微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，封闭箱外部连接循环水泵和输水管；冷凝管和冷凝器，封闭箱内由一隔热板分成上部干空间，下部湿空间，隔热板上方放置一层纳米多孔吸水薄膜，膜上等间距设置竖直微通道，竖直微通道上侧与冷凝管连通，利用微通道毛细管压力以及纳米多孔薄膜的吸水性，在湿空间和干空间内分别对两股空气进行直接和间接蒸发冷却，使其分别达到湿球温度和露点温度以满足不同场合的环境空气要求。本发明专利技术利用间接蒸发冷却技术原理，通过使用干湿空间代替传统露点冷却中的干湿通道，结合微通道技术增大接触面积以改善二次空气的间接蒸发冷却效果，旨在使用膜技术于微通道中，更好地改善露点蒸发冷却技术的制冷效果。

Evaporation cooling device combined with micro channel and membrane technology

The present invention relates to an evaporation cooling device combined with micro channel and film technology, closed box external connection of circulating water pump and a water pipe; the condenser and the condenser, the closed box by a heat insulating plate is divided into dry wet space, lower space, insulation board placed above a layer of nano porous water absorbing film, vertical micro channel setting fine film the vertical spacing, the micro channel side and the condensing pipe, using absorbent microchannel capillary pressure and nano porous films, in the wet and dry space space were direct and indirect evaporative cooling of two shares of the air, don't reach the wet bulb temperature and dew point temperature of air environment to meet the requirements of different occasions. The invention uses indirect evaporative cooling technology principle, by using dry wet dry wet channel space instead of the traditional dew point cooling, combined with micro channel technology to increase the contact area to improve the two air indirect evaporative cooling effect, aimed at the application of membrane technology in micro channel, improve the cooling effect of dew point evaporative cooling technology.

【技术实现步骤摘要】
微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置
本专利技术属于空气调节
，主要涉及一种微通到辅助薄膜露点蒸发冷却装置。
技术介绍
如今，建设绿色建筑成为建筑行业转型发展的重要途径之一，合理利用天然冷源，以及空气的低品味热能，成为了空调领域节能和能源合理利用的两个转型突破口。因此，蒸发冷却这一节能环保、可持续发展的新型制冷技术受到了国内外业界的广泛关注。其以水作为制冷剂，将水分蒸发吸热作为自然冷源代替传统空调系统制冷机组的运行，使得设备具有以下优势：（1）成本低(初投资约为常规空调设备的1/2，价格低廉方便得到)；（2）能耗低(不使用压缩机，运行能耗约为常规空调设备的1/5）；（3）空气品质高，采用100%全新风运行。蒸发冷却根据流体与空气的接触方式，可以分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。而基于该技术的露点蒸发冷却技术是一种不使用压缩机，将直接和间接蒸发冷却通道相结合，通过空气与水的直接和间接接触，使空气或水冷却到湿球温度以下、直至达到露点温度的新型热力循环。典型露点蒸发冷却装置由干空气通道和湿空气通道组成,干空气通道中的二次空气湿度不变,且通道的中间有小气孔，流经此处的二次空气穿过气孔流入湿空气通道中,并与湿空气通道中原有的一次空气一起被绝热加湿,自身温度降低,再对干通道中的二次空气进行等湿冷却，使其接近露点温度。国外对于蒸发冷却技术的研究，引进了一种新的膜技术概念，即利用薄膜吸水，与空气接触以增大换热面积。主要方法有以下两种：1）利用纳米微孔薄膜使蒸发过程中两相分离。然而国外学者研究发现，在该方法中，液体自发地被吸入覆盖了疏水性多孔膜的微通道中，并水蒸气从薄膜的细孔中排出。由于相变是发生在膜下，因此就会产生额外的热阻，削弱传热效果。2）另一种利用汽化焓和自然分离两相的方法是薄膜蒸发技术。使用，从而使得通过该薄液膜的整个传热效果显著增强。然而在大区域内，需要很大的泵压才能将液体压入薄膜中。因此，为了是液体能自动流入薄膜中，通常使用纳米芯吸来产生毛细管压力，将液体吸入蒸发的薄膜区域。对此，前人的研究工作主要在于，例如蒸发从钛柱阵列[]和氧化铝多孔膜。综合考虑上述两种方式的优劣性，需要一种新型露点蒸发冷却装置，该装置将纳米多孔薄膜与微通道技术相结合以实现薄膜蒸发冷却。其基本原理即利用了薄膜中小孔所产生的毛细管压力，及通过减小薄膜厚度来实现粘性损失的最小化。
技术实现思路
本专利技术提出一种微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，利微通道来实现在纳米微孔薄膜中的蒸发冷却，该装置依靠纳米微孔产生的毛细管压力来驱动流体，并利用相变来吸收设备巨大的散热量。与此同时，流经微通道和膜的粘性损失，以及穿过流体的整体热电阻均达到了最小化。为实现上述目的，本专利技术的技术主案是：一种微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，具有一封闭箱，封闭箱外部连接循环水泵和输水管；冷凝管和冷凝器，其特征在于：所述封闭箱内由一隔热板分成上下两个空间，上空间为干空间，下空间为湿空间，隔热板上方放置一层纳米多孔吸水薄膜，纳米多孔吸水薄膜上等间距设置竖直微通道，竖直微通道上侧与冷凝管连通，利用微通道毛细管压力以及纳米多孔薄膜的吸水性，在湿空间和干空间内分别对两股空气进行直接和间接蒸发冷却，使其分别达到湿球温度和露点温度以满足不同场合的环境空气要求。所述封闭箱底部设置蓄水槽。所述湿空间内具有一次湿空气，一次湿空气与底部蓄水池内的冷却水直接接触，进行直接蒸发冷却，直接蒸发冷却过程中，一次湿空气等焓增湿降温，最低可达到空气湿球温度；同时水放出汽化潜热，温度降低，进入输水管，通过循环水泵，被送往隔热板上方的纳米多孔吸水薄膜对其进行浸润，使纳米多孔吸水薄膜始终保持吸水湿润状态。在微通道毛细作用下，所述纳米多孔吸水薄膜中的冷却水自动地被吸入微通道的立管中，进入隔热板上方的干空间；当水被吸入所述微通道内进入上部的干空间内，二次空气与微通道内的冷却水进行换热，冷却水吸收空气的热量变为蒸汽，外部二次空气被等湿降温。所述微通道中的蒸汽通过上侧水平的冷凝管至外部冷凝器，冷凝放热变为液态，再进入蓄水槽中循环使用。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用间接蒸发冷却技术原理，通过使用干湿空间代替传统露点冷却中的干湿通道，结合微通道技术增大接触面积以改善二次空气的间接蒸发冷却效果，旨在使用膜技术于微通道中，更好地改善露点蒸发冷却技术的制冷效果。附图说明图1为基于膜的蒸发冷却装置原理示意图；图2为本专利技术的微通道辅助薄膜露点蒸发冷却装置示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术提出的这种基于膜的蒸发冷却装置，利微通道来实现在纳米微孔薄膜中的蒸发冷却，如1图所示。如图2所示，本专利技术的微通道辅助薄膜露点蒸发冷却装置，装置主体为一封闭长方体封闭箱，封闭箱外部连接循环水泵4和输水管3；冷凝管5和冷凝器6。装置主体内由一隔热板9分成上下两个空间，上空间为干空间1，下空间为湿空间2，隔热板9上方放置一层纳米多孔吸水薄膜8，膜上等间距竖直设置微通道10，上侧与冷凝管连通。隔热板9上侧为干空间1，下侧为湿空间2。基于露点蒸发冷却原理，湿空间内为一次湿空气A，与装置底部的蓄水池7内的冷却水直接接触，进行直接蒸发冷却。该过程中，一次湿空气A等焓增湿降温，最低可达到空气湿球温度；同时水失去汽化潜热，温度降低，进入输水管3，通过循环水泵4，被送往隔热板9上方的纳米多孔薄膜8表面对其进行浸润，使薄膜始终保持吸水湿润状态。薄膜上方等间距地竖直设置微通道10，在微通道10毛细管压力作用下，薄膜中的冷却水自发地被吸入微通道立管中，进入隔板上方的干空间。隔热板材质应选用保温隔热效果较好的材料。由于可以同时对两股不相关的空气分别进行直接和间接冷却，该装置可以根据不同的环境温湿度度要求，同时对不同空间进行冷却。当水被吸入微通道10内进入侧干空间1内，二次空气B通过微通道10管壁，与通道中的冷水间接蒸发冷却，使其等湿降温至接近露点温度。从纳米多孔薄膜8里被吸入微通道10中的液体吸收热量，蒸发成纯水蒸汽，达到饱和后凝结在壁上。通过微通道10上侧水平的冷凝管5，将水蒸气导出至外部冷凝器6中冷凝，再进入蓄水池7中循环使用。在运行过程中，当液体渗入薄膜中的纳米小孔时，会被吸入微通道中，并且在其内部隔着微通道壁吸收外部空气热量，蒸发成纯水蒸汽，最终凝结在冷凝器中。该装置依靠纳米微孔产生的毛细管压力来驱动流体，并利用相变来吸收设备巨大的散热量。可见，将微通道技术运用于基于膜的蒸发冷却中，对于系统的换热性能有很大帮助。综上所述，为了强化二次空气与水的间接冷却效果，本专利技术新型的装置用以改进传统的在干通道内的二次空气处理过程。事实上，本专利技术利用微通道蒸发器技术，一来由于其换热表面积大，可以增加二次空气与微通道内液体的间接传热面积，其次，由于其承压能力高，能够适应较大空间范围内的液柱压力。由于将液体注入微通道需要极高的泵压，在较大空间内亦需要很大的水泵能耗，因此采用一层纳米微孔薄膜置于微通道下端，当液体渗入薄膜中的纳米小孔时，由于其产生的毛细管压力，使液体自发地注入微通道内，通过通道壁与二次空气间接接触换热。该装置依靠纳米微孔产生的毛细管压力来驱动流体，并利用相变来吸收设备巨大的散热量。与此同时，流经微通道和膜的粘性损失，以及穿过流体的整体热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，具有一封闭箱，封闭箱外部连接循环水泵(4)和输水管(3)；冷凝管(5)和冷凝器(6)，其特征在于：所述封闭箱内由一隔热板(9)分成上下两个空间，上空间为干空间(1)，下空间为湿空间(2)，隔热板(9)上方放置一层纳米多孔吸水薄膜(8)，纳米多孔吸水薄膜(8)上等间距竖直设置微通道(10)，微通道(10)上侧与冷凝管(5)连通，利用微通道(10)毛细管压力以及纳米多孔吸水薄膜(8)的吸水性，在湿空间(2)和干空间(1)内分别对两股空气进行直接和间接蒸发冷却，使其分别达到湿球温度和露点温度以满足不同场合的环境空气要求。

【技术特征摘要】
1.一种微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，具有一封闭箱，封闭箱外部连接循环水泵(4)和输水管(3)；冷凝管(5)和冷凝器(6)，其特征在于：所述封闭箱内由一隔热板(9)分成上下两个空间，上空间为干空间(1)，下空间为湿空间(2)，隔热板(9)上方放置一层纳米多孔吸水薄膜(8)，纳米多孔吸水薄膜(8)上等间距竖直设置微通道(10)，微通道(10)上侧与冷凝管(5)连通，利用微通道(10)毛细管压力以及纳米多孔吸水薄膜(8)的吸水性，在湿空间(2)和干空间(1)内分别对两股空气进行直接和间接蒸发冷却，使其分别达到湿球温度和露点温度以满足不同场合的环境空气要求。2.根据权利要求1所述的微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，其特征在于：所述封闭箱底部设置蓄水槽(7)。3.根据权利要求1所述的微通道与膜技术结合的蒸发冷却装置，其特征在于：所述湿空间(2)内具有一次湿空气(A)，一次湿空气(A)与底部的蓄水池(7)内的冷却水直接接...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕静，傅伊珺，贺培裕，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31