[發明專利]一種利用凝縮性物質的自抑霜換熱器

在審

• 申請號: 201910003234.4
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109780757A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 秦妍;穆建樹;陳聰;董波;李維仲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F25B47/00;F28F19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 隋秀文;溫福雪

本發明屬于制冷技術領域，涉及一種利用凝縮性物質的自抑霜換熱器。該換熱器包括翅片、換熱管、側板、頂板、前罩板、風扇、霧化噴頭、噴淋軟管、電磁閥、柱塞泵、儲液罐和接水盤。本發明利用凝縮性物質降低霜晶形成溫度、增加霜層密度以減小熱阻的特性，在普通換熱器結構基礎上增加噴醇抑霜單元，利用不同濃度凝縮性物質的凝固溫度，根據換熱器實際使用條件，在結霜工況下控制凝縮性物質的噴淋量，以達到抑制結霜的目的。本發明設計合理，結構緊湊，有效控制了低溫高濕工況下換熱器的結霜量，確保系統高效運轉，具有效率高、成本低，操作安全使用方便等優點，適合航空航天等應用領域。

技術領域

本發明屬于制冷技術領域，特別涉及一種利用凝縮性物質的自抑霜換熱器。

背景技術

結霜現象廣泛存在于空調制冷、冷凍冷藏、航空航天、低溫儲運、化工機械等各個領域。當濕空氣遇到低于其露點溫度的冷面時，濕空氣中的水蒸氣會凝結成水珠，當冷面溫度低于水的三相點溫度，就形成了霜。霜層會產生熱阻，降低換熱設備的運行效率；飛行器外表面結霜會擾亂氣動外形、導致飛行隱患,嚴重時甚至導致飛行器失速而影響飛行安全；結霜也會影響低溫凍干設備真空系統的形成，危害嚴重。

目前在結霜控制問題上，廣大學者提出多種方法。以電加熱法、熱氣除霜法、反向循環法為代表的傳統除霜方式，是在霜層形成后，通過外部能量加入達到除霜目的，這種方法無法從根本上抑制結霜，而且增加的額外能耗降低了系統效率；而通過材料表面親疏水處理方式只能在結霜初期抑制霜晶形成，在使用上存在局限性。

發明內容

本發明旨在避免上述技術中存在的缺點和不足，提供一種設計合理、結構緊湊、運轉高效的利用凝縮性物質的自抑霜換熱器。

本發明通過如下技術方案實現：

一種利用凝縮性物質的自抑霜換熱器，主要由換熱器單元和噴射抑霜單元組成；

所述的換熱器單元為管翅式換熱器，主要由翅片1、換熱管2、側板3、頂板4、接水盤10、風扇11和前罩板12組成；兩塊側板3、一塊頂板4和一塊前罩板12共同組成一個底部和后側開口的框架結構，框架結構的底部固定在接水盤10上，后側開口處作為進風側；所述的翅片1豎直安裝在進風側，所述的換熱管2水平安裝在進風側；所述的風扇11為吸風式風扇，安裝在前罩板12的外側，風扇11運轉時，周圍氣流形成負壓，濕空氣混合凝縮性物質在壓差作用下通過換熱管2，實現管內外側流體之間的換熱；

所述的噴射抑霜單元主要由霧化噴頭5、噴淋軟管6、柱塞泵7、電磁閥8和儲液罐9組成；所述的霧化噴頭5有多個，安裝在進風側的側板3、頂板4和接水盤10上，霧化噴頭5的數量根據換熱器面積及噴頭噴射半徑設置；所述的儲液罐9為全密封結構，安裝在側板3上，位于換熱器的側面；儲液罐9的頂部設有液位報警器3-1、出液口a和注液口b，底部設有排液口c，側面設有液位觀察窗3-2，用于觀察液位；所述的柱塞泵7與儲液罐9相連，二者之間設有電磁閥8，所述的噴淋軟管6的一端與柱塞泵7相連，另一端與霧化噴頭5相連；

所述的電磁閥8與出液口a相連，為常閉電磁閥，當換熱器工作條件達到設定結霜工況時，電磁閥8開啟，噴射抑霜單元啟動，儲液罐9中的凝縮性物質通過柱塞泵7引入噴淋軟管6，然后到達霧化噴頭5；霧化噴頭5噴射凝縮性物質，凝縮性物質與空氣中的水汽混合后經過換熱器，起到抑制結霜的作用。

所述的換熱器單元，其形式包括但不僅限于管翅式換熱器，還包括其他形式的風冷換熱器。

所述的凝縮性物質指在標準大氣壓下熔點比水低，常溫下屬于液體的物質，包括甲醇、乙醇、丁醇等醇類物質以及烴類、脂類、醛類、醚類物質。

本發明的有益效果：

1.本發明利用凝縮性物質降低霜晶形成溫度、增加霜層密度以減小熱阻的特性，在普通換熱器結構基礎上增加噴醇抑霜單元，利用不同濃度凝縮性物質的凝固溫度，根據換熱器實際使用條件，在結霜工況下控制凝縮性物質的噴淋量，以達到抑制結霜的目的。