一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器制造技术

本发明专利技术属于制冷技术领域，涉及一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器。该换热器包括翅片、换热管、侧板、顶板、前罩板、风扇、雾化喷头、喷淋软管、电磁阀、柱塞泵、储液罐和接水盘。本发明专利技术利用凝缩性物质降低霜晶形成温度、增加霜层密度以减小热阻的特性，在普通换热器结构基础上增加喷醇抑霜单元，利用不同浓度凝缩性物质的凝固温度，根据换热器实际使用条件，在结霜工况下控制凝缩性物质的喷淋量，以达到抑制结霜的目的。本发明专利技术设计合理，结构紧凑，有效控制了低温高湿工况下换热器的结霜量，确保系统高效运转，具有效率高、成本低，操作安全使用方便等优点，适合航空航天等应用领域。

A Self-restraining Frost Heat Exchanger Using Condensable Material

The invention belongs to the refrigeration technology field, and relates to a self-restraining frost heat exchanger utilizing condensable material. The heat exchanger includes fins, heat exchanger tubes, side plates, roof, front cover plates, fans, atomizing nozzles, spray hoses, solenoid valves, plunger pumps, liquid storage tanks and water pans. The invention utilizes the characteristics of condensable substance to reduce frost crystal forming temperature and increase frost layer density to reduce thermal resistance, adds alcohol spraying and frost suppression unit on the basis of common heat exchanger structure, utilizes the solidification temperature of condensable substance with different concentration, and controls the spraying amount of condensable substance under frosting condition according to the actual use conditions of heat exchanger, so as to achieve the purpose of restraining frosting. The invention has reasonable design, compact structure, effective control of frosting amount of heat exchanger under low temperature and high humidity conditions, ensures efficient operation of the system, has the advantages of high efficiency, low cost, safe operation and convenient use, and is suitable for aerospace and other application fields.

【技术实现步骤摘要】
一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器
本专利技术属于制冷
，特别涉及一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器。
技术介绍
结霜现象广泛存在于空调制冷、冷冻冷藏、航空航天、低温储运、化工机械等各个领域。当湿空气遇到低于其露点温度的冷面时，湿空气中的水蒸气会凝结成水珠，当冷面温度低于水的三相点温度，就形成了霜。霜层会产生热阻，降低换热设备的运行效率；飞行器外表面结霜会扰乱气动外形、导致飞行隐患,严重时甚至导致飞行器失速而影响飞行安全；结霜也会影响低温冻干设备真空系统的形成，危害严重。目前在结霜控制问题上，广大学者提出多种方法。以电加热法、热气除霜法、反向循环法为代表的传统除霜方式，是在霜层形成后，通过外部能量加入达到除霜目的，这种方法无法从根本上抑制结霜，而且增加的额外能耗降低了系统效率；而通过材料表面亲疏水处理方式只能在结霜初期抑制霜晶形成，在使用上存在局限性。
技术实现思路
本专利技术旨在避免上述技术中存在的缺点和不足，提供一种设计合理、结构紧凑、运转高效的利用凝缩性物质的自抑霜换热器。本专利技术通过如下技术方案实现：一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器，主要由换热器单元和喷射抑霜单元组成；所述的换热器单元为管翅式换热器，主要由翅片1、换热管2、侧板3、顶板4、接水盘10、风扇11和前罩板12组成；两块侧板3、一块顶板4和一块前罩板12共同组成一个底部和后侧开口的框架结构，框架结构的底部固定在接水盘10上，后侧开口处作为进风侧；所述的翅片1竖直安装在进风侧，所述的换热管2水平安装在进风侧；所述的风扇11为吸风式风扇，安装在前罩板12的外侧，风扇11运转时，周围气流形成负压，湿空气混合凝缩性物质在压差作用下通过换热管2，实现管内外侧流体之间的换热；所述的喷射抑霜单元主要由雾化喷头5、喷淋软管6、柱塞泵7、电磁阀8和储液罐9组成；所述的雾化喷头5有多个，安装在进风侧的侧板3、顶板4和接水盘10上，雾化喷头5的数量根据换热器面积及喷头喷射半径设置；所述的储液罐9为全密封结构，安装在侧板3上，位于换热器的侧面；储液罐9的顶部设有液位报警器3-1、出液口a和注液口b，底部设有排液口c，侧面设有液位观察窗3-2，用于观察液位；所述的柱塞泵7与储液罐9相连，二者之间设有电磁阀8，所述的喷淋软管6的一端与柱塞泵7相连，另一端与雾化喷头5相连；所述的电磁阀8与出液口a相连，为常闭电磁阀，当换热器工作条件达到设定结霜工况时，电磁阀8开启，喷射抑霜单元启动，储液罐9中的凝缩性物质通过柱塞泵7引入喷淋软管6，然后到达雾化喷头5；雾化喷头5喷射凝缩性物质，凝缩性物质与空气中的水汽混合后经过换热器，起到抑制结霜的作用。所述的换热器单元，其形式包括但不仅限于管翅式换热器，还包括其他形式的风冷换热器。所述的凝缩性物质指在标准大气压下熔点比水低，常温下属于液体的物质，包括甲醇、乙醇、丁醇等醇类物质以及烃类、脂类、醛类、醚类物质。本专利技术的有益效果：1.本专利技术利用凝缩性物质降低霜晶形成温度、增加霜层密度以减小热阻的特性，在普通换热器结构基础上增加喷醇抑霜单元，利用不同浓度凝缩性物质的凝固温度，根据换热器实际使用条件，在结霜工况下控制凝缩性物质的喷淋量，以达到抑制结霜的目的。2.在环境工况达到结霜条件时，启动喷射抑霜单元，通过柱塞泵将储液罐里的凝缩性物质喷射到换热器进风侧，与湿空气里的水分混合，降低混合液的凝固温度，从而抑制换热器表面结霜。这种利用凝缩性物质的自抑霜换热器能够有效抑制霜晶形成，而且不增加额外能耗。3.本专利技术设计合理，结构紧凑，有效控制了低温高湿工况下换热器的结霜量，确保系统高效运转，具有效率高、成本低，操作安全使用方便等优点，适合航空航天等应用领域。附图说明图1为本专利技术所述利用凝缩性物质的自抑霜换热器结构主视图；图2为本专利技术所述利用凝缩性物质的自抑霜换热器结构俯视图；图3为本专利技术所述的储液罐结构示意图。图中：1翅片；2换热管；3侧板；4顶板；5雾化喷头；6喷淋软管；7柱塞泵；8电磁阀；9储液罐；10接水盘；11风扇；12前罩板；a出液口；b注液口；c排液口；3-1液位报警器；3-2液位观察窗。具体实施方式下面结合技术方案和附图进一步说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2和图3所示，本具体实施方式如下：一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器，包括翅片1、换热管2、侧板3、顶板4、雾化喷头5、喷淋软管6、柱塞泵7、电磁阀8、储液罐9、接水盘10、风扇11和前罩板12。所述的翅片1、换热管2、侧板3、顶板4、接水盘10、风扇11和前罩板12组成换热器单元；所述的雾化喷头5、喷淋软管6、柱塞泵7、电磁阀8和储液罐9组成喷射抑霜单元；所述的储液罐9为全密封结构，置于换热器侧面，通过钣金连接件与换热器单元相连，储液罐9顶部设有出液口a、注液口b和液位报警器3-1，底部设有排液口c，储液罐9侧面设有液位观察窗3-2；储液罐9能够根据工况自动供液，液位报警器3-1实时监测液位，液位较低时通过注液口b向罐内补充凝缩性物质；所述的电磁阀8与储液罐9的出液口a相连，为常闭电磁阀，当换热器工作条件达到设定结霜工况时，电磁阀8开启，喷射抑霜单元启动，储液罐9中的凝缩性物质通过柱塞泵7引入喷淋软管6到达雾化喷头5，喷射凝缩性物质与空气中的水汽混合；所述的雾化喷头5根据换热器的大小及喷头喷射半径设置若干个，分别固定在换热器侧板3、顶板4、接水盘10上，当换热器工作条件达到设定结霜工况，喷射抑霜单元启动，雾化喷头5喷射凝缩性物质，有效地起到抑霜作用。所述的换热器单元，其形式包括但不仅限于管翅式换热器，还包括其他形式的风冷换热器；所述的雾化喷头5固定在换热器进风侧，在结霜工况下凝缩性物质与空气混合后经过换热器；所述的凝缩性物质包括但不仅限于甲醇、乙醇、丁醇等醇类物质以及具有相似特性的烃类、脂类、醛类、醚类物质。本专利技术设计合理，结构紧凑，有效控制了低温高湿工况下换热器的结霜量，确保系统高效运转，而且具有效率高、成本低，操作安全使用方便等优点。喷射抑霜单元在设定结霜工况下，开启电磁阀8，通过柱塞泵7，将储液罐9内的凝缩性物质，经由喷淋软管6和雾化喷头5喷射在换热器进风侧，降低了混合液体的凝固温度，有效抑制了换热器表面霜晶的形成，同时凝缩性物质增加霜层密度，减小霜层厚度，降在一定程度上低换热器热阻。本专利技术通过实际测试取得较好的抑霜效果，经可视化抑霜观测及换热器性能测试表明，环境温度30℃，相对湿度60％，换热器迎面风速3.8m/s，管内侧载冷剂温度12℃条件下，混入一定比例的凝缩性物质，换热器压损降低20％，换热系数增加70％以上。在高风速下压力损失降低和换热系数增加的趋势更加明显。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器，其特征在于，主要由换热器单元和喷射抑霜单元组成；所述的换热器单元为管翅式换热器，主要由翅片(1)、换热管(2)、侧板(3)、顶板(4)、接水盘(10)、风扇(11)和前罩板(12)组成；两块侧板(3)、一块顶板(4)和一块前罩板(12)共同组成一个底部和后侧开口的框架结构，框架结构的底部固定在接水盘(10)上，后侧开口处作为进风侧；所述的翅片(1)竖直安装在进风侧，所述的换热管(2)水平安装在进风侧；所述的风扇(11)为吸风式风扇，安装在前罩板(12)的外侧，风扇(11)运转时，周围气流形成负压，湿空气混合凝缩性物质在压差的作用下通过换热管(2)，实现管内外侧流体之间的换热；所述的喷射抑霜单元主要由雾化喷头(5)、喷淋软管(6)、柱塞泵(7)、电磁阀(8)和储液罐(9)组成；所述的雾化喷头(5)有多个，安装在进风侧的侧板(3)、顶板(4)和接水盘(10)上，雾化喷头(5)的数量根据换热器面积及喷头喷射半径设置；所述的储液罐(9)为全密封结构，安装在侧板(3)上，位于换热器的侧面；储液罐(9)的顶部设有液位报警器(3‑1)、出液口(a)和注液口(b)，底部设有排液口(c)，侧面设有液位观察窗(3‑2)，用于观察液位；所述的柱塞泵(7)与储液罐(9)相连，二者之间设有电磁阀(8)，所述的喷淋软管(6)的一端与柱塞泵(7)相连，另一端与雾化喷头(5)相连；所述的电磁阀(8)与出液口(a)相连，为常闭电磁阀，当换热器工作条件达到设定结霜工况时，电磁阀(8)开启，喷射抑霜单元启动，储液罐(9)中的凝缩性物质通过柱塞泵(7)引入喷淋软管(6)，然后到达雾化喷头(5)；雾化喷头(5)喷射凝缩性物质，凝缩性物质与空气中的水汽混合后经过换热器，起到抑制结霜的作用。...

【技术特征摘要】
1.一种利用凝缩性物质的自抑霜换热器，其特征在于，主要由换热器单元和喷射抑霜单元组成；所述的换热器单元为管翅式换热器，主要由翅片(1)、换热管(2)、侧板(3)、顶板(4)、接水盘(10)、风扇(11)和前罩板(12)组成；两块侧板(3)、一块顶板(4)和一块前罩板(12)共同组成一个底部和后侧开口的框架结构，框架结构的底部固定在接水盘(10)上，后侧开口处作为进风侧；所述的翅片(1)竖直安装在进风侧，所述的换热管(2)水平安装在进风侧；所述的风扇(11)为吸风式风扇，安装在前罩板(12)的外侧，风扇(11)运转时，周围气流形成负压，湿空气混合凝缩性物质在压差的作用下通过换热管(2)，实现管内外侧流体之间的换热；所述的喷射抑霜单元主要由雾化喷头(5)、喷淋软管(6)、柱塞泵(7)、电磁阀(8)和储液罐(9)组成；所述的雾化喷头(5)有多个，安装在进风侧的侧板(3)、顶板(4)和接水盘(10)上，雾化喷头(5)的数量根据换热器面积及喷头喷射半径设置；所述的储液罐(9)为全密封结构，安装在侧板(3)上，位于换热器的侧面；储液罐(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦妍，穆建树，陈聪，董波，李维仲，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21