一种间壁式换热器及应用的制作方法

1.本技术属于冷却技术领域，特别是涉及一种间壁式换热器及应用。


背景技术：

2.换热器作为将热流体的部分能量传递给冷流体的设备，被广泛应用于化工、石油、能源动力和机械设备等领域。换热器既可以是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可以是某一工艺设备的组成部件，如余热回收系统、空气分离系统中都有换热器的身影。板式换热器具有传热系数高、耐温承压能力强、占地面积小、能实现多种介质换热等优点，已成为现代工业中有效使用能源和节约能源的关键设备。
3.现有的板式换热器大多为间壁式换热器，只能进行热量交换而不能进行物质交换。对于热阻较大的气
‑
气换热的场景，必须保证较大的传热温差。
4.现有的板式换热器存在冷却不均匀、温差大、冷却效果仍然较差等问题。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.基于现有的板式换热器存在冷却不均匀、温差大、冷却效果仍然较差的问题，本技术提供了一种间壁式换热器及应用。
7.2.技术方案
8.为了达到上述的目的，本技术提供了一种间壁式换热器，包括第一换热板和第二换热板，所述第一换热板与所述第二换热板之间设置有若干第一空气通道和若干第二空气通道，所述第一空气通道与所述第二通气通道依次层叠，所述第一空气通道与所述第二通气通道错流布置；所述第一空气通道两端设置有过滤网，所述第二空气通道两端设置有过滤网。
9.本技术提供的另一种实施方式为：所述第二空气通道之间设置有微通道。
10.本技术提供的另一种实施方式为：所述微通道为水力半径很小的等截面通道或水力半径很小的非等截面通道；所述微通道与喷嘴连接，所述喷嘴倾斜设置。
11.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一换热板与所述第二换热板之间设置有若干肋板，所述肋板上设置有所述喷嘴。
12.本技术提供的另一种实施方式为：所述微通道为冷却介质通道。
13.本技术提供的另一种实施方式为：所述间壁式换热器与水泵连接。
14.本技术提供的另一种实施方式为：所述喷嘴包括喷嘴孔。
15.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一空气通道为一次空气通道，所述一次空气通道用于热量交换，所述第二空气通道为二次空气通道，所述二次空气通道用于热质交换。
16.本技术提供的另一种实施方式为：所述间壁式换热器采用塑料材质制备；所述间壁式换热器采用3d打印技术制备。
17.本技术还提供一种间壁式换热器的应用，将所述的间壁式换热器应用于电子器件冷却。
18.3.有益效果
19.与现有技术相比，本技术提供的间壁式换热器及应用的有益效果在于：
20.本技术提供的间壁式换热器，结合间接蒸发冷却技术，提出一种紧凑式热质交换器，具有传热系数高、传热温差小、换热效果好的优点。
21.本技术提供的间壁式换热器，为一种结构紧凑、传热系数高、传热温差小、换热效果好的微通道型间接蒸发冷却换热器。
22.本技术提供的间壁式换热器，温度均匀性好、冷却效果好、温差小。
23.本技术提供的间壁式换热器，喷嘴喷出的水在第二空气通道内蒸发，通过热质交换增强了换热效果，有效的克服了传统的板式换热器对于空气等湿降温效果不理想的缺点。
24.本技术提供的间壁式换热器，气流将未雾化的部分水引流在换热板上形成水膜，通过水膜蒸发强化换热。喷嘴喷雾及所造成的横向射流出尽二次空气扰动，进一步强化换热。
25.本技术提供的间壁式换热器，该换热器可以将一次空气很好的等湿降温，与现有的传统换热器相比，具有传热系数高、传热温差小、无焊接界面、材料对流体无污染等特点。
26.本技术提供的间壁式换热器，由于所采用的加工技术是3d打印，有效的克服了机加工无法实现微尺度复杂结构的缺点，可以广泛的利用在生活中的各个领域。
附图说明
27.图1是本技术的间壁式换热器的总体组成结构示意图；
28.图2是本技术的间壁式换热器流道的组成结构示意图；
29.图3是本技术的间壁式换热器部分截面示意图；
30.图4是本技术的间壁式换热器部分截面第二示意图。
具体实施方式
31.在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
32.参见图1～4，本技术提供一种间壁式换热器，包括第一换热板和第二换热板，所述第一换热板与所述第二换热板之间设置有若干第一空气通道1和若干第二空气通道2，所述第一空气通道1与所述第二通气通道2依次层叠，所述第一空气通道1与所述第二通气通道2错流布置，构成换热器主要通道；所述第一空气通道1两端设置有过滤网，所述第二空气通道2两端设置有过滤网。
33.这里的过滤网可以将流体中的杂质进行过滤。
34.间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种独特等湿降温方式，其基本原理是：利用直接蒸发冷却后的空气(称为二次空气)和水，通过换热器与室外空气进行热交换，实现新风(称
为一次空气)冷却。由于一次空气不与水直接接触，其含湿量保持不变，是一个等湿降温过程。与常规间壁板式换热器相比，采用间接蒸发冷却技术，可以实现小温差传热，在炎热干燥地区可节能80％～90％，在炎热潮湿地区可节能20％～25％，在中等湿度地区可节能40％，从而大大降低空调制冷能耗，提高了传热效率。
35.进一步地，所述第二空气通道2之间设置有微通道3。肋板与肋板之间为通水的微通道3。
36.进一步地，所述微通道3为水力半径很小的等截面通道或水力半径很小的非等截面通道；依据换热板两侧热质交换平衡和性能优化的原则分布在板间。所述微通道3与喷嘴连接，所述喷嘴倾斜设置。
37.进一步地，所述第一换热板与所述第二换热板之间设置有若干肋板，所述肋板上设置有所述喷嘴。
38.上板、下板以及板间的换热表面交错构成一次空气通道及二次空气通道；肋板与肋板之间为通水的微通道，肋板两侧面开有喷嘴。
39.进一步地，所述微通道为冷却介质通道。
40.进一步地，所述间壁式换热器与水泵连接。
41.进一步地，所述喷嘴包括喷嘴孔。
42.进一步地，所述第一空气通道为一次空气通道，所述一次空气通道用于热量交换，所述第二空气通道为二次空气通道，所述二次空气通道用于热质交换。
43.进一步地，所述间壁式换热器采用塑料材质制备；所述间壁式换热器采用3d打印技术制备。
44.采用塑料作为加工材料，由于换热板的导热热阻相对于板表面的对流换热热阻可以忽略不计，因此相较于金属，采取塑料作为加工材料，具有重量轻、耐腐蚀、易加工、成本低的特点。由于该换热器的尺寸相比于传统的换热器较小，同时换热器内部具有很多微尺度结构，因此采用3d打印技术加工，能更好的发挥该技术的技术优势。
45.可采用3d打印技术，能更好的发挥加工复杂小尺寸结构的特点。3d打印技术是近年来兴起的一种新兴技术，其基于分层制造思想，用可融化的粉末将solidworks或cad模型转换为零件，可以选择整体式打印或分体式打印，可解决机械加工工艺无法加工微小复杂结构的问题。同时，由于没有焊接应力，产品寿命大大提高。利用3d打印技术不仅可以实现传统的间壁式换热器，还可以实现微细复杂结构的整体成型微尺度结构。因此，3d打印技术，可以很好的实现本技术的微通道型间接蒸发冷却塑料换热器，并充分发挥其结构特点。
46.一种间壁式换热器的应用，将所述的间壁式换热器应用于电子器件冷却。
47.实施例
48.图1为本技术所述一种微通道型间接蒸发冷却塑料换热器的总体组成结构示意图。图2为本技术所述换热器流道的组成结构示意图。图3为本技术所述换热板与板间肋的组成结构的部分截面示意图。图4为本技术所述换热板、换热微通道、肋间流道及喷嘴的组成结构的部分截面示意图。如图1～4所示，本技术所述一种微通道型间接蒸发冷却塑料换热器包括：一次空气通道即第一空气通道1，二次空气通道即第二空气通道2，用于间接蒸发冷却介质—水的微通道3，以及用于喷水的喷嘴，用于形成水的微通道及支撑板的肋和形成换热通道的上下板。一次空气通道1和二次空气通道2为板与板之间的通道。换热器的每一
层有若干通道，由肋分隔。肋中通水的微通道3为半径很小的非等截面通道，依据换热板两侧热质平衡的原则，分布在板间。所述喷嘴将微通道中水雾化喷出。
49.所述微通道3中的水，经过换热器外的水泵增压，充满整个通道，并通过喷嘴喷射到二次空气通道2中。在二次空气经过二次空气通道2时，会使喷嘴喷射出的水部分蒸发。同时由于喷嘴喷出的流体流向是与二次空气垂直的，因此可以增强二次空气的横向扰动，强化换热。未蒸发的水会在换热板上形成液膜，在后续的蒸发时继续加强换热，从而实现一次空气的深度冷却。由于一次空气不与水直接接触，其含湿量保持不变，一次空气的状态变化过程是一个等湿降温过程。利用上述原理与本技术，可以在保持一次空气湿度不变的前提下大幅降低一次空气的温度。
50.本技术中，肋中通水的微通道为水力半径很小的等截面或非等截面通道，依据换热板两侧热质交换平衡和性能优化的原则分布在板间。通道截面积和布置方案可根据通道内水的流速，喷雾效果和补充蒸发水分的多因素综合考虑，以更好的利用间接蒸发冷却这一原理。
51.本技术中，喷嘴结构应有利于水形成喷雾，加强对二次空气的横向扰动，同时还应便于3d打印且避免流动过程中水的堵塞。
52.本技术中，开在突起肋板侧边的喷嘴孔还起到了其他重要作用：对于无喷水的一次空气通道，开孔可以破坏边界层，增加流体湍流程度，从而强化传热过程；开孔可以使肋两侧的流体通过均压从而分配均匀。
53.本技术中，所述肋板也起到了重要作用：一方面，肋板对于一次空气通道1和二次空气通道2起到了支撑作用；另一方面，肋板间构成的微通道的承载体成为水流动的载体。
54.采用3d打印技术可以有效避免机加工无法加工微细复杂零件的缺点，而且可以根据需要，自由选择换热器整体式加工或分体式加工。
55.由于换热器的换热表面(板)的厚度很薄，因此板的导热相对于气体与壁面的换热，即换热薄板的导热热阻相对于板表面的对流换热热阻可以忽略不计，因此可以采取塑料作为加工材料，具有重量轻、耐腐蚀、易加工、对流体无污染、成本低的特点。
56.总之，本技术所述一种微通道型间接蒸发冷却塑料换热器本由3d打印技术加工而成，具有使用方便、传热系数高、传热温差小、对所冷却空气无污染、节能环保等特点。本技术采用塑料作为加工材料，由于换热板的导热热阻相对于板表面的对流换热热阻可以忽略不计，因此相较于金属，采取塑料作为加工材料，具有重量轻、耐腐蚀、易加工、成本低的特点。由于该换热器的尺寸相比于传统的换热器较小，同时换热器内部具有很多微尺度结构，因此采用3d打印技术加工，能更好的发挥该技术的技术优势。
57.本技术具有的优点包括：该换热器是基于间接蒸发冷却技术设计的，喷嘴喷出的水在二次空气通道内蒸发，通过热质交换增强了换热效果，有效的克服了传统的板式换热器对于空气等湿降温效果不理想的缺点。同时，气流将未雾化的部分水引流在换热板上形成水膜，通过水膜蒸发强化换热。喷嘴喷雾及所造成的横向射流出尽二次空气扰动，进一步强化换热。该换热器可以将一次空气很好的等湿降温，与现有的传统换热器相比，具有传热系数高、传热温差小、无焊接界面、材料对流体无污染等特点。同时，由于所采用的加工技术是3d打印，有效的克服了机加工无法实现微尺度复杂结构的缺点，可以广泛的利用在生活中的各个领域。
58.尽管在上文中参考特定的实施例对本技术进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本技术公开的原理和范围内，可以针对本技术公开的配置和细节做出许多修改。本技术的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。