專利名稱：一種交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及全熱交換技術(shù)，特別涉及一種交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在空調(diào)負(fù)荷的組成中，新風(fēng)處理所消耗的能量占到20％～40％，因此對新風(fēng)進(jìn)行熱回收，成為建筑節(jié)能領(lǐng)域的一項重要課題，引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前的熱回收方式，主要分為顯熱回收和全熱回收(焓回收)兩大類。顯熱回收采用普通的金屬壁換熱器，新風(fēng)和室內(nèi)排風(fēng)在換熱器中交換熱量，在夏天利用排風(fēng)來降低新風(fēng)的溫度，而在冬天利用排風(fēng)提高新風(fēng)的溫度，這樣充分利用室內(nèi)排風(fēng)具有的顯熱，達(dá)到節(jié)能的目的。這種熱回收方式的優(yōu)點是簡單成熟，缺點是只能回收顯熱，不能回收潛熱，不適用于潛熱負(fù)荷占總負(fù)荷比重較大的地區(qū)，如中國華南地區(qū)。另外一種熱回收方式為全熱回收，亦稱焓回收，即不僅回收顯熱，同時回收潛熱，或水蒸汽。目前全熱回收技術(shù)國際上采用的是全熱轉(zhuǎn)輪(Energy wheel)，也有人嘗試采用以紙為交換媒介的換熱器。這二種技術(shù)的優(yōu)點是可以同時回收顯熱和一部分潛熱，提高了回?zé)嵝剩?，轉(zhuǎn)輪造價很高，且含有運動部件，可靠性差，新風(fēng)和排風(fēng)容易相互摻雜，而采用紙為媒介的焓回收器不僅回收效率低，而且容易發(fā)生新風(fēng)和排風(fēng)之間的混合和泄露，更為致命的是在冷天運行時，凝結(jié)水對紙具有破壞性，這些缺點都限制了它們的發(fā)展。在國內(nèi)，1991年7月3日公告的CN2080146U的中國實用新型專利說明書提出采用間壁換熱器，1995年4月12日公告的CN2194473Y的中國實用新型專利說明書提出采用波紋板圓桶形換熱器，2003年12月24日公告的CN1462862A的中國實用新型專利說明書提到采用熱管，實現(xiàn)對新風(fēng)的熱回收，但它們只能回收顯熱部分，不能進(jìn)行全熱回收；1997年1月15日公告的CN2245205Y的中國實用新型專利說明書提出采用熱交換薄膜換熱器，熱交換薄膜的材料可采用金屬或非金屬材料(如塑料薄膜)，但這種換熱器的熱回收效果亦同上。1997年7月2日公告的CN2257367Y的中國實用新型專利說明書提出采用具有吸熱吸濕的熱回收芯體作為全熱回收媒介，但原理與轉(zhuǎn)輪類似，要頻繁切換冷熱流體；2003年12月17日公告的CN2593094Y的中國實用新型專利說明書公開的“帶熱回收的空氣除濕冷卻裝置”可以實現(xiàn)熱濕的連續(xù)回收，但它采用吸濕溶液連續(xù)循環(huán)方式，系統(tǒng)復(fù)雜，腐蝕問題非常嚴(yán)重。
除前些技術(shù)外，本申請人已提出了采用高分子透濕膜為傳熱傳濕媒介的全熱交換器的專利申請(申請?zhí)?00410026588.4)，通過高分子透濕膜來回收新風(fēng)的熱濕，可以同時實現(xiàn)很高的顯熱與潛熱回收效率；但是，如果采用普通的平板式交換器形式，由于膜二側(cè)流道中的熱濕傳遞阻力比較大，單位膜面積的熱濕交換功率較小，造成交換器膜的面積過大，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)合理，換熱效率高的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。
本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)本交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)包括膜、新風(fēng)流道、排風(fēng)流道，其特征在于所述膜呈波紋板狀，所述新風(fēng)流道及排風(fēng)流道由所述波紋板狀的膜疊加相間形成。
所述膜折彎穿過連續(xù)平行排列的上、下格柵形成波紋板狀。
所述上、下格柵可固定設(shè)置于長方體形框架的上、下面。
所述上、下格柵的截面形狀可為多邊形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形或其它形狀；膜穿過上、下格柵形成三角形(等邊三角形或等腰三角形)波紋板、正弦形波紋板。
所述格柵可利用塑料或金屬材料或合成材料加工而成。
相鄰的兩層波紋板狀膜的波紋軸線之間的角度在0～180°；其中最常用的角度為90°。
所述膜為透濕膜，具體可為選擇性透過膜，包括高分子聚合物膜、無機(jī)分子篩膜、液膜；所述高分子聚合物膜包括三醋酸纖維膜、聚乙烯醇膜、賽璐玢膜、藻酸膜、殼聚糖膜、芳香聚酰亞胺膜、聚丙烯腈膜等；所述無機(jī)分子篩膜包括沸石分子篩膜、硅膠膜等；所述液膜可由氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣等鹵素鹽溶液或其混合溶液構(gòu)成，也可以由其它吸濕性有機(jī)溶液如三甘醇溶液構(gòu)成。
所述膜也可為復(fù)合支撐液膜，所述復(fù)合支撐液膜包括液膜、多孔支撐體、皮層。液膜固定在多孔支撐體中，在固定了液膜的多孔支撐體二側(cè)分別通過溶膠-凝膠工藝或氣相沉積法形成皮層(皮層可容水蒸汽透過但不透水)。所述液膜可由氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣等鹵素鹽溶液或其混合溶液或三甘醇溶液形成，所述多孔支撐體可為聚四氟乙烯、三醋酸纖維、聚乙烯醇、賽璐玢、藻酸、殼聚糖、芳香聚酰亞胺、聚丙烯腈等，所述皮層材料可為聚偏二氟乙烯、聚胺脂、聚烯烴等憎水膜。
本交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的作用原理是當(dāng)新風(fēng)和排風(fēng)分別通過由波紋板狀的膜分隔開的新風(fēng)流道及排風(fēng)流道時，新風(fēng)和排風(fēng)通過可透濕的膜進(jìn)行顯熱及潛熱的交換；由于新風(fēng)流道或排風(fēng)流道的主體由波紋狀的膜構(gòu)成，而在主體的一側(cè)是與前述波紋狀膜呈一角度設(shè)置的另一波紋狀膜，亦即在新風(fēng)流道或排風(fēng)流道的一側(cè)形成了波紋狀的凹槽；當(dāng)新風(fēng)或排風(fēng)流過這種帶波紋狀凹槽的新風(fēng)流道或排風(fēng)流道時，在所述凹槽內(nèi)空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈渦旋，從而對流道內(nèi)流動的新風(fēng)或排風(fēng)進(jìn)行擾動，使原為層流狀態(tài)的空氣變?yōu)橥牧鳡顟B(tài)，從而強(qiáng)化了新風(fēng)與排風(fēng)的顯熱和潛熱的交換，因而單位膜面積的熱濕交換功率相對較大，保證一定的顯熱和潛熱交換量所需的膜的面積較小，節(jié)約成本。
本交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于空調(diào)制冷設(shè)備、食品與化工余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，如應(yīng)用于家用空調(diào)、中央空調(diào)中進(jìn)行能量回收。
本實用新型相對現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(1)采用交叉波紋板式膜，可以大大強(qiáng)化交換器的傳熱傳質(zhì)過程，使膜交換器的效率更高，結(jié)構(gòu)更緊湊，成本更低；實驗數(shù)據(jù)表明，本新型交叉波紋板全熱交換器的全熱交換效率與平板式交換器相比，傳熱傳質(zhì)系數(shù)可以提高160％，而阻力只增加10～20％。(2)采用格柵作為膜的支架，可以保證膜與膜之間的距離固定不變，從而可以使空氣流通截面不產(chǎn)生變形，使新風(fēng)及排風(fēng)的熱交換效率保持穩(wěn)定，也避免了膜振動。(3)格柵的使用可使膜交換器具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，可經(jīng)受較高壓力與沖擊，克服了膜柔軟、厚度小，不易成型、布置的缺點，使膜交換器的生產(chǎn)、制造工藝簡化，拆裝與維護(hù)更加容易、方便。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)中格柵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2所示格柵的側(cè)視圖和俯視圖。
圖4是本實用新型結(jié)構(gòu)的原理圖。
圖5是本實用新型中的新風(fēng)流道及排風(fēng)流道的內(nèi)部形狀示意圖。
圖6是本實用新型另一結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
實施例1本實用新型的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由圖1可見，本交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)包括上、下塑料格柵1、2，膜3，所述膜3為柔軟、薄的透濕膜，其折彎穿過連續(xù)平行排列的上、下塑料格柵1、2形成波紋板狀；所述塑料格柵1、2的具體形狀如圖2和圖3所示，由圖2可見，上、下塑料格柵1、2固定設(shè)置于長方體形框架4的上、下面，具體可與長方體形框架4通過注塑工藝一體加工出來，亦可通過嵌接或螺紋連接的方式與長方體形框架4相連接；上、下格柵1、2分別均勻分布排列，各格柵條之間的距離相同，上、下格柵1、2的格柵條在垂直面上對應(yīng)平行設(shè)置，如圖3所示；上、下格柵1、2的截面形狀為正方形；所述透濕膜3穿過上、下格柵1、2形成等腰三角形波紋板。
將多片前述等腰三角形波紋板相互垂直交叉疊加在一起，即可形成交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，如圖4所示，在等腰三角形波紋板的兩側(cè)分別形成新風(fēng)流道5及排風(fēng)流道6，新風(fēng)流道5及排風(fēng)流道6的內(nèi)部形狀如圖5所示。當(dāng)新風(fēng)和排風(fēng)分別通過由波紋板狀的透濕膜3分隔開的新風(fēng)流道5及排風(fēng)流道6時，新風(fēng)和排風(fēng)通過透濕膜3進(jìn)行顯熱及潛熱的交換；由于新風(fēng)流道5或排風(fēng)流道6的主體由波紋狀的透濕膜3構(gòu)成，而在主體的一側(cè)是與前述波紋狀膜呈90°設(shè)置的另一波紋狀透濕膜7(見圖5)，亦即在新風(fēng)流道5或排風(fēng)流道6的一側(cè)形成了波紋狀的凹槽；當(dāng)新風(fēng)或排風(fēng)流過這種帶波紋狀凹槽的新風(fēng)流道5或排風(fēng)流道6時，在所述凹槽內(nèi)空氣產(chǎn)生渦旋，從而對流道內(nèi)流動的新風(fēng)或排風(fēng)進(jìn)行擾動，使原為層流狀態(tài)的空氣變?yōu)橥牧鳡顟B(tài)，從而加劇了新風(fēng)與排風(fēng)的顯熱和潛熱的交換，強(qiáng)化了空氣邊界層中的傳熱傳質(zhì)，因而單位膜面積的熱濕交換功率相對較大，保證一定的顯熱和潛熱交換量所需的膜的面積較小，使交換器結(jié)構(gòu)更加緊湊。
實施例2本實施例除下述特征外同實施例1所述上、下格柵1、2的截面形狀為圓形，所述透濕膜3穿過上、下格柵1、2形成接近正弦形的波紋板。
權(quán)利要求1.一種交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，包括膜、新風(fēng)流道、排風(fēng)流道，其特征在于所述膜呈波紋板狀，所述新風(fēng)流道及排風(fēng)流道由所述波紋板狀的膜疊加相間形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述膜折彎穿過連續(xù)平行排列的上、下格柵形成波紋板狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上、下格柵固定設(shè)置于長方體形框架的上、下面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上、下格柵的截面形狀為多邊形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述膜穿過上、下格柵形成三角形波紋板或正弦形波紋板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于相鄰的波紋板狀膜的波紋軸線之間的角度范圍為0～180°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于相鄰的波紋板狀膜的波紋軸線之間的角度為90°。
專利摘要本實用新型提供一種交叉波紋板式膜全熱交換強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，包括膜、新風(fēng)流道、排風(fēng)流道，所述膜呈波紋板狀，所述新風(fēng)流道及排風(fēng)流道由所述波紋板狀的膜疊加相間形成。本實用新型采用交叉波紋板式膜，可以大大強(qiáng)化交換器的傳熱傳質(zhì)過程，使膜交換器的效率更高，結(jié)構(gòu)更緊湊，成本更低；采用格柵作為膜的支架，可以保證膜與膜之間的距離固定不變，從而可以使空氣流通截面不產(chǎn)生變形，避免膜在工作過程中產(chǎn)生振動，使新風(fēng)及排風(fēng)的熱交換效率保持穩(wěn)定；此外，格柵的使用可使膜交換器具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，可經(jīng)受較高壓力與沖擊，克服了膜柔軟、厚度小，不易成型、布置的缺點，使膜交換器的生產(chǎn)、制造工藝簡化，拆裝與維護(hù)更加容易、方便。
文檔編號F28F3/04GK2758686SQ20042009511
公開日2006年2月15日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者張立志 申請人:華南理工大學(xué)