[发明专利]一种恒温差热管式气‑液逆流换热装置

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域中的换热器，可实现多种液体和气体整体流程上的高效逆流换热，也可用于气体间的远距离换热。

背景技术

暖通空调的很多领域需要气液换热。由于气体侧的换热系数较小，为了增强换热效果，现有技术的气-液换热装置常通过设置肋片来增大气体侧的换热面积。但由于肋片在肋高方向存在着温度变化，所以肋效率通常较低，换热性能不佳。同时，现有的气-液换热装置，如表冷器、散热片等不仅耗材多，热交换效率不高，而且在机房、基站等安全要求比较高的场合，载冷剂(一般为水)的泄露将给室内的设备带来巨大安全隐患。

因此，近年来利用相变传热的热管换热器以其换热效率高、耗材少、安全性高等优势在机房自然冷却、热回收等领域得到了广泛的应用。但是在应用中发现目前普遍采用的由铜管构成的热管换热器依然无法摆脱体积大、重量重、运输搬运不便的缺陷；而且由于传统的热管换热器在换热过程中制冷剂温度保持不变，因此流体侧和制冷剂侧的换热温差在不断缩小，依然存在着气体或者液体的能源利用不充分，换热效果差的缺点。另一方面，传统的热管换热器大多为内部一体结构，即内部制冷剂相互连通，整体充灌，任何一点的制冷剂泄漏都会导致整个换热器失效，运行可靠性差。

中国专利文献(CN102012175A)提出了一种新型气液换热装置的技术方案，该装置包括主换热板及若干辅助换热肋片。该专利通过借助多个辅助换热肋片，有效的增大了换热面积，但是，该装置并没有解决传统气-液换热器中气体侧肋片效率低下，导致不能有效的增大气体侧和液体侧间的换热面积比，增强换热效果的问题。

中国专利文献(201420122456.0)提出了一种微阵列热管气-液换热装置的技术方案，即将微阵列平板热管单板组装成气-液换热器，保证了流体和制冷剂在换热过程中的恒定温差，同时，该方案融合了传统气-液换热装置和微阵列平板热管的技术优势，构成了一种可双向传热的高效气-液换热装置。但是，尽管该专利解决了传统气-液换热器肋片效率低下的问题，该方案在实际加工中却存在着液体侧结构复杂，加工难度大，低温焊接存在困难的情况。

因此开发一种肋片效率高，同时能保证流体和制冷剂间恒定的换热温差，结构简单，易于加工的恒温差热管式逆流气-液换热装置是本专利要解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种恒温差热管式气-液逆流换热装置，解决传统气-液换热器中由于肋片效率低下导致换热效率降低的问题，同时保证流体和制冷剂间恒定的换热温差，并且在气体和液体换热的总流程上实现逆流换热，同时该装置还应该具有结构简单，易于加工的特点。

为了达到上述发明的目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种恒温差热管式气-液逆流换热装置，该装置包括风扇、壳体、多排水平换热管，其特征在于：每一排水平换热管由外管和内管嵌套组成，每一排的外管两端密封，外管和内管之间构成制冷剂腔体，每一排的内管通过蛇形弯头串联在一起形成液体流道，液体流道的两端分别为液体入口和液体出口；在每一排水平换热管的外管壁上，设置有多根竖直热管，在沿气体总流向的方向上形成多排竖直热管；每根竖直热管一端封闭，另一端与制冷剂腔体相通，形成制冷剂流道；所述的风扇设置在气体流道的入口或出口；液体总流向和气体总流向相反。

本发明的上述技术方案中，其特征是：所述的换热管中含有一根或多根内管。

本发明的另一技术特征是：所述的内管的内管壁设有螺旋状波纹。

本发明的特征在于：竖直热管通过弯头成对连接在一起。

本发明的技术特征还在于：所述的竖直热管在外管外气体总流向上呈叉排布置。

本发明还有以下技术特征：所述的竖直热管的外壁设置有翅片，翅片为平片、波纹片或花边片。

本发明所述液体流道内流动的换热液体为水、溶液、醇类或气液相变介质；所述气体流道内流动的换热气体为空气、蒸气或高温烟气。

本发明还提供了一种基于恒温差热管式气-液逆流换热装置构成的气-气换热装置，其特征在于：在低温气体侧和高温气体侧分别设置有一个或多个恒温差热管式气-液逆流换热装置，多个恒温差热管式气-液逆流换热装置间采用串联或并联连接；位于低温气体侧的恒温差热管式气-液逆流换热装置的液体出口与位于高温气体侧的恒温差热管式气-液逆流换热装置的液体进口通过液体管路连接；位于低温气体侧的恒温差热管式气-液逆流换热装置的液体进口与位于高温气体侧的恒温差热管式气-液逆流换热装置的液体出口通过液体管路连接；液体管路上设有载冷剂泵。