專利名稱：工質(zhì)相變換熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
工質(zhì)相變換熱設(shè)備 獄領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及熱傳遞或熱交換設(shè)備，具體地指一種適合于在二種不同溫 度的冷、BM之間進(jìn)行熱傳遞或熱，的工質(zhì)相^^熱設(shè)備。
背景駄
目前，在熱傳遞或熱交換技術(shù)領(lǐng)域，熱管依靠自身內(nèi)部制冷劑的相變來(lái)實(shí) 現(xiàn)高效率的傳熱，其導(dǎo)熱能力已^S超過(guò)了任何一種已知的金屬。按熱管原理 鬼lj作的傳熱、換熱設(shè)備也已廣SJte用于生產(chǎn)和生活中的M領(lǐng)域。但工程技 術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，己有的熱管傳熱、換熱設(shè)，然存在以下局限性其絕大多數(shù)是 由單根或一組各自獨(dú)立的單根熱管組成，在每一根熱管內(nèi)部?jī)H^OT吸液芯或依 靠重力自冷端向熱端傳遞液態(tài)制冷劑，熱管換熱受限于吸液芯的傳遞能力，或 其冷端位置必須高于熱端位置，故熱管換熱并不適合于大功率、冷熱源距離較 遠(yuǎn)、或者熱源位置較冷源位置高的情形。同時(shí)，熱管的設(shè)計(jì)和加工工藝復(fù)雜， 需專業(yè)廠商先在其工廠內(nèi)生產(chǎn)，再根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)傲皿行加工，且大量的管材 浪費(fèi)在多根熱管冷熱端之間的絕熱微管肚，大幅增加了其制造棘。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的旨在解決Jl^現(xiàn)有技術(shù)中的諸多局限，^i乓一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
單、成本低廉、具有高導(dǎo)熱能力、倉(cāng)辦實(shí)現(xiàn)大功率、i^巨離、高效率熱傳遞的 工質(zhì)相魏熱設(shè)備。
為實(shí)Hh述目的，本實(shí)用新M0f設(shè)計(jì)的工質(zhì)相變換熱設(shè)備，至少包括一個(gè) 用于接觸熱源的蒸發(fā)器和一個(gè)與其配套的用于,冷源的冷凝器，所述蒸發(fā)器 的工質(zhì)出口與冷凝器的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一條回氣管道相連，所述冷凝器的工 質(zhì)出口與蒸發(fā)器的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一綠液髓相連，由此構(gòu)成一個(gè)封閉循 環(huán)管路，^^閉循環(huán)管路內(nèi)充注有會(huì)^^進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝相變的工質(zhì)。
本實(shí)用新型的工作原理是這樣的將蒸發(fā)器置于,較高的熱源環(huán)境中， 其內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)將會(huì)吸收熱源的熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)過(guò)回氣， 進(jìn)入冷凝器中。同時(shí)，粉令凝器置于驢較低的冷源環(huán)境處，其內(nèi)的氣態(tài)工質(zhì) 會(huì)向冷源放熱并凝結(jié)，凝結(jié)后的液態(tài)工質(zhì)在重力的作用下經(jīng)過(guò)供液管道重新回 到蒸發(fā)器內(nèi)。由此完成旨工質(zhì)的相變循環(huán)過(guò)程，并將熱量由高溫 傳遞到
低溫冷源。這一過(guò)程周而復(fù)始地不斷循環(huán)，即可實(shí)91*實(shí)用新型的高效傳熱換 熱目的。
進(jìn)一步地，當(dāng)液態(tài)工質(zhì)不能在重力作用下流回蒸發(fā)器時(shí)，所述供液管道上
可以設(shè)置工質(zhì)泵。由于所述蒸發(fā)器和冷凝器之間由回氣管itt接超通，起到了
均壓的作用，故工質(zhì)在其中基本上處于等壓狀態(tài)，工質(zhì)泵的壓頭僅用于克服工 質(zhì)液柱的高差和工質(zhì)循環(huán)的摩擦阻力。常用的工質(zhì)如水、氟利昂等的單位質(zhì)量 制冷量或蒸發(fā)潛熱艦艮大，而其流量則較小，因而工質(zhì)泵所需的容量和功率都
很小。工質(zhì)泵傳遞的換熱量與其自身的耗功量比值極大，通常大于1000，即其 倉(cāng)激比大于1000倍，虹質(zhì)泵自身的耗功量與其傳遞的換熱量相比，幾乎可以
忽略不計(jì)。這樣，與傳統(tǒng)的熱管式換熱器相比較，本實(shí)用新型用工質(zhì)泵替代熱
管內(nèi)的吸液芯或重力流實(shí)現(xiàn)自冷源向熱源傳遞液態(tài)帝蛉劑，可以使蒸發(fā)器和冷
凝器不受冷熱源健和距離的限制，熱^^功率可以直接M控制工質(zhì)泵的運(yùn) 行來(lái)調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型的工質(zhì)相變換熱設(shè)備與傳統(tǒng)的制冷循環(huán)裝置相比，雖然亦由蒸
發(fā)器、冷凝器和工質(zhì)循環(huán)管路組成，但其最大的區(qū)別在于傳統(tǒng)的制冷循環(huán)裝
置是從低溫?zé)嵩聪蚋邷豈主動(dòng)傳熱，需要設(shè)置壓縮機(jī)和節(jié)流閥強(qiáng)制做功，而 本工質(zhì)相變換熱設(shè)備卻是簡(jiǎn)單地從高溫?zé)嵩聪虻蜏責(zé)嵩幢粍?dòng)傳熱，無(wú)需壓縮機(jī) 和節(jié)流閥，工質(zhì)在循環(huán)管路內(nèi)雖有相變，卻并無(wú)壓力變化。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的換熱設(shè)備充分利用了工質(zhì)在循環(huán)管路內(nèi) 相變產(chǎn)生高導(dǎo)熱能力的原理，由于工質(zhì)在相變時(shí)的M^—定而換熱系數(shù)極高， 即使蒸發(fā)器和冷凝器所處的冷熱源之間的驢不大，工質(zhì)亦能在一定距離內(nèi)實(shí) 現(xiàn)冷熱源之間的高效傳熱，因lW換熱設(shè)備完全可以實(shí)現(xiàn)大功率、《巨離、高 效率的熱傳遞。并且，所設(shè)計(jì)換熱設(shè)備的蒸發(fā)器和冷凝M冷熱源之間僅通過(guò)
連接成一條封閉回路的供液管道和回氣管it^行循環(huán)，省去了多根熱管的絕熱 段，既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，又節(jié)省了大量的管材。而蒸發(fā)器和冷凝器可以方便ifeii用 市場(chǎng)上各種現(xiàn)成的產(chǎn)品，無(wú)須專業(yè)廠商生產(chǎn)，可大幅降低制造成本。而所設(shè)計(jì) 在供液管道上的工質(zhì)泵，既不增加多少功耗，又能調(diào)控?zé)峤粨Q的功率，還可確 保蒸發(fā)器和冷凝器的布置不受冷M距離和皿的限制。
綜上所述，本實(shí)用新型的換熱設(shè)備具有極高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的，性、大 功率熱傳遞性和熱傳遞可調(diào)性，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、安置布置方便，適用范圍極 廣，尤其適用于各行業(yè)的制冷、空調(diào)、除濕過(guò)程的廢熱回收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降 耗的效果。


圖1為本實(shí)用新型的工質(zhì)相變換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意亂
圖2為傳統(tǒng)制冷空調(diào)系艦空氣進(jìn)行辨卩除濕的原理示意圖3為圖2所示空氣m卩除濕過(guò)程的烚濕圖4為圖1所示工質(zhì)相變換熱設(shè)備應(yīng)用于圖2戶標(biāo)傳統(tǒng)制冷空調(diào)系統(tǒng)中對(duì) 空，行m卩[^濕的原,意圖5為圖4所示空氣m卩除濕過(guò)程的烚濕圖6為圖1所示工質(zhì)相變換熱設(shè)備應(yīng)用于傳統(tǒng)制熱空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管和排 風(fēng)管中對(duì)空氣迸fiH熱的原理示意圖。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的工質(zhì)相變換熱設(shè)備作進(jìn)一步的
詳細(xì)描述
如圖1戶/^的一種工質(zhì)相變換熱設(shè)備，具有一個(gè)蒸發(fā)器Z和一個(gè)與其配套 的冷 L，蒸發(fā)器Z和冷凝器L均可以M市場(chǎng),獲得。蒸發(fā)器Z的工質(zhì) 出口與冷凝器L的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一條回氣繁虔H相連，冷凝器L的工質(zhì)出 口與蒸發(fā)器Z的工質(zhì)迸口之間通過(guò)一^^液管道G相連，由此構(gòu)成一，閉循 環(huán)管路，該封閉循環(huán)管路內(nèi)充注有會(huì),進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝相變的工質(zhì)，常用的工 質(zhì)可以是 1』昂^0在供液^til G上設(shè)置有一個(gè)工質(zhì)泵B，用于克月射共^t管 道G內(nèi)工質(zhì)液柱的高差和期盾環(huán)所產(chǎn)生的摩擦阻力。本換熱設(shè)劄頓時(shí)，將蒸 發(fā)器Z安裝在離較高的M環(huán)境中，>1齡凝器L布置在驢較低的冷源環(huán)境
處，m3ix質(zhì)在封閉循環(huán)管路的蒸發(fā)和冷凝相變，即可將熱源中的熱量傳遞給
冷源。本換熱設(shè)備具體的應(yīng)用實(shí)例如下
實(shí)施例1:將本換熱設(shè)備應(yīng)用到傳統(tǒng)制冷空調(diào)系統(tǒng)中，在夏季回收預(yù)7令熱 翻于空氣再熱。
在夏季，本換熱設(shè)備可提高制冷空調(diào)系統(tǒng)的除濕能力，完全或部^^取消再 熱負(fù)荷，從而提高0^并節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的倉(cāng)繼。
如圖2所示為傳統(tǒng)制冷空調(diào)系自空氣進(jìn)行^4卩除濕的原 意圖，如圖3 所示為該空氣冷卻除濕過(guò)程的焓濕圖，這是當(dāng)今應(yīng)用,泛的空氣除濕駄措 施之一，即7辨P[^濕。制冷空調(diào)系統(tǒng)的冷卻器A糊顯空氣從狀態(tài)1 m卩至其露 點(diǎn)以下的狀態(tài)2，空氣中大雅和激驢的水汽凝結(jié)析出，空氣的iU^U斷氐 至t2，其"tM1^4斷氐至4，，對(duì)mg極高，從cpi升高至^5飽和的(fe。 因而在排斷,水后，空氣必須^31制冷空調(diào)系統(tǒng)的加皿C再熱升^S狀態(tài)
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說(shuō)明書(shū)第3/5頁(yè)
附圖說(shuō)明3，使空氣的^g從t2回升至t3，含濕量從4至在保持不變，以使細(xì)贈(zèng)SS^ (fc降低至必。在以上狀態(tài)1至狀態(tài)2的7轉(zhuǎn)啦程和狀態(tài)2至狀態(tài)3的再熱過(guò)程 中，均需消耗大量的倉(cāng)韁。在狀態(tài)1至狀態(tài)2的7轉(zhuǎn)口過(guò)程中空氣釋放熱量，消 耗制^!IS0f需的會(huì)糧，見(jiàn)圖3中的7賴卩放熱量標(biāo)志。而在狀態(tài)2至狀態(tài)3的 再熱過(guò)程中空氣吸收熱量，消耗加熱過(guò)程所需的f糧，見(jiàn)圖3中的再熱吸熱量 標(biāo)志。其中的再熱量抵消了空調(diào)系統(tǒng)的部，嶺量，造成雙重的能量浪費(fèi)。即 使是采用熱泵或禾,廢熱源對(duì)空氣進(jìn)行再熱，被抵消了的這部分制冷量所需的 倉(cāng)^*， iM^白白地浪費(fèi)掉了。
如圖4所示為本換熱設(shè)備應(yīng)用于傳統(tǒng)制冷空調(diào)系統(tǒng)中對(duì)空氣進(jìn)行冷卻除濕 的原斷意圖，如圖5所示為該空氣辨卩除濕過(guò)程的烚濕圖。將本換熱設(shè)備的 蒸發(fā)器Z置于制冷空調(diào)系統(tǒng)的空氣入口并且在7賴口器A之前，此時(shí)蒸發(fā)器Z的 作用是空氣預(yù)辦卩。將本換熱設(shè)備的冷凝器L置于辨卩器A之后，此時(shí)冷凝器 L的作用是空氣預(yù)再熱。蒸發(fā)器Z先將濕空氣從狀態(tài)1預(yù)糊至狀態(tài)2，，糊 器A再將濕空氣從狀態(tài)27賴隨其露點(diǎn)以下的狀態(tài)2?？諝庵写?，和激顯量 的7jC汽凝結(jié)析出，空氣的^g先從t厲慢降低至t2，，然后再降低至t2，其含《 先從4至4'不變，再?gòu)?'斷氐至4， ^難aS也M cpi至cfe'不變，再升高 至^5飽和的cfe。因而在排斷皿水后，空氣需要經(jīng)過(guò)冷凝器L ,再熱升溫 至狀態(tài)3，，再纟S1加SIC升》^S狀態(tài)3，使空氣的^Jg從t2緩漫回升至t3'，再 回升至fe，其含濕m cfc至db再至4'傲寺不變，，對(duì)M^A吸緩慢斷氏至 W，再?gòu)腤降低至化。在以上狀態(tài)1至狀態(tài)2，的預(yù)7賴卩過(guò)程和狀態(tài)2至狀態(tài)3， 的預(yù)再熱過(guò)程中，本實(shí)用新型的換熱設(shè)備利用空氣預(yù)冷卻時(shí)放出的熱量，對(duì)冷 卻除濕后的空，ffl^再熱，見(jiàn)圖5中的預(yù)辦卩放熱量標(biāo)志和預(yù)再熱吸熱量標(biāo) 志，也即同時(shí)利用7賴卩除濕后的空氣的吸熱量，對(duì)空氣進(jìn)纟ff頁(yè)冷卻，無(wú)需同時(shí) 向空調(diào)系統(tǒng)輸入嫩卜的冷、熱量。
由此可見(jiàn)，使用本實(shí)用新型的換熱設(shè)備，使工質(zhì)在蒸發(fā)器Z和冷凝器L之 間進(jìn)行強(qiáng)帝勝的等壓循環(huán)流動(dòng)，使絲低溫的辨口器A和高溫的加繊B中產(chǎn) 生等壓相變換熱，對(duì)空氣同時(shí)進(jìn)^f員冷和預(yù)再熱，可達(dá)到降低空氣相對(duì)濕度并 節(jié)約能源的目的。在不改變現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)ES、且不使空調(diào)系統(tǒng)總體積增加很 多的情況下，僅增加上本實(shí)用新型的換熱設(shè)備，就可以顯著地增加空調(diào)系統(tǒng)的 斷 ，并使空調(diào)器系統(tǒng)制冷量和功 *^變。
實(shí)施例2:將本實(shí)用新型應(yīng)用到傳統(tǒng)制熱空調(diào)系統(tǒng)中，在，回收^f風(fēng)熱 翻于空氣預(yù)熱。
在 ，本換熱設(shè)備可用于大型商場(chǎng)等處制熱空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)熱量的回收， 減少空調(diào)系統(tǒng)預(yù)熱新風(fēng)的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。
具有空調(diào)系統(tǒng)的建筑在冬季不可避免地需要排除大量的熱空氣，同時(shí)又有
大量的if^冷空氣經(jīng)預(yù)熱處理后iSA建筑內(nèi)。由于新風(fēng)、回風(fēng)需經(jīng)冷熱處理， 排風(fēng)將帶走大量熱源，造成能量的浪費(fèi)。目前，國(guó)內(nèi)用于回收排風(fēng)能量的裝置 以全熱交換器為主，已研制出相應(yīng)的轉(zhuǎn)輪式換熱器、板翅式換熱器和盤(pán)管熱環(huán) 式換熱器等。該類設(shè)備盡管回收效報(bào)高，但制造工藝復(fù)雜，造價(jià)昂貴，腿 風(fēng)和排風(fēng)之間存在交叉污染，不適合于醫(yī)院及產(chǎn)生有害氣體的空調(diào)房間，若利 用普通的顯熱熱交換器，則進(jìn)排W驢小，勢(shì)必要加大換熱面積，同時(shí)也給風(fēng) 纖接帶來(lái)許多不便。
如圖6所示為本換熱設(shè)備應(yīng)用于傳統(tǒng)帝鵬空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管和排風(fēng)管中對(duì)
空氣進(jìn)fiii熱的原a^意圖。將本換熱設(shè)備的蒸發(fā)器z置于空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)管
P中，將本換熱設(shè)備的冷繊L置于空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管X中，連接好回氣離 H和供液管道G，并在供液管道G上設(shè)置工質(zhì)泵B，即可從排風(fēng)管P所排除的 室內(nèi)熱空氣中回收廢熱，用于預(yù)熱從新風(fēng)管X中輸入的新風(fēng)，其工作原理同 上，于此不多 。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明室內(nèi)約為20'C的熱空氣鄉(xiāng)敏蒸發(fā)器Z后排出 到對(duì)卜時(shí)約為12°C，對(duì)卜約為2X:的冷空氣新風(fēng)經(jīng)過(guò)冷凝器L^A室內(nèi)后約為 l(TC，其節(jié)能效果顯著。
權(quán)利要求1.一種工質(zhì)相變換熱設(shè)備，其特征在于該換熱設(shè)備至少包括一個(gè)用于接觸熱源的蒸發(fā)器(Z)和一個(gè)與其配套的用于接觸冷源的冷凝器(L)，所述蒸發(fā)器(Z)的工質(zhì)出口與冷凝器(L)的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一條回氣管道(H)相連，所述冷凝器(L)的工質(zhì)出口與蒸發(fā)器(Z)的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一條供液管道(G)相連，由此構(gòu)成一個(gè)封閉循環(huán)管路，該封閉循環(huán)管路內(nèi)充注有能夠進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝相變的工質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工質(zhì)相變換熱設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的供液管 道(G)上設(shè)置有工質(zhì)泵(B)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種工質(zhì)相變換熱設(shè)備，該換熱設(shè)備至少包括一個(gè)用于接觸熱源的蒸發(fā)器和一個(gè)與其配套的用于接觸冷源的冷凝器，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)出口與冷凝器的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一條回氣管道相連，所述冷凝器的工質(zhì)出口與蒸發(fā)器的工質(zhì)進(jìn)口之間通過(guò)一條供液管道相連，所述供液管道上根據(jù)實(shí)際需要可以設(shè)置工質(zhì)泵，由此構(gòu)成一個(gè)封閉循環(huán)管路，該封閉循環(huán)管路內(nèi)充注有能夠進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝相變的工質(zhì)。該換熱設(shè)備具有極高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、大功率遠(yuǎn)距離熱傳遞性和熱傳遞可調(diào)性，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、安置布置方便，適用范圍極廣，尤其適用于各行業(yè)的制冷、空調(diào)、除濕過(guò)程的廢熱回收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的效果。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201059899SQ20072008507
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者泳 邢, 耘 邢 申請(qǐng)人:耘 邢