一种蒸发冷却填料复合式换热器

1.本实用新型涉及蒸发冷却技术领域，尤其涉及一种蒸发冷却填料复合式换热器。


背景技术：

2.蒸发冷却技术是一种节能、环保、经济的空调制冷方式，在新疆地区可以取得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。
3.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。
4.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。


技术实现要素：

5.本实用新型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。
6.本实用新型的技术方案：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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.优选的，所述第三通道连接通风层，通风层前、后侧连通大气。
11.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。
12.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：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。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第一填料片单体正视图；
15.图2为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第二填料片单体正视图；
16.图3为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第一填料片单体后视图；
17.图4为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第一填料片单体左视图；
18.图5为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第一填料片单体右视图；
19.图6为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第一填料片单体仰视图；
20.图7为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的第一填料片单体俯视图；
21.图8为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的空心三角柱粘结结构放大示意图；
22.图9为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的填料组合整体结构示意图；
23.图10为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器的填料组合俯视图；
24.图11为本实用新型实施例提供的空心椭圆孔挡板示意图；
25.图12为本实用新型实施例提供的蒸发冷却填料复合式换热器带空心椭圆孔挡板的整体结构示意图。
26.其中，图中各附图标记：单元填料片1、第一填料片1-1、第二填料片1-2、单位半层2、第一半层2-1、第二半层2-2、第一半椭圆通道3、第二半椭圆通道4、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、过渡段9、连接边10、空心三角柱粘结结构11、第一通道12、第二通道13、第三通道14、第一椭圆管15、第二椭圆管16、第三椭圆管17、第四椭圆管18、纳米亲水导热涂层19、空心椭圆孔挡板20、空心椭圆孔21、第一空心椭圆21-1、第二空心椭圆21-2、通风层22、风机23。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.此外，在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
31.实施例1
32.本实用新型提供一种蒸发冷却填料复合式换热器，如图1至图7所示，一种蒸发冷却填料复合式换热器，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，统称为单元填料片1；所述单元填料片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，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统称为单位半层2，单位半层2长度边等距离的设有交叉排列的第一半椭圆通道3、第二半椭圆通道4各7条；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；所述单元填料片1的第一半椭圆通道3、第二半椭圆通道4的第一半椭圆管5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1第一半椭圆通道3、第二半椭圆通道4的第二半椭圆管6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3、第二半椭圆通道4内第一半椭圆管5与第二半椭圆管6相互呈90
°
角，第一半椭圆管5与第二半椭圆管6由过渡段9衔接，过渡段9长25毫米。
33.所述单元填料片1第一半椭圆通道3的第三半椭圆管7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3的第二半椭圆管6与第三半椭圆管7相互呈90
°
角，且第二半椭圆管6与第三半椭圆管7由过渡段9衔接，过渡段9长25毫米；所述单元填料片1第二半椭圆通道4的第四半椭圆管8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4的第一半椭圆管5与第四半椭圆管8相互呈90
°
角，且第一半椭圆管5与第四半椭圆管8由过渡段9衔接，过渡段9长25毫米；同一单位半层2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，空心三角柱粘结结构11的多片单元填料片1通过上述空
心三角柱粘结结构11交错叠层。
34.多片单元填料片1相邻的第一半椭圆通道3与第一半椭圆通道3、第二半椭圆通道4与第二半椭圆通道4相互啮合构成第一通道12、第二通道13；第一通道12、第二通道13、连接边10组合构成第三通道14；第一填料片1-1与第二填料片1-2的第一半椭圆管5与第一半椭圆管5、第二半椭圆管6与第二半椭圆管6、第三半椭圆管7与第三半椭圆管7、第四半椭圆管8与第四半椭圆管8相互啮合分别构成第一椭圆管15、第二椭圆管16、第三椭圆管17、第四椭圆管18；第一通道12长420毫米，第二通道13长500毫米，第三通道14长420毫米，第一通道12、第二通道13、第三通道14沿竖直方向布置，第一通道12、第二通道13通过水与空气，第三通道14通过空气。
35.实施例2
36.如图8所示，蒸发冷却填料复合式换热器的空心三角柱粘结结构放大示意图，单元填料片1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，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。
37.实施例3
38.如图8至图12所示，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，第一空心椭圆21-1、第二空心椭圆21-2相互垂直，短轴为50毫米，长轴为70毫米；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；流经第三通道14的空气进入通风层22，通风层22前、后侧连通大气，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。
39.具体的，空心椭圆孔挡板20尺寸可根据具体单元填料片1数量确定，具体的填料组合为15片时，空心椭圆孔挡板20的长度为780毫米，宽度为980毫米；填料组合为30片时，空心椭圆孔挡板20的长度为1800毫米，宽度为980毫米。
40.实施例4
41.如图8至12所示，风机23从填料下方吹空气，空气进入第一通道12、第二通道13、第三通道14，同时填料上方喷洒喷淋水，喷淋水经过第一通道12、第二通道13的顶部进入第一通道12、第二通道13，第一通道12、第二通道13内的喷淋水与空气形成逆流式直接接触，喷淋水与空气进行蒸发换热，喷淋水带走空气的热量，由交叉缩放椭圆管形成的第一通道12、第二通道13使喷淋水在第一通道12、第二通道13内形成管内横向涡流强化间壁传热，喷淋水在第一管道12、第二通道13冲刷管壁形成良好的抗污性，同时第一通道12、第二通道13、第三通道14的截面面积基本不变可以减小第一通道12、第二通道13、第三通道14的通风阻力，第一椭圆管15、第二椭圆管16、第三椭圆管17、第四椭圆管18的内壁涂敷100μm厚的纳米亲水导热涂层19使水膜均匀的覆盖在管壁表面，减少水膜厚度，提高间壁传热性能，具体的纳米亲水导热涂层19可以为ag/cnts和ag/rgo的纳米复合材料，也可以采用其他亲水导热材料进行替代。
42.部分空气进入第三通道14，在第三通道14内的空气与第一管道12、第二通道13内
的喷淋水进行逆流式间壁换热；由第三通道13进入通风层22的空气与第一通道12的第三椭圆管17、第二通道13的第四椭圆管18内的喷淋水形成交叉式间壁换热，喷淋水进一步降低第一管道12、第二通道13内空气的温度进而强化蒸发冷却设备的效率，通过第三通道14的空气进入通风层22。
43.以上所述仅为本实用新型的的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。