一种蒸发冷却填料复合式换热器

本发明涉及蒸发冷却，尤其涉及一种蒸发冷却填料复合式换热器。

背景技术：

1、蒸发冷却技术是一种节能、环保、经济的空调制冷方式，在新疆等典型干热地区得到了广泛应用，取得了良好的环境生态效应和社会经济效益，对推动形成绿色发展和低碳生活方式起着重要的作用。蒸发冷却按照空气与水是否直接接触分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却两大类。实质上，直接蒸发冷却是蒸发冷却应用的基础，而间接蒸发冷却是蒸发冷却应用的核心和关键。

2、填料是直接蒸发冷却技术应用的核心部件，其作用是将水在空间内均匀分散成水膜和细小水滴，减小或扰动流体层流底层，增大和延长空气-水两相的热质交换面积和作用时间，从而实现高效的热质交换。因此合理选择填料、优化填料结构并提高其热工性能对直接蒸发冷却技术至关重要。

3、不同于常规制冷的大温差传热，蒸发冷却的换热温差相对较小，在相同的换热条件下，换热面积所需较大，尺寸偏大，单位体积产冷量低，严重制约其应用。现有的填料通常存在填料比表面积小，换热性能差，水膜均匀性差，通风阻力较大，抗污性差等缺陷，进而影响蒸发冷却装置的工作效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种蒸发冷却填料复合式换热器，通过改变填料的结构，优化填料方案，构建纵向涡流板交错叠层的填料内部结构，强化装置内的蒸发冷却，增强水膜均匀性，减小通风阻力，增强填料抗污性，从而提高冷却效率，降低装置的运行能耗以及维修费用。

2、本发明的技术方案：一种蒸发冷却填料复合式换热器，分为第一填料片、第二填料片；第一填料片、第二填料片互为镜像结构，统称为单元填料片；所述单元填料片整体为长方形，长度边的长度为980毫米，宽度边的长度为500毫米，分为第一半层、第二半层；第一半层、第二半层统称为单位半层，单位半层长度边设有交叉排列的第一半椭圆通道、第二半椭圆通道各7条；第一半椭圆通道纵向交叉排列一条第一半椭圆管、两条第二半椭圆管、一条第三半椭圆管，第二半椭圆通道纵向交叉排列两条第一半椭圆管、一条第二半椭圆管、一条第四半椭圆管；单元填料片的第一半层内的第一半椭圆管、第二半椭圆管、第三半椭圆管、第四半椭圆管分别与第二半层内的第二半椭圆管、第一半椭圆管、第四半椭圆管、第三半椭圆管相切；所述单元填料片的第一半椭圆通道、第二半椭圆通道的第一半椭圆管截面形状为半椭圆形，半椭圆波形高度为25毫米，半椭圆波形宽度为35毫米，半椭圆段长115毫米；所述单元填料片第一半椭圆通道、第二半椭圆通道的第二半椭圆管截面形状为半椭圆形，半椭圆波形高度为35毫米，半椭圆波形宽度为25毫米，半椭圆段长115毫米；所述第一半椭圆通道、第二半椭圆通道内第一半椭圆管与第二半椭圆管相互呈90°角，第一半椭圆管与第二半椭圆管由过渡段衔接，过渡段长25毫米；所述单元填料片第一半椭圆通道的第三半椭圆管截面形状为半椭圆形，半椭圆波形高度为25毫米，半椭圆波形宽度为35毫米，半椭圆段长800毫米，第一半椭圆通道的第二半椭圆管与第三半椭圆管相互呈90°角，且第二半椭圆管与第三半椭圆管由过渡段衔接，过渡段长25毫米；所述单元填料片第二半椭圆通道的第四半椭圆管截面形状为半椭圆形，半椭圆波形高度为35毫米，半椭圆波形宽度为25毫米，半椭圆段长800毫米，第二半椭圆通道的第一半椭圆管与第四半椭圆管相互呈90°角，且第一半椭圆管与第四半椭圆管由过渡段衔接，过渡段长25毫米；同一单位半层的第一半椭圆通道内的第一半椭圆管、第二半椭圆管分别与相邻第二半椭圆通道内相邻的第二半椭圆管、第一半椭圆管由10毫米宽的连接边连接；连接边的中心设有空心三角柱粘结结构，多片单元填料片通过上述空心三角柱粘结结构交错叠层。

3、多片单元填料片相邻的第一半椭圆通道与第一半椭圆通道、第二半椭圆通道与第二半椭圆通道相互啮合分别形成第一通道、第二通道；第一通道、第二通道、连接边组合构成第三通道；第一填料片与第二填料片相邻的第一半椭圆管与第一半椭圆管、第二半椭圆管与第二半椭圆管、第三半椭圆管与第三半椭圆管、第四半椭圆管与第四半椭圆管相互啮合分别形成第一椭圆管、第二椭圆管、第三椭圆管、第四椭圆管；第一通道长500毫米，第二通道长500毫米，第三通道长395毫米，第一通道、第二通道、第三通道沿竖直方向布置，第一通道、第二通道通过水与空气，第三通道通过空气；第一通道、第二通道、第三通道的截面面积基本不变可以减小第一通道、第二通道、第三通道的通风阻力；第一通道、第二通道内壁的第一椭圆管、第二椭圆管、第三椭圆管、第四椭圆管涂敷100μm厚的纳米亲水导热涂层；填料顶部设有空心椭圆孔挡板，空心椭圆孔挡板与第三椭圆管、第四椭圆管顶部平齐，第三椭圆管、第四椭圆管的顶部分别与空心椭圆孔挡板的预留空心椭圆孔的第一空心椭圆、第二空心椭圆尺寸相同且恰好扣合，第三通道顶层至空心椭圆孔挡板构成通风层；流经第三通道的空气进入通风层，第一通道、第二通道贯穿通风层，第三椭圆管顶部、第四椭圆管顶部直接与大气连通，通风层高度为105毫米。

4、优选的，所述第一椭圆管、第二椭圆管、第三椭圆管、第四椭圆管的截面形状为椭圆形，椭圆短轴为50毫米，长轴为70毫米，过渡段长25毫米，第一椭圆管、第二椭圆管长115毫米，第三椭圆管、第四椭圆管长80毫米。

5、优选的，所述第一椭圆管、第二椭圆管、第三椭圆管、第四椭圆管的内壁涂敷100μm厚的纳米亲水导热涂层。

6、优选的，所述第三通道连接通风层，通风层前、后侧连通大气。

7、优选的，所述空心三角柱粘结结构位于连接边的中心，空心三角柱的底面是边长为8毫米的等边三角形，空心三角柱的高度为6毫米，相邻的第一填料片、第二填料片交叉排列通过上述空心三角柱粘结结构交错叠层。

8、相比于现有技术，本发明的有益效果为：采用该蒸发冷却填料复合式换热器利用第一通道、第二通道内的直接蒸发冷却以及第一通道、第二通道分别于第三通道进行间壁换热强化蒸发冷却设备内的蒸发冷却，利用填料构成的交叉缩放椭圆管引发纵向涡流和冲击壁面流动可以增强填料的水膜均匀性以及抗污性，同时第一通道、第二通道、第三通道的截面面积基本相同可以减小通道的通风阻力，进而提高蒸发冷却填料复合式换热器的整体换热效果以及抗污性。

技术特征：

1.一种蒸发冷却填料复合式换热器，其特征是：单元填料片（1）分为第一填料片（1-1）、第二填料片（1-2），第一填料片（1-1）、第二填料片（1-2）互为镜像结构，单元填料片（1）整体为长方形，长度边的长度为980毫米，宽度边的长度为500毫米，单元填料片（1）分为第一半层（2-1）、第二半层（2-2），第一半层（2-1）、第二半层（2-2）为单位半层（2），单位半层（2）长度边设有交叉排列的第一半椭圆通道（3）、第二半椭圆通道（4），第一半椭圆通道（3）纵向交叉排列一条第一半椭圆管（5）、两条第二半椭圆管（6）、一条第三半椭圆管（7），第二半椭圆通道（4）纵向交叉排列两条第一半椭圆管（5）、一条第二半椭圆管（6）、一条第四半椭圆管（8）；单元填料片（1）的第一半层（2-1）内的第一半椭圆管（5）、第二半椭圆管（6）、第三半椭圆管（7）、第四半椭圆管（8）分别与第二半层（2-2）内的第二半椭圆管（6）、第一半椭圆管（5）、第四半椭圆管（8）、第三半椭圆管（7）相切；同一单位半层（2）相邻的第一半椭圆通道（3）与第二半椭圆通道（4）相邻的第一半椭圆管（5）与第二半椭圆管（6）由10毫米的连接边（10）连接，连接边（10）的中心设有空心三角柱粘结结构（11），多片单元填料片（1）通过上述空心三角柱粘结结构（11）交错叠层，第一椭圆管（15）与第二椭圆管（16）由过渡段（9）衔接并相互垂直、第二椭圆管（16）与第三椭圆管（17）由过渡段（9）衔接并相互垂直、第一椭圆管（15）与第四椭圆管（18）由过渡段（9）衔接并相互垂直，第一通道（12）、第二通道（13）、第三通道（14）沿竖直方向布置，填料顶部设有空心椭圆孔挡板（20），空心椭圆孔挡板（20）与第三椭圆管（17）、第四椭圆管（18）顶部平齐，第三椭圆管（17）、第四椭圆管（18）的顶部分别与空心椭圆孔挡板（20）的预留空心椭圆孔（21）的第一空心椭圆（21-1）、第二空心椭圆（21-2）尺寸相同且恰好扣合，第三通道（14）顶层至空心椭圆孔挡板（20）构成通风层（22），第一通道（12）、第二通道（13）贯穿通风层（22），第三椭圆管（17）顶部、第四椭圆管（18）顶部直接与大气连通，通风层（22）高度为105毫米。

2.根据权利要求1所述的蒸发冷却填料复合式换热器，其特征在于，所述第一椭圆管（15）、第二椭圆管（16）、第三椭圆管（17）、第四椭圆管（18）的截面形状为椭圆形，椭圆短轴为50毫米，长轴为70毫米，过渡段（9）长25毫米，第一椭圆管（15）、第二椭圆管（16）长115毫米，第三椭圆管（17）、第四椭圆管（18）长80毫米。

3.根据权利要求1所述的蒸发冷却填料复合式换热器，其特征在于，所述第三通道（14）连接通风层（22），通风层（22）前、后侧连通大气。

4.根据权利要求1所述的蒸发冷却填料复合式换热器，其特征在于，所述空心三角柱粘结结构（11）的空心三角柱的底面是边长为8毫米的等边三角形，空心三角柱的高度为6毫米，第一填料片（1-1）、第二填料片（1-2）交叉排列通过上述空心三角柱粘结结构（11）交错叠层。

技术总结
本发明提供一种蒸发冷却填料复合式换热器，单元填料片分为互为镜像结构的第一填料片、第二填料片，填料组合的第一通道、第二通道为交叉缩放椭圆管，填料片的连接边的中心设有空心三角柱粘结结构，多片单元填料片通过上述空心三角柱粘结结构交错叠层，填料顶部设有空心椭圆孔挡板，空心椭圆孔挡板与第三椭圆管、第四椭圆管顶部平齐，第三通道顶层至空心椭圆孔挡板构成通风层。本发明通过强化装置内的蒸发冷却，增强水膜均匀性，减小通风阻力，增强填料抗污性，从而提高冷却效率，降低装置的运行能耗以及维修费用。

技术研发人员：周斌,朱震霖,于志军,钱晓洁,齐典伟,吴梅花,袁建新,胡博雅
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15