專利名稱：具有制冷功能的空氣－空氣熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以水和空氣為混合工質(zhì)的用于制冷的空氣—空氣熱交換器，屬制冷與空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前用于空調(diào)制冷的工質(zhì)大都為氟利昂，該類空調(diào)雖制冷效率較高，但存在環(huán)境污染的問題。能否用一種新的無害物質(zhì)取代氟利昂進(jìn)行制冷并且有較高的制冷效率是當(dāng)前制冷業(yè)界存在的難題。
一般的空氣—空氣熱交換器，低溫的冷流體流經(jīng)冷邊并和冷邊的熱交換器翅片進(jìn)行熱交換，冷量經(jīng)此傳遞到熱邊翅片上，流經(jīng)熱邊的流體同翅片進(jìn)行熱交換，使其溫度降低，帶走冷量，完成整個換熱過程。一般來說，流經(jīng)熱交換器冷邊的流體所含的冷量變化和熱邊所獲得的冷量是相等的。普通的空氣—空氣熱交換器只能完成熱交換過程，無制冷功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有制冷功能且制冷效率較高的空氣—空氣熱交換器。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有制冷空氣管道(熱邊)和冷卻空氣管道(冷邊)，所述的制冷空氣管道由熱交換單元5熱邊和管道相互串接連通構(gòu)成，并且所述的熱交換單元5冷邊連接在冷卻空氣管道中，其不同之處在于在冷卻空氣管道中設(shè)置有水汽霧化腔8，水汽霧化腔中安設(shè)霧化噴嘴1，霧化噴嘴與高壓水源相接。
按上述方案，所述的熱交換單元5為板翅式熱交換單元，按叉—逆流換熱方式安設(shè)；所述的冷卻空氣管道呈負(fù)壓狀。所述的熱交換單元5與水汽霧化腔8可垂直交錯疊加連接而成。
按上述方案，所述的水汽霧化腔8安設(shè)在每個熱交換單元5上方的冷卻空氣管道中。
按上述方案，所述的高壓水源由高壓泵3與儲水箱7相連構(gòu)成，儲水箱與冷卻空氣管道相連，由此構(gòu)成循環(huán)噴注高壓水源。
本發(fā)明的工作過程及機理為冷卻空氣管道為本空氣—空氣熱交換器的冷邊，包括冷邊出和冷邊進(jìn)，熱交換器的冷邊處于負(fù)壓狀態(tài)，這大大有利于水的汽化速度，在冷邊的水汽霧化腔內(nèi)，噴以顆粒極小的霧化水(水粒直徑為45μ左右)，流經(jīng)冷邊的低溫空氣和霧化水微?；旌铣芍评涔べ|(zhì)。由于水是微粒狀態(tài)，增大了空氣與水的接觸面積，因而，在低溫、負(fù)壓的環(huán)境中，微水粒在與熱交換器翅片的緊密碰觸中，吸收熱量，迅速汽化，制出冷量，并及時傳出，循環(huán)不斷，直至空氣含濕量飽和。這時流經(jīng)冷邊的空氣每個斷面的含濕量均可達(dá)到或接近飽和。大量微水粒汽化所制出的冷量被同時高效地傳遞到了熱邊，使制冷空氣管道中空氣的熱量經(jīng)由熱交換器被大量帶走，從而降低了熱邊流體的溫度，達(dá)到降溫制冷的目的。根據(jù)理論計算及初步實驗驗證，與普通的空氣—空氣熱交換器相比，同等條件下，本發(fā)明的空氣—空氣熱交換器傳遞出的冷量最高為進(jìn)入冷邊流體所含冷量的4倍多。
本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明的熱交換器熱邊工作于常壓狀態(tài)，這便于更容易將降溫的空氣輸送到使用區(qū)間。冷邊工作于負(fù)壓狀態(tài)，這將大大提高微水粒的汽化速度，提高制冷效率。在負(fù)壓狀況下，水和空氣的混合工質(zhì)具有更大的焓值變化空間，汽化潛熱更大，使系統(tǒng)具有更大的制冷量。
2、交換器主體為板翅式熱交換單元并配置水的霧化單元，可多層相間垂直疊加而成，形成垂向熱交換器的冷邊，這有利于減小冷邊冷氣流的阻力，也有利于混合工質(zhì)中微水粒與翅片親密接觸。水平方向逐層連接形成熱交換器的熱邊。板翅式熱交換單元換熱方式為叉流式，整個熱交換器按照叉—逆流換熱，具有換熱面積可變、換熱效率高、有利于微水粒與翅片均勻接觸、汽化迅速的效果。
3、高壓水泵、儲水箱、高壓水管及多層水的霧化單元組成水的霧化系統(tǒng)，其作用是使冷邊分層噴射出顆粒直徑45μ左右的霧化水，這將擴大水的汽化面積，并能及時、均勻地與翅片緊密接觸，完成傳質(zhì)、傳熱過程，使霧化水迅速汽化，所獲得冷量同時傳遞到熱邊。汽化后的余水可重復(fù)循環(huán)使用。
本發(fā)明提出了實現(xiàn)以水和空氣為混合工質(zhì)進(jìn)行制冷的設(shè)計理念，吸濕相變環(huán)節(jié)被設(shè)計在熱交換器中高效率進(jìn)行，并達(dá)到傳質(zhì)、傳熱同步，進(jìn)行良性循環(huán)。使本發(fā)明成為一種具有較高制冷功效的空氣—空氣熱交換器。


圖1是本發(fā)明一個實施例的正視結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明一個實施例中熱交換器的正視結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖2的側(cè)視圖。
圖4是圖2中的C-C剖視圖。
圖5是圖2的俯視圖。
圖6是圖4中的A處局部放大圖。
圖7是圖5中的B處局部放大圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步說明。
包括有冷卻空氣管道和制冷空氣管道，兩路通道互不連通，各走各的路徑。所述的冷卻空氣管道由3～6個熱交換單元5的冷邊和管道相互串接連通構(gòu)成，本實施例為5個熱交換單元，各熱交換單元垂直上下間隔安設(shè)，其中的熱邊進(jìn)、出氣端由導(dǎo)流彎管2相連通，相互串接，最下方的熱交換單元一端與熱邊進(jìn)氣管11相接，為熱邊進(jìn)氣端，最上方的熱交換單元一端為熱邊出氣端，與熱邊出氣管10相接，構(gòu)成制冷空氣管道；所述的熱交換單元5為板翅式熱交換單元，包括外殼12和安設(shè)在外殼內(nèi)的冷、熱邊翅片20、18，外殼上設(shè)有四個方向的連接法蘭，冷、熱邊翅片20、18分別沿垂直和橫向(水平)兩個方向交叉疊加布設(shè)，由封條17及邊隔板19進(jìn)行隔離，使得冷邊氣流從上向下垂直運行，熱邊氣流為橫向流通，冷、熱邊相隔絕，互不連通，由翅片和隔板導(dǎo)熱，構(gòu)成叉-逆流式換熱結(jié)構(gòu)。冷邊翅片20及熱邊翅片18可根據(jù)風(fēng)阻要求、傳熱面積大小、冷、熱邊傳熱比等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計和選擇，可有不同的形式和不同的規(guī)格，熱邊空氣的流量是冷邊空氣流量的10倍左右。外殼12上的四個連接法蘭，右端和左端為熱交換單元制冷空氣管道進(jìn)、出氣端14、16，上端和下端為熱交換單元冷卻空氣管道進(jìn)、出氣端13、15。各熱交換單元左右兩端的進(jìn)、出氣端通過導(dǎo)流彎管2及上下方的熱邊出、進(jìn)氣管10、11相串通，構(gòu)成制冷空氣管道。各熱交換單元上下兩端的進(jìn)、出氣端通過管狀水汽霧化腔8相連通，形成上下垂直交錯疊加連接結(jié)構(gòu)，其中最上方的熱交換單元經(jīng)水汽霧化腔與冷邊進(jìn)氣管4連接，且水汽霧化腔與冷邊進(jìn)氣管連接成一體，最下面的熱交換器出氣端接儲水箱7并與冷邊出氣管9相連，水汽霧化腔中安設(shè)霧化噴嘴1，霧化噴嘴與高壓水源相接，所述的高壓水源由高壓泵3、水管6與儲水箱7相連構(gòu)成，構(gòu)成循環(huán)噴注高壓水源。各熱交換單元冷邊通道和相接的管狀水汽霧化腔及上下冷邊進(jìn)、出氣管相串接，構(gòu)成冷卻空氣管道。冷卻空氣管道工作于負(fù)壓狀態(tài)，便于混合工質(zhì)中的水霧汽化制冷。熱交換單元冷邊翅片20垂直安裝，以減小垂向的風(fēng)阻。
本實施例的工作過程為較低溫度的冷空氣從熱交換器的冷邊進(jìn)口端進(jìn)入水汽霧化腔，同時水汽霧化腔的霧化噴嘴中噴出的霧化水微粒(直徑45μ左右)也進(jìn)入霧化腔，于是在霧化腔中，微水粒和冷空氣混合成混合工質(zhì)?；旌瞎べ|(zhì)在系統(tǒng)的抽吸作用下向下運行，進(jìn)入板翅式熱交換單元，并與冷邊的翅片觸碰，微水粒迅速汽化吸熱制冷，同時將冷量傳遞到熱邊，直到在板翅式熱交換單元中氣體相對濕度達(dá)到100％為止。接下來此氣流向下運行到下一個水汽霧化腔中，同樣由霧化噴嘴噴出霧化水微粒，形成另一個溫度下的混合工質(zhì)。由于從板翅式熱交換單元從上至下的冷邊翅片溫度是逐步升高的，所以每經(jīng)過一層板翅式熱交換單元都可以汽化一部分微水粒，氣流從上到下經(jīng)過五次不同溫度的汽化制冷，并同時把制出的冷量交換到熱邊。氣流的溫度也因從熱邊不斷交換進(jìn)熱量而上升，最后到達(dá)儲水箱中的空氣溫度可達(dá)30℃左右，相對濕度為100％，此空氣由儲水箱的出口被抽吸排出。
熱邊工作于常壓下，熱邊翅片18橫向安裝，減小運行阻力。氣流由風(fēng)機助其運行。其運行路徑為高溫空氣由板翅式熱交換器的熱邊進(jìn)口進(jìn)入，在進(jìn)行熱交換后經(jīng)熱邊導(dǎo)流管進(jìn)入下一個板翅式熱交換單元進(jìn)行熱交換，然后再進(jìn)入下一個，直到板翅式熱交換器的熱邊出口處排出，進(jìn)入房間調(diào)節(jié)空氣溫度。如果我們將熱邊進(jìn)口溫度定為35℃左右的話，熱邊出口的溫度可降到15℃左右。其中熱交換器的冷邊進(jìn)口端冷空氣進(jìn)入溫度越低，效果越好。高壓水泵、水管、霧化噴嘴及水汽霧化腔組成水的霧化系統(tǒng)，其作用是將水進(jìn)行盡可能高質(zhì)量的霧化，噴射出的微水粒盡可能的小，并能均勻地與空氣進(jìn)行混合，形成混合工質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，包括有制冷空氣管道和冷卻空氣管道，所述的制冷空氣管道由熱交換單元(5)熱邊和管道相互串接連通構(gòu)成，并且所述的熱交換單元(5)冷邊連接在冷卻空氣管道中，其特征在于在冷卻空氣管道中設(shè)置有水汽霧化腔(8)，水汽霧化腔中安設(shè)霧化噴嘴(1)，霧化噴嘴與高壓水源相接。
2.按權(quán)利要求1所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的熱交換單元(5)為板翅式熱交換單元，按叉-逆流換熱方式安設(shè)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的冷卻空氣管道呈負(fù)壓狀。
4.按權(quán)利要求1或2所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的熱交換單元與水汽霧化腔垂直交錯疊加連接而成。
5.按權(quán)利要求1或2所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的高壓水源由高壓泵(3)與儲水箱(7)相連構(gòu)成，儲水箱與冷卻空氣管道相連，由此構(gòu)成循環(huán)噴注高壓水源。
6.按權(quán)利要求4所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的水汽霧化腔(8)安設(shè)在每個熱交換單元(5)上方的冷卻空氣管道中。
7.按權(quán)利要求1或4所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的冷卻空氣管道由3～6個熱交換單元的冷邊和管道相互串接連通構(gòu)成，各熱交換單元垂直上下間隔安設(shè)，其中的熱邊進(jìn)、出氣端由導(dǎo)流彎管(2)相連通，相互串接，最下方的熱交換單元一端與熱邊進(jìn)氣管(11)相接，為熱邊進(jìn)氣端，最上方的熱交換單元一端為熱邊出氣端，與熱邊出氣管(10)相接，構(gòu)成制冷空氣管道
8.按權(quán)利要求2所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于所述的板翅式熱交換單元包括外殼(12)和安設(shè)在外殼內(nèi)的冷、熱邊翅片(20、18)，外殼上設(shè)有四個方向的連接法蘭，冷、熱邊翅片分別沿垂直和橫向兩個方向交叉疊加布設(shè)，由封條(17)及邊隔板(19)進(jìn)行隔離，使得冷邊氣流從上向下垂直運行，熱邊氣流為橫向流通，冷、熱邊相隔絕，互不連通，由翅片和隔板導(dǎo)熱，構(gòu)成叉-逆流式換熱結(jié)構(gòu)。
9.按權(quán)利要求4所述的具有制冷功能的空氣-空氣熱交換器，其特征在于各熱交換單元上下兩端的進(jìn)、出氣端通過管狀水汽霧化腔(8)相連通，形成上下垂直交錯疊加連接結(jié)構(gòu)，其中最上方的熱交換單元經(jīng)水汽霧化腔與冷邊進(jìn)氣管(4)連接，且水汽霧化腔與冷邊進(jìn)氣管連接成一體，最下面的熱交換器出氣端接儲水箱(7)并與冷邊出氣管(9)相連；所述的高壓水源由高壓泵(3)、水管(6)與儲水箱(7)相連構(gòu)成，構(gòu)成循環(huán)噴注高壓水源；各熱交換單元冷邊通道和相接的管狀水汽霧化腔及上下冷邊進(jìn)、出氣管相串接，構(gòu)成冷卻空氣管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以水和空氣為混合工質(zhì)的用于制冷的空氣—空氣熱交換器，它包括有制冷空氣管道和冷卻空氣管道，所述的制冷空氣管道由熱交換單元熱邊和管道相互串接連通構(gòu)成，并且所述的熱交換單元冷邊連接在冷卻空氣管道中，其不同之處在于在冷卻空氣管道中設(shè)置有水汽霧化腔，水汽霧化腔中安設(shè)霧化噴嘴，霧化噴嘴與高壓水源相接。所述的熱交換單元為板翅式熱交換單元，按叉—逆流換熱方式安設(shè)；所述的冷卻空氣管道呈負(fù)壓狀。本發(fā)明提出了實現(xiàn)以水和空氣為混合工質(zhì)進(jìn)行制冷的設(shè)計理念，吸濕相變環(huán)節(jié)被設(shè)計在熱交換器中高效率進(jìn)行，并達(dá)到傳質(zhì)、傳熱同步，進(jìn)行良性循環(huán)。使本發(fā)明成為一種具有較高制冷功效的空氣—空氣熱交換器。
文檔編號F25B19/00GK101038133SQ20071005192
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者嚴(yán)俊, 彭祖洋, 張偉程, 包順民, 喻小會 申請人:國營武昌造船廠