一种一体式多功能无霜换热器的制作方法

本发明涉及一种换热器，尤其是一种一体式多功能无霜换热器。

背景技术：

当前，换热器是一种以传热为其主要过程或目的的设备，在动力机械、冶金、暖通空调及石油化工等领域中的应用极为普遍，其中以翅片管换热器的应用最为广泛，在化工工业中90%以上的冷却负荷均由该形式的换热器来承担。

当蒸发器在制冷系统中应用时，由于制冷剂温度低，环境温湿度均较高，则蒸发器表面极易结露，当蒸发器表面温度持续降低，则会引起换热管及翅片形成结霜现象，该现象在食品冷冻冷藏及空调领域较为常见。不管是结露或者结霜，都将会降低蒸发器的换热性能，霜层不仅增加了换热热阻，而且凝结相变潜热会消耗大量的冷量，增加系统的能耗，因此及时除霜或开发低温工况下无霜换热技术具有重要意义。

现在较为成熟的除霜技术有：电加热除霜、热气旁通除霜、四通换向热氟除霜、热水喷淋除霜及机械式除霜等。然而，上述除霜方式共同缺点是在除霜时无法满足正常的制冷运行，还有部分除霜方法会释放额外的热量进入冷间，从而影响冷间的温湿度控制。与此同时，在空调领域中，湿空气进入蒸发器之前需要先经过除湿装置来实现降低空调结露的可能，然而空调除湿装置一般结构复杂、体积庞大，且除湿吸附材料不可再生或需要额外的热源等限制。因此，开发一种结构简单、能耗低的无霜换热器，避免湿空气中的水分在蒸发器表面冷凝结霜才能从根本上解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种一体式多功能无霜换热器，这种换热器结构简单、能耗低，有效避免了湿空气中的水分在蒸发器表面冷凝结霜。

本发明的具体方案是：一种一体式多功能无霜换热器，包括箱体和装设在箱体内的蒸发器、冷风机，箱体上设有进、出风道；其特征是：所述箱体内设有纵向布置的微孔隔板，微孔隔板将箱体分隔成左、右隔间，在右隔间中安装所述蒸发器和冷风机；所述进风道连通箱体的左隔间，在左隔间中设有对通入箱体内的湿空气进行除湿处理的除湿装置，并配设有用于对除湿装置内吸附材料进行再生利用的吸附材料再生装置；吸附材料再生装置包括连通左隔间的抽真空管路系统及从左往右依次布置在左隔间内除湿装置与微孔隔板之间的辅热管和电动风阀；所述辅热管连接于由冷凝器、节流阀和所述蒸发器以及压缩机构成的制冷系统中，并置于压缩机与冷凝器之间；所述蒸发器采用电磁强化换热的螺旋横翅式翅片管。

本发明中所述进风道、除湿装置和吸附材料再生装置各设有两套；所述箱体的左隔间内设有水平隔板，在水平隔板上侧和下侧的左隔间对应安装一套所述进风道、除湿装置和吸附材料再生装置，在每套进风道和吸附材料再生装置的抽真空管路系统中均设有控制阀，通过控制阀实现左隔间上侧除湿装置的除湿作业和下侧吸附材料再生装置的再生作业同时工作，并以此交替运行。

本发明中所述翅片管包括换热管和横掠在换热管外壁上的螺旋翅片；所述换热管和螺旋翅片均采用非导磁材料制成；螺旋翅片的横切面呈三角形结构，并由第一翅片和第二翅片沿其螺旋形排布方向焊装而成；在螺旋翅片中设有沿其螺旋形排布方向布置的螺旋线圈，螺旋线圈的两个引线端对应连接输出电流可调节的稳压电源；在螺旋翅片的内腔与螺旋线圈构成的间隙中填充有导热硅胶。

本发明中所述换热管采用圆形铜管；所述第一翅片和第二翅片均采用铝质材料制成；所述螺旋线圈采用漆包线圈。

一种采用电磁强化换热的螺旋横翅式换热器翅片管，包括换热管和横掠在换热管外壁上的螺旋翅片，其特征是：所述换热管和螺旋翅片均采用非导磁材料制成；螺旋翅片的横切面呈三角形结构，并由第一翅片和第二翅片沿其螺旋形排布方向焊装而成；在螺旋翅片中设有沿其螺旋形排布方向布置的螺旋线圈，螺旋线圈的两个引线端对应连接输出电流可调节的稳压电源；在螺旋翅片的内腔与螺旋线圈构成的间隙中填充有导热硅胶。

本发明中所述换热管采用圆形铜管；所述第一翅片和第二翅片均采用铝质材料制成；所述螺旋线圈采用漆包线圈。

本发明中所述稳压电源向螺旋线圈输出的电流类型为恒定电流、交变电流或脉冲电流。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明结构简单、设计巧妙，通过整合除湿装置内吸附材料的除湿和再生功能，实现了换热器在无霜效果下不间断高效运行；

(2)本发明中吸附材料再生装置在对除湿装置内吸附材料进行再生利用时，高效利用了压缩机的排气余热，有效提高了能源利用率及系统的制冷性能；

(3)本发明中翅片管基于电磁强化换热理论，在实际生产中，通过调节稳压电源向螺旋线圈输出不同类型的电流，实现了不同流体在不同换热模式下横翅式换热器达到最佳电磁强化换热工艺，可用于换热器的均匀除霜，可有效提高除霜效率，起到节能的效果；

(4)本发明通过翅片管产生的适宜强度的磁场还用于实现杀菌，从而有效抑制了换热器上生物性污垢的形成。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中辅热管在制冷系统中的安装结构示意图；

图3是本发明在水平隔板上侧进行除湿作业，水平隔板下侧进行再生作业的工作示意图；

图4是本发明在水平隔板下侧进行除湿作业，水平隔板上侧进行再生作业的工作示意图；

图5是本发明中翅片管的结构示意图；

图6是本发明中翅片管的剖面结构示意图。

图中：1—箱体，2—蒸发器，3—冷风机，4—进风道，4a—第一进风道，4b—第二进风道，5—出风道，6—微孔隔板，7—左隔间，8—右隔间，9—水平隔板，10—第一控制阀，11—第二控制阀，12—第一除湿吸附剂，13—第二除湿吸附剂，14—第一辅热管，15—第二辅热管，16—第一电动风阀，17—第二电动风阀，18—第一抽真空管路，19—第二抽真空管路，20—第三控制阀，21—第四控制阀，22—真空泵，23—冷凝器，24—节流阀，25—压缩机，26—第五控制阀，27—第六控制阀，28—换热管，29—螺旋翅片，29a—第一翅片，29b—第二翅片，30—螺旋线圈，31—稳压电源，32—导热硅胶。

具体实施方式

实施例1

参见图1，一种一体式多功能无霜换热器，包括箱体1和装设在箱体1内的蒸发器2、冷风机3，箱体1上设有进风道4、出风道5；所述箱体1内设有纵向布置的微孔隔板6，微孔隔板6将箱体1分隔成左隔间7、右隔间8，在右隔间8中安装所述蒸发器2和冷风机3；由此，箱体1的左隔间7达到了静压箱的效果，在冷风机3的负压作用下，微孔隔板6左右两侧形成压差，左隔间7内的气体可均匀穿过微孔隔板6进入至右隔间8中，并与蒸发器2进行充分接触，再在冷风机3的作用下从出风道5排出，从而实现了优化换热的效果。

所述进风道4连通箱体的左隔间7，在左隔间7中设有对通入箱体1内的湿空气进行除湿处理的除湿装置，并配设有用于对除湿装置内吸附材料进行再生利用的吸附材料再生装置；所述进风道4、除湿装置和吸附材料再生装置各设有两套；在箱体1的左隔间7内设有水平隔板9，在水平隔板9上侧和下侧的左隔间7对应安装一套所述进风道4、除湿装置和吸附材料再生装置；吸附材料再生装置包括连通左隔间7的抽真空管路系统及从左往右依次布置在左隔间7内除湿装置与微孔隔板6之间的辅热管和电动风阀。在每套进风道4和吸附材料再生装置的抽真空管路系统中均设有控制阀，通过控制阀实现左隔间7上侧除湿装置的除湿作业和下侧吸附材料再生装置的再生作业同时工作，并以此交替运行。应当指出的是，当进风道4、除湿装置和吸附材料再生装置只设置一套时，除湿装置的除湿作业和吸附材料再生装置对除湿装置的再生作业不能同时进行，只能进行交替作业，这种交替作业的方式，虽然相对于两套除湿装置和吸附材料再生装置同时作业的除湿效率而言有所降低，但是也能确保换热器在无霜效果下不间断高效运行。

由图1可知，两套进风道4分别标记为第一进风道4a和第二进风道4b,在第一进风道4a上装有第一控制阀10，第二进风道4b上装有第二控制阀11；两套除湿装置分别采用设置在水平隔板9上下两侧的第一除湿吸附剂12和第二除湿吸附剂13；两套吸附材料再生装置包括设置在水平隔板9上侧的第一辅热管14、第一电动风阀16，与水平隔板9上侧的左隔间7相连通的第一抽真空管路18，设置在水平隔板9下侧的第二辅热管15、第二电动风阀17，及与水平隔板9下侧的左隔间7相连通的第二抽真空管路19，其中在第一抽真空管路18和第二抽真空管路19上对应装有第三控制阀20和第四控制阀21，第一抽真空管路18和第二抽真空管路19的输出端相连通，并在管路上配置有真空泵22。

参见图2，所述第一辅热管14和第二辅热管15并行连接于由冷凝器23、节流阀24和所述蒸发器2以及压缩机25构成的制冷系统中；所述第一辅热管14和第二辅热管15的进口均连接压缩机25的排气口，第一辅热管14和第二辅热管15的出口连接冷凝器23的进口；在压缩机25的排气口到第一辅热管14和第二辅热管15的进口端的管路上对应装有第五控制阀26和第六控制阀27；所述第一控制阀10、第二控制阀11、第三控制阀20、第四控制阀21、第五控制阀26和第六控制阀27均采用电磁阀，并且第五控制阀26和第六控制阀27也可用三通阀来代替。

所述蒸发器2采用电磁强化换热的螺旋横翅式翅片管。

本发明的工作原理如下：

参见图3，该图表示换热器在水平隔板9上侧进行除湿作业，同时在水平隔板9下侧进行再生作业。在该模式下，第一控制阀10和第四控制阀21开启；第二控制阀11和第三控制阀20关闭；第一电动风阀16开启，第二电动风阀17关闭；在冷风机3的作用下，冷间湿空气由第一进风道4a进入换热器，然后经过第一除湿吸附剂12后湿空气含湿量迅下降，并确保其在经过低温蒸发器2时无结露现象。经过除湿后的干空气经过开启状态的第一电动风阀16导流作用进入静压箱。此时，第一辅热管14所在管路上的第五控制阀26关闭，第二辅热管15所在管路上的第六控制阀27开启，高温制冷剂流经第二辅热管15；随后在微孔隔板6优化气流组织作用下均匀地穿过微孔隔板6并与右隔间8中的蒸发器2充分接触换热，换热后的冷空气最后在冷风机3作用下进入冷间。

与此同时，与除湿同步进行的是换热器第二除湿吸附剂13的再生过程。此时第二除湿吸附剂13已处于饱和状态，由于高温制冷剂流经第二辅热管15释放热量，此时关闭第二电动风阀17，以便避免热气散失，则第二除湿吸附剂13中的水分迅速升温。开启真空泵22，则由于空间压力迅速降低，高温水分极易汽化，在真空泵22的作用下，高温的水蒸气被排出换热器至冷间外部。水分汽化需要吸收热量，因此第二辅热管15会被冷却，从而提高了制冷系统的性能。

参见图4，该图表示换热器在水平隔板9下侧进行除湿作业，同时在水平隔板9上侧进行再生作业。当第二除湿吸附剂13再生后，为提高换热器的除湿能力，应关闭第一控制阀10和第四控制阀21；开启第二控制阀11和第三控制阀20；同时关闭第二辅热管15所在管路上的第六控制阀27，开启第一辅热管14所在管路上的第五控制阀26，此时高温制冷剂进入第一辅热管14；此外，还要开启第二电动风阀17，关闭第一电动风阀16。此时，冷间湿空气可由第二进风道4b进入换热器，然后经过第二除湿吸附剂13后湿空气含湿量迅下降，并确保其在经过换热器2时无结露现象。经过除湿后的干空气经过开启状态的第二电动风阀17导流作用进入静压箱，在微孔隔板6优化气流组织作用下，均匀地穿过微孔隔板6并与蒸发器2充分接触换热，换热后的冷空气最后在冷风机3作用下进入冷间。

与此同时，与除湿同步进行的是换热器中第一除湿吸附剂12的再生过程。由于高温制冷剂流经第一辅热管14释放热量，则第一除湿吸附剂12中的水分迅速升温。开启真空泵22，则由于空间压力迅速降低，第一除湿吸附剂12中的高温水分极易汽化被排出换热器。

由上可知，换热器中除湿吸附剂的除湿与再生的切换模式，可通过控制相应管路上的控制阀与两个电动风阀的开闭状态来轻松实现。关于不同模式的定时切换需要通过具体的试验来确定，以确保换热器无结露、结霜现象为准则设定最佳切换时间间隔。

实施例2

参见图5、图6，本实施例中所述翅片管包括换热管28和横掠在换热管28外壁上的螺旋翅片29；所述换热管28和螺旋翅片29均采用非导磁材料制成；螺旋翅片29的横切面呈三角形结构，并由第一翅片29a和第二翅片29b沿其螺旋形排布方向焊装而成；在螺旋翅片29中设有沿其螺旋形排布方向布置的螺旋线圈30，螺旋线圈30的两个引线端对应连接输出电流可调节的稳压电源31；在螺旋翅片29的内腔与螺旋线圈30构成的间隙中填充有导热硅胶32，导热硅胶32对螺旋线圈30起到导热、密封固定及绝缘的作用。

本实施例中所述换热28管采用圆形铜管；所述第一翅片29a和第二翅片29b均采用铝质材料制成；所述螺旋线圈30采用漆包线圈。

本实施例中所述稳压电源31向螺旋线圈30输出的电流类型为恒定电流、交变电流或脉冲电流。如图6所示，根据螺旋线圈30中电流的传输方向，螺旋线圈30内的螺旋电流可在换热管28内产生与其轴向平行的磁感线，其磁场的磁场密度、频率及波形等参数均可通过改变稳压电源31输出的电流来调节，以满足不同的磁场强化传热工艺要求，若流体为磁流体时，效果更佳。

由此，翅片管基于电磁强化换热理论，在实际生产中，通过调节稳压电源31向螺旋线圈30输出不同类型的电流，实现了不同流体在不同换热模式下横翅式换热器达到最佳电磁强化换热工艺，可用于换热器的均匀除霜，可有效提高除霜效率，并起到节能的效果。