湿帘结构及具有其的换热系统的制作方法

1.本发明涉及换热系统技术领域，具体而言，涉及一种湿帘结构及具有其的换热系统。


背景技术：

2.目前，蒸发冷却技术是一种环保高效的制冷方案，被广泛应用于工业制冷设备和家电产品，如蒸发式制冷空调、冷却塔、冷风扇等换热系统。其中，湿帘结构作为换热系统的核心部件，其自身结构对换热具有关键作用。
3.在现有技术中，湿帘结构是将纸质纤维轧制成波纹状后再层层粘接形成的填料，相邻的两片波纹纸交错重叠，以形成通道。在通道内，气体和水直接接触并进行热湿交换，水吸热蒸发变成水蒸气，气体则放热降温，被处理为温度较低的冷空气后排出。
4.然而，现有技术中的湿帘结构的冷却效果较差，影响换热系统的换热效率。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种湿帘结构及具有其的换热系统，以解决现有技术中湿帘结构的冷却效果较差的问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种湿帘结构，包括：多个湿帘片，相邻的两个湿帘片交错设置以形成气流通道，以使经由气流通道进入的气体与附着在湿帘片上的液体接触并进行热量交换；其中，至少一个湿帘片朝向与其相邻的湿帘片的表面具有汇集凹部，流经汇集凹部的至少部分液体和至少部分气体在汇集凹部内汇集，以增大湿帘结构内的气体与液体的接触面积；沿汇集凹部的延伸方向，至少一部分汇集凹部的汇集量大于或者小于其余汇集凹部的汇集量。
7.进一步地，沿汇集凹部的延伸方向，汇集凹部包括相互连通的第一汇集段和第二汇集段，第一汇集段的汇集量小于其余汇集凹部的汇集量，第二汇集段的汇集量大于其余汇集凹部的汇集量。
8.进一步地，第一汇集段为一个，第二汇集段为一个；或者，第一汇集段为一个，第二汇集段为多个，第一汇集段位于相邻的两个第二汇集段之间；第一汇集段为多个，第二汇集段为一个，第二汇集段位于相邻的两个第一汇集段之间；第一汇集段为多个，第二汇集段为多个，相邻的两个第一汇集段之间设置有至少一个第二汇集段，相邻的两个第二汇集段之间设置有至少一个第一汇集段。
9.进一步地，汇集凹部为多个，多个汇集凹部在湿帘片上间隔设置，相邻的两个汇集凹部中的一个汇集凹部的第一汇集段与另一个汇集凹部的第一汇集段相邻设置，相邻的两个汇集凹部中的一个汇集凹部的第二汇集段与另一个汇集凹部的第二汇集段相邻设置。
10.进一步地，汇集凹部延伸至湿帘片的两端。
11.进一步地，汇集凹部为凹槽，凹槽的最大槽宽b1大于等于2mm且小于等于5mm，凹槽的最小槽宽b2大于等于1mm且小于等于3mm，最大槽宽b1与最小槽宽b2的差值大于等于1mm
且小于等于2mm；和/或，凹槽的最大槽深h1大于等于1mm且小于等于2mm，凹槽的最小槽深h2大于等于0.5mm且小于等于1mm，最大槽深h1与最小槽深h2的差值大于等于0.5mm且小于等于1mm；和/或，相邻的两个凹槽之间的最大槽间距a1大于等于7mm且小于等于15mm，相邻的两个凹槽之间的最小槽间距a2大于等于5mm且小于等于10mm。
12.进一步地，汇集凹部沿第一方向延伸，各湿帘片包括多个沿第二方向依次连接的弯折段，各弯折段的弯折线与第二方向之间呈第一夹角设置；其中，弯折段与第一方向之间所呈第二夹角θ大于等于60
°
且小于等于120
°
。
13.进一步地，汇集凹部为凹槽，凹槽由湿帘片的至少部分朝向与其相邻的湿帘片凸出所形成；或者，凹槽通过去除或切除湿帘片的至少部分表面所形成。
14.进一步地，凹槽为弧形槽、或矩形槽、或v形槽、或梯形槽。
15.进一步地，在各湿帘片上，全部汇集凹部所占用的面积s1与湿帘片的总面积s之间满足：s1≤0.5s。
16.根据本发明的另一方面，提供了一种换热系统，包括上述的湿帘结构。
17.应用本发明的技术方案，湿帘结构包括多个湿帘片，相邻的两个湿帘片交错设置以形成气流通道。至少一个湿帘片朝向与其相邻的湿帘片的表面具有汇集凹部，且至少部分汇集凹部的汇集量不一致。这样，在换热系统运行过程中，液体在湿帘片上流动并形成水膜，气体在气流通道内流动，液体与气体在气流通道内接触并进行热量交换，流经汇集凹部的至少部分液体和至少部分气体在汇集凹部内汇集，进而增大了湿帘结构内的气体与液体的接触面积，以使二者进行充分地热量交换，渐变式汇集凹部可使湿帘结构的内部流场流动更加紊乱，增加湍流效果，降低内部传热传质阻力，提升湿帘结构的蒸发冷却效果，进而解决了现有技术中湿帘结构的冷却效果较差的问题。同时，流经汇集凹部的气体可在汇集凹部处紊流或涡流，以破坏气液之间的边界层，使得气液混合更加充分，较大程度地减少了气液之间传热阻力，能够有效强化气体与水膜的传热传质，有效地提升了湿帘结构的蒸发冷却效果。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本发明的湿帘结构的实施例的湿帘片的立体结构示意图；
20.图2示出了图1中的湿帘结构的湿帘片的俯视图；
21.图3示出了图1中的湿帘结构的湿帘片的a-a向剖视图；
22.图4示出了图1中的湿帘结构的立体结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、湿帘片；
25.20、气流通道；
26.30、汇集凹部；31、第一汇集段；32、第二汇集段。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
28.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
30.为了解决现有技术中湿帘结构的冷却效果较差的问题，本技术提供了一种湿帘结构及具有其的换热系统。
31.如图1至图4所示，湿帘结构包括多个湿帘片10。相邻的两个湿帘片10交错设置以形成气流通道20，以使经由气流通道20进入的气体与附着在湿帘片10上的液体接触并进行热量交换。其中，至少一个湿帘片10朝向与其相邻的湿帘片10的表面具有汇集凹部30，流经汇集凹部30的至少部分液体和至少部分气体在汇集凹部30内汇集，以增大湿帘结构内的气体与液体的接触面积。沿汇集凹部30的延伸方向，至少一部分汇集凹部30的汇集量大于或者小于其余汇集凹部30的汇集量。
32.应用本实施例的技术方案，湿帘结构包括多个湿帘片10，相邻的两个湿帘片10交错设置以形成气流通道20。至少一个湿帘片10朝向与其相邻的湿帘片10的表面具有汇集凹部30，且至少部分汇集凹部30的汇集量不一致。这样，在换热系统运行过程中，液体在湿帘片10上流动并形成水膜，气体在气流通道20内流动，液体与气体在气流通道20内接触并进行热量交换，流经汇集凹部30的至少部分液体和至少部分气体在汇集凹部30内汇集，进而增大了湿帘结构内的气体与液体的接触面积，以使二者进行充分地热量交换，渐变式汇集凹部可使湿帘结构的内部流场流动更加紊乱，增加湍流效果，降低内部传热传质阻力，提升湿帘结构的蒸发冷却效果，进而解决了现有技术中湿帘结构的冷却效果较差的问题。同时，流经汇集凹部30的气体可在汇集凹部30处紊流或涡流，以破坏气液之间的边界层，使得气液混合更加充分，较大程度地减少了气液之间传热阻力，能够有效强化气体与水膜的传热传质，有效地提升了湿帘结构的蒸发冷却效果。
33.在本实施例中，汇集凹部30为渐变式凹槽，渐变式凹槽可使湿帘结构的内部流场流动更加紊乱，增加湍流效果，降低内部传热传质阻力，提升湿帘结构的蒸发冷却效果。
34.在本实施例中，汇集凹部30的上述设置使得在不增加风阻的前提下，尽可能的增强湿帘结构内部流场的气液交界面面积和涡旋强度。
35.具体地，与现有湿帘结构上难以实现表面整片布液相比，在本实施例中，水流受汇集凹部30的影响，导致其流动更加无序，进而使得几乎整片湿帘结构的表面得到布液。与现有湿帘结构表面少有漩涡强度超过500的区域相比，在本实施例中，在汇集凹部30内部及附近多片区域的漩涡强度均超过500，进而提升了湿帘结构的蒸发冷却效果。
36.如图2所示，沿汇集凹部30的延伸方向，汇集凹部30包括相互连通的第一汇集段31和第二汇集段32，第一汇集段31的汇集量小于其余汇集凹部30的汇集量，第二汇集段32的汇集量大于其余汇集凹部30的汇集量。
37.可选地，第一汇集段31为一个，第二汇集段32为一个；或者，第一汇集段31为一个，第二汇集段32为多个，第一汇集段31位于相邻的两个第二汇集段32之间；第一汇集段31为
多个，第二汇集段32为一个，第二汇集段32位于相邻的两个第一汇集段31之间；第一汇集段31为多个，第二汇集段32为多个，相邻的两个第一汇集段31之间设置有至少一个第二汇集段32，相邻的两个第二汇集段32之间设置有至少一个第一汇集段31。这样，上述设置使得第一汇集段31和第二汇集段32的个数选取更加灵活，以满足不同的使用需求和工况，也提升了工作人员的加工灵活性。
38.在本实施例中，第一汇集段31为多个，第二汇集段32为多个，相邻的两个第一汇集段31之间设置有一个第二汇集段32，相邻的两个第二汇集段32之间设置有一个第一汇集段31，以使汇集凹部30的结构更加简单，容易加工、实现，降低了湿帘结构的加工成本。
39.可选地，汇集凹部30为多个，多个汇集凹部30在湿帘片10上间隔设置，相邻的两个汇集凹部30中的一个汇集凹部30的第一汇集段31与另一个汇集凹部30的第一汇集段31相邻设置，相邻的两个汇集凹部30中的一个汇集凹部30的第二汇集段32与另一个汇集凹部30的第二汇集段32相邻设置。这样，在湿帘结构运行过程中，由于受波纹45
°
斜直通道影响，水容易偏向一侧，且越往下特征越明显，相邻的两个汇集凹部30的槽间距采用上宽下窄的方式，有利于提升湿帘结构下部的布液均匀性。
40.在本实施例中，汇集凹部30延伸至湿帘片10的两端。这样，上述设置一方面较大程度地增大了汇集凹部30的总汇集量，以使气体和液体在汇集凹部30内充分接触、混合，提升了湿帘结构的换热效率；另一方面使得汇集凹部30的加工更加容易、简便，降低了加工难度。
41.可选地，汇集凹部30为凹槽，凹槽的最大槽宽b1大于等于2mm且小于等于5mm，凹槽的最小槽宽b2大于等于1mm且小于等于3mm，最大槽宽b1与最小槽宽b2的差值大于等于1mm且小于等于2mm；和/或，凹槽的最大槽深h1大于等于1mm且小于等于2mm，凹槽的最小槽深h2大于等于0.5mm且小于等于1mm，最大槽深h1与最小槽深h2的差值大于等于0.5mm且小于等于1mm；和/或，相邻的两个凹槽之间的最大槽间距a1大于等于7mm且小于等于15mm，相邻的两个凹槽之间的最小槽间距a2大于等于5mm且小于等于10mm。这样，上述设置使得凹槽的尺寸选取、相邻的两个凹槽之间槽间距的选取更加合理，在保证湿帘片10结构强度的前提下，充分地提升了凹槽对气体和液体的汇集效果，以确保二者进行充分地热量交换，提升湿帘结构的冷却效果。
42.在本实施例中，凹槽的最大槽宽b1为3.5mm，凹槽的最小槽宽b2为2mm，最大槽宽b1与最小槽宽b2的差值为1.5mm。凹槽的最大槽深h1为1.5mm，凹槽的最小槽深h2为0.8mm，最大槽深h1与最小槽深h2的差值为0.7mm。相邻的两个凹槽之间的最大槽间距a1为10mm，相邻的两个凹槽之间的最小槽间距a2为8mm。这样，上述数值选取使得凹槽的加工更加容易、简便，降低了凹槽的加工难度，也提升了湿帘片10的结构强度，延长了湿帘结构的使用寿命。
43.需要说明的是，凹槽的最大槽宽b1的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，凹槽的最大槽宽b1为2.5mm、或3mm、或4mm、或4.5mm。
44.需要说明的是，凹槽的最小槽宽b2的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，凹槽的最小槽宽b2为1.5mm、或2.5mm。
45.需要说明的是，最大槽宽b1与最小槽宽b2的差值的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，最大槽宽b1与最小槽宽b2的差值为2mm、或2.5mm。
46.需要说明的是，凹槽的最大槽深h1的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行
调整。可选地，凹槽的最大槽深h1为1.3mm、或1.8mm、或2mm、或2.5mm、或2.8mm。
47.需要说明的是，凹槽的最小槽深h2的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，凹槽的最小槽深h2为0.6mm、或0.8mm。
48.需要说明的是，最大槽深h1与最小槽深h2的差值的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，最大槽深h1与最小槽深h2的差值为0.6mm、或0.8mm。
49.需要说明的是，相邻的两个凹槽之间的最大槽间距a1的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，相邻的两个凹槽之间的最大槽间距a1为8mm、或9mm、或11mm、或12mm、或13mm、或14mm。
50.需要说明的是，相邻的两个凹槽之间的最小槽间距a2的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，相邻的两个凹槽之间的最小槽间距a2为6mm、或7mm、或9mm。
51.在本实施例中，汇集凹部30沿第一方向延伸，各湿帘片10包括多个沿第二方向依次连接的弯折段，各弯折段的弯折线与第二方向之间呈第一夹角设置；其中，弯折段与第一方向之间所呈第二夹角θ大于等于60
°
且小于等于120
°
。这样，在相邻的两片湿帘片10粘接在一起后，上述设置确保各汇集凹部30的至少部分位于气流通道20内，进而确保流经汇集凹部30的至少部分液体和至少部分气体在汇集凹部30内汇集，增大了湿帘结构内的气体与液体的接触面积，进而确保每个汇集凹部30均起到汇集的效果。
52.在本实施例中，各弯折段的弯折方向为正弦波方向，弯折线与各弯折段的弯折面相互平行设置且与第二方向相互垂直设置。
53.在本实施例中，弯折段与第一方向之间所呈第二夹角θ为90
°
，以使汇集凹部30的加工更加容易、简便，降低了加工成本和加工难度。
54.需要说明的是，第二夹角a的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，第二夹角θ为65
°
、或70
°
、或75
°
、或80
°
、或85
°
、或95
°
、或100
°
、或105
°
、或110
°
、或115
°
。
55.可选地，汇集凹部30为凹槽，凹槽由湿帘片10的至少部分朝向与其相邻的湿帘片10凸出所形成；或者，凹槽通过去除或切除湿帘片10的至少部分表面所形成。这样，上述设置使得汇集凹部30的成型方式更加多样性，以满足不同的使用需求和工况，也提升了工作人员的加工灵活性。
56.在本实施例中，凹槽由湿帘片10的至少部分朝向与其相邻的湿帘片10凸出所形成且凹槽设置在湿帘片10的第一表面上，以使湿帘片10的第二表面上形成扰流凸起，通过扰流凸起影响湿帘片10上的气体、液体的分布位置，从而干扰经过气流通道20的气流的流动方向，进一步破坏气液之间的边界层，使得气液混合更加充分，较大程度地减少了气液之间传热阻力，能够有效强化气体与水膜的传热传质，有效地提升了湿帘结构的蒸发冷却效果。
57.可选地，凹槽为弧形槽、或矩形槽、或v形槽、或梯形槽。这样，上述设置使得凹槽的形状更加多样性，以满足不同的使用需求和工况，也提升了工作人员的加工灵活性。
58.在本实施例中，凹槽为弧形槽，以使汇集凹部30的结构更加简单，容易加工、实现，降低了湿帘结构的整体加工成本。
59.需要说明的是，凹槽的形状不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，凹槽为v形槽、或梯形槽。
60.可选地，在各湿帘片10上，全部汇集凹部30所占用的面积s1与湿帘片10的总面积s之间满足：s1≤0.5s。这样，上述设置在保证湿帘片10结构强度的前提下，充分地提升了凹槽对气体和液体的汇集效果，以确保二者进行充分地热量交换，提升湿帘结构的冷却效果。
61.在本实施例中，利用cfd(computational fluid dynamics)仿真(计算流体动力学仿真)验证了本实施例中的湿帘结构能有效增加湿帘结构内部流场的气液交界面面积和涡旋强度，进而提升湿帘结构整体的蒸发冷却效果。
62.表1现有湿帘结构与本实施例中的湿帘结构的参数比对表
[0063][0064]
从表1能够得出，本实施例中的湿帘结构与现有湿帘结构相比，其有效布液面积增长了46.25％，体平均漩涡强度增长了48.09％，根据前期研究结论，这二者的增长将会增加空气与水膜的传热传质效果，进而提升了湿帘结构的蒸发冷却效果。
[0065]
本技术还提供了一种换热系统(未示出)，包括上述的湿帘结构。
[0066]
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0067]
湿帘结构包括多个湿帘片，相邻的两个湿帘片交错设置以形成气流通道。至少一个湿帘片朝向与其相邻的湿帘片的表面具有汇集凹部，且至少部分汇集凹部的汇集量不一致。这样，在换热系统运行过程中，液体在湿帘片上流动并形成水膜，气体在气流通道内流动，液体与气体在气流通道内接触并进行热量交换，流经汇集凹部的至少部分液体和至少部分气体在汇集凹部内汇集，进而增大了湿帘结构内的气体与液体的接触面积，以使二者进行充分地热量交换，渐变式汇集凹部可使湿帘结构的内部流场流动更加紊乱，增加湍流效果，降低内部传热传质阻力，提升湿帘结构的蒸发冷却效果，进而解决了现有技术中湿帘结构的冷却效果较差的问题。同时，流经汇集凹部的气体可在汇集凹部处紊流或涡流，以破坏气液之间的边界层，使得气液混合更加充分，较大程度地减少了气液之间传热阻力，能够有效强化气体与水膜的传热传质，有效地提升了湿帘结构的蒸发冷却效果。
[0068]
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0069]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
[0070]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0071]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。