣相對濕度維持25%-65%前提下，采用上述方法可將散熱器外壁面附近空氣流速從0.2m/s提高至0.5m/s、可將局部空氣溫度降低2-3^oc，家用散熱器散熱量可提高29%-30%，同時可提高噴霧蒸發(fā)效率5%以上，從而使室內(nèi)熱濕環(huán)境得到顯著改善。