[發明專利]微通道與膜技術結合的蒸發冷卻裝置

有效

• 申請號: 201710243712.X
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107014012B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 呂靜;傅伊珺;賀培裕
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F25B39/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發明涉及一種微通道與膜技術結合的蒸發冷卻裝置，封閉箱外部連接循環水泵和輸水管；冷凝管和冷凝器，封閉箱內由一隔熱板分成上部干空間，下部濕空間，隔熱板上方放置一層納米多孔吸水薄膜，膜上等間距設置豎直微通道，豎直微通道上側與冷凝管連通，利用微通道毛細管壓力以及納米多孔薄膜的吸水性，在濕空間和干空間內分別對兩股空氣進行直接和間接蒸發冷卻，使其分別達到濕球溫度和露點溫度以滿足不同場合的環境空氣要求。本發明利用間接蒸發冷卻技術原理，通過使用干濕空間代替傳統露點冷卻中的干濕通道，結合微通道技術增大接觸面積以改善二次空氣的間接蒸發冷卻效果，旨在使用膜技術于微通道中，更好地改善露點蒸發冷卻技術的制冷效果。

技術領域

本發明屬于空氣調節技術領域，主要涉及一種微通到輔助薄膜露點蒸發冷卻裝置。

背景技術

如今，建設綠色建筑成為建筑行業轉型發展的重要途徑之一，合理利用天然冷源，以及空氣的低品味熱能，成為了空調領域節能和能源合理利用的兩個轉型突破口。因此，蒸發冷卻這一節能環保、可持續發展的新型制冷技術受到了國內外業界的廣泛關注。其以水作為制冷劑，將水分蒸發吸熱作為自然冷源代替傳統空調系統制冷機組的運行，使得設備具有以下優勢：

(1)成本低(初投資約為常規空調設備的1/2，價格低廉方便得到)；

(2)能耗低(不使用壓縮機，運行能耗約為常規空調設備的1/5)；

(3)空氣品質高，采用100％全新風運行。

蒸發冷卻根據流體與空氣的接觸方式，可以分為直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻。而基于該技術的露點蒸發冷卻技術是一種不使用壓縮機，將直接和間接蒸發冷卻通道相結合，通過空氣與水的直接和間接接觸，使空氣或水冷卻到濕球溫度以下、直至達到露點溫度的新型熱力循環。

典型露點蒸發冷卻裝置由干空氣通道和濕空氣通道組成,干空氣通道中的二次空氣濕度不變,且通道的中間有小氣孔，流經此處的二次空氣穿過氣孔流入濕空氣通道中,并與濕空氣通道中原有的一次空氣一起被絕熱加濕,自身溫度降低,再對干通道中的二次空氣進行等濕冷卻，使其接近露點溫度。

國外對于蒸發冷卻技術的研究，引進了一種新的膜技術概念，即利用薄膜吸水，與空氣接觸以增大換熱面積。主要方法有以下兩種：

1)利用納米微孔薄膜使蒸發過程中兩相分離。然而國外學者研究發現，在該方法中，液體自發地被吸入覆蓋了疏水性多孔膜的微通道中，并水蒸氣從薄膜的細孔中排出。由于相變是發生在膜下，因此就會產生額外的熱阻，削弱傳熱效果。

2)另一種利用汽化焓和自然分離兩相的方法是薄膜蒸發技術。使用，從而使得通過該薄液膜的整個傳熱效果顯著增強。然而在大區域內，需要很大的泵壓才能將液體壓入薄膜中。因此，為了是液體能自動流入薄膜中，通常使用納米芯吸來產生毛細管壓力，將液體吸入蒸發的薄膜區域。對此，前人的研究工作主要在于，例如蒸發從鈦柱陣列[]和氧化鋁多孔膜。

綜合考慮上述兩種方式的優劣性，需要一種新型露點蒸發冷卻裝置，該裝置將納米多孔薄膜與微通道技術相結合以實現薄膜蒸發冷卻。其基本原理即利用了薄膜中小孔所產生的毛細管壓力，及通過減小薄膜厚度來實現粘性損失的最小化。

發明內容

本發明提出一種微通道與膜技術結合的蒸發冷卻裝置，利微通道來實現在納米微孔薄膜中的蒸發冷卻，該裝置依靠納米微孔產生的毛細管壓力來驅動流體，并利用相變來吸收設備巨大的散熱量。與此同時，流經微通道和膜的粘性損失，以及穿過流體的整體熱電阻均達到了最小化。