專利名稱：板式脈動熱管新風回熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能量回收裝置，具體涉及一種用于空調系統的板式脈動熱管新風回熱器，屬于熱能技術領域。
背景技術：
隨著我國空調應用的逐年增加并普及，如何處理好空調系統對傳統能源的急劇需求與能源危機之間的關系，可以說是當前乃至以后空調行業發展中亟待解決的問題。在空調系統運行過程中，新風能耗所占比例約為259Γ30%，然而空調系統的排風所帶走的冷量或熱量往往被人們忽視以致未被利用而白白浪費掉。因而，加大對這部分能量的利用，對能源 需求的緩解和促進空調行業的發展將起到一定的推動作用。由此新風換熱器便應運而生，據資料統計，在室內、外新風換熱裝置中，國際目前上流行的是傳統的板式和輪轉式能量回收裝置，雖然其具有的換熱效率并不低，但當大氣環境不理想時，這些裝置常存在著易堵塞、新舊風交叉污染、不易維修、壽命短、發生泄漏時不好處理等缺陷。為了能較好地克服傳統換熱器的缺點，對于熱管式換熱器的研究與應用便被人們提上了議程。這是由熱管本身的性能特點而決定的首先，熱管具有很強的導熱能力，與銀、銅、鋁等金屬相比，單位質量的熱管可以傳遞幾個數量級的熱量；其次，熱管的熱響應快、啟動所需的時間短，以及在較小的冷熱氣流溫差驅動下即可進行換熱。此外，以熱管為傳熱單元的熱管換熱器與常規換熱器相比，其獨特的優勢主要表現為傳熱效率高，熱管換熱器是以熱管為傳熱單元，因而具有很高的導熱能力，能實現較好的傳熱效果；熱管內部是基于相變原理工作，因而熱管換熱器的熱響應快、傳熱量大、啟動時間短；熱管的熱力循環是在一個獨立元件中完成，因而沒有附加外部力；等溫性能好，管壁溫度可調；熱管換熱器的體積小、重量輕。然而普通的熱管換熱器都存在一定的局限性，如重力式熱管、分離式熱管都要求冷凝段的安裝位置要高于蒸發段，而毛細熱管雖然能夠解決對于安裝位置的要求，但是卻具有結構復雜、成本較高的缺點。經過對現有技術的檢索發現，中國專利申請號01113028.8，發明名稱為回熱型水平熱管空調換氣裝置。該技術主要由水平熱管、同軸雙翼通風機、新風過濾層等組成，橫流風機從進氣換熱室中引鳳，離心風機向排氣換熱室中鼓風，從而熱管左右兩側的空氣逆向流動。整個裝置結構緊湊，換熱效果好。但是該裝置存在有換熱面積小、流通阻力大且無法換向的不足。中國專利申請號=03129533. 9，發明名稱為熱管式中央空調空氣熱回收裝置。該專利主要包括熱管換熱器、冷空氣換熱腔體、熱空氣換熱腔體、若干風閥和若干風口接頭等，該裝置沒有運動部件，不消耗任何額外能量，適應性強，維護方便。但是該裝置具有結構復雜，制造難度大，換向裝置容易漏氣而形成新舊風交替污染的缺陷
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種板式脈動熱管新風回熱器，其采用脈動熱管原理換熱，不僅體積小、重量輕、熱響應快，而且換熱效率高、換熱量大，此外，運行不受重力場的影響，用于空調系統的新風換熱系統內可以避免一般熱管換熱器在換季時需換向的問題；本發明還提供一種板式脈動熱管新風回熱器中板式脈動熱管換熱板的制造方法。本發明是通過如下技術方案實現的一種板式脈動熱管新風回熱器，其由換熱器殼體、隔板和板式脈動熱管換熱板組構成，其中，換熱器殼體為一前后開口的“口 ”字形空心殼體，其左右兩內壁上對稱地設有多條水平的側壁插槽，隔板直立于換熱器殼體的正中央并將該換熱器殼體的內腔分割為左右兩部分，該隔板上開設有位置與換熱器殼體的側壁插槽對應的多個長方形通孔，板式脈動熱管換熱板組包括若干板式脈動熱管換熱板，該板式脈動熱管換熱板穿過隔板的長方形通孔，并且兩端分別插入換熱器殼體左右內壁上的側壁插槽中。所述的板式脈動熱管換熱板為矩形，其包括傳熱翅片、脈動熱管管路和入口管路， 其中，脈動熱管管路和入口管路設置于傳熱翅片的內層中，其內部填充有工質液體，脈動熱管管路由多條直管路和多條半圓環管路首尾相接而成，入口管路位于傳熱翅片的邊緣且與脈動熱管管路相接。所述的工質液體為氨、丙酮、制冷劑R11、制冷劑R21或制冷劑R113。所述的脈動熱管管路和入口管路的通道截面為直徑為Icm以下的圓形或短軸為Icm以下的橢圓形。所述的換熱器殼體由不銹鋼制成，所述的隔板由聚苯乙烯擠塑式保溫板制成，所述的板式脈動熱管換熱板由鋁板制成。本發明的又一技術方案如下一種上述板式脈動熱管換熱板的制造方法，其采用吹脹法工藝，步驟如下I)對矩形鋁板的表面進行化學處理第一步，除去油垢，第二步，進行堿腐蝕，第三步，形成酸上膜，第四步，熱水封閉；2)在鋁板上用阻焊劑印刷出脈動熱管管路和入口管路的圖樣，并將之烘干；3)壓合鋁板并吹脹管路第一步，將兩印有管路圖樣的鋁板對合并沿邊點焊，第二步，對鋁板先后進行熱軋、冷精軋和退火，第三步，將對合的鋁板置于高壓閉合的型腔模中并采用高壓氣體由入口向內吹脹，在兩對合的鋁板之間形成脈動熱管管路和入口管路；4)通過入口管路對脈動熱管管路抽真空并注入工質液體；5)封口將入口管路壓扁后焊接封死。所述的步驟2)中阻焊劑的成分為石墨粉、ZnO2、甘油、水玻璃、面漿以及水。所述的步驟2)中脈動熱管管路和入口管路圖樣的管線寬度為Icm以下。所述的步驟3)第三步中型腔模置于500t油壓機上下臺面之間，高壓氣體的吹脹壓力為 70 80kg · f/cm2。所述的步驟4)中工質液體的注入量占脈動熱管管路容積的40°/Γ60%，該工質液體為氨、丙酮、制冷劑R11、制冷劑R21或制冷劑R113。本發明所述的板式脈動熱管新風回熱器的工作原理為處于換熱器殼體中心的隔板將板式脈動熱管換熱板組隔為左右兩個部分，使板式脈動熱管換熱板組同時處于回熱器的新風風道和出風風道中，其左半部分位于新風風道中，右半部分位于出風風道中，新風風道與出風風道由于隔板的隔離，不會產生新風與出風相混串的現象。板式脈動熱管新風回熱器中的工質液體在脈動熱管管路內形成氣泡柱和液柱，該氣泡柱與液柱間隔布置并呈隨機分布的狀態。在蒸發端，工質液體吸熱產生氣泡并迅速膨脹和升壓，推動工質液體流向低溫的冷卻端；在冷卻端，氣泡冷卻收縮并破裂，壓力下降；這樣由于蒸發端與冷卻端兩端之間存在壓力差以及脈動熱管管路相鄰平行管路之間存在的壓力不平衡，使得工質液體在蒸發端和冷卻端之間振蕩流動，從而實現熱量的傳遞，從而溫度高的風就會通過板式脈動熱管換熱板組將熱量傳給溫度低的風。夏季室內排風溫度較低，外來的新風溫度較高，當排出室內溫度較低的空氣的時候，進入室內的新風在通過板式脈動熱管新風回熱器時因熱交換而降低溫度，這樣就減少了室內空調的制冷用電量，從而達到節能效果。冬季室內排風溫度較高，外來的新風溫度較低，當排出室內溫度較高的空氣的時候，進入室內的新風在通過板式脈動熱管新風回熱器時因熱交換而升高溫度，這樣同樣減少了室內空調或加熱器的加熱用電量，從而達到節能效果。本發明所述的板式脈動熱管新風回熱器，除具有一般熱管換熱器的優點外，其在 微(無)重力場、反重力場等場合下能運行良好；此外，將其應用于空調系統的新風換熱系統，還能避免一般熱管換熱器在換季需換向的問題。與現有熱管換熱器相比，本發明能夠達到以下有益效果I.采用脈動熱管原理換熱，其內部無需吸液芯材料，因此熱響應快、體積小、重量輕，同時基本不受重力場的影響，因而在微(無)重力場、反重力場等場合下也能夠良好運行。2.由于板式脈動熱管換熱板的脈動熱管管路和傳熱翅片通過吹脹法形成一體化結構，因此增大了板式脈動熱管換熱板的蒸發段和冷卻端的傳熱面積，同時也增大了與風的傳熱面積；多片板式脈動熱管換熱板層疊之后，板片上突起的脈動熱管管路，形成了風從兩板式脈動熱管換熱板之間流過時的擾流結構，使得風的邊界層更薄、傳熱效率更高，從而使所述板式脈動熱管新風回熱器換熱效率更高、換熱量更大。3.當本發明應用于空調系統的新風換熱系統時，其安裝不受熱風風道和冷風風道位置的限制，從而避免了一般熱管換熱器在換季需換向的問題。4.本發明的新風風道與出風風道由于隔板的隔離，不會產生新風與出風相混串的現象，避免了新舊風交替污染的問題。
圖I為本發明的立體視圖。圖2為本發明內部結構的立體視圖。圖3為板式脈動熱管換熱板的正視圖。圖4為圖3的A-A剖面圖。圖5為隔板的正視圖。圖6為換熱器殼體的立體視圖。圖7為換熱器殼體的正視圖。圖中，
I板式脈動熱管換熱板組，2隔板，3換熱器殼體，4板式脈動熱管換熱板，5脈動熱管管路，6直管路，7半圓環管路，8入口管路，9長方形通孔，10側壁插槽，11傳熱翅片。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例以本發明的技術方案為前提下給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。請結合參閱圖I和圖2，圖示板式脈動熱管新風回熱器由板式脈動熱管換熱板組
I、隔板2和換熱器殼體3構成，其中，隔板2處于整個回熱器的正中央，板式脈動熱管換熱板組I穿插通過隔板2，并與之一起整體插入換熱器殼體3中。
所述的換熱器殼體3由不銹鋼制成，請結合參閱圖6和圖7，其是一個“口”字形的空心殼體，前后開口，并且左右兩內壁上對稱地設有多條水平的側壁插槽10，這些側壁插槽10用以插置板式脈動熱管換熱板組1，起到固定板式脈動熱管換熱板組I的作用。所述的隔板2是一塊矩形聚苯乙烯擠塑式保溫板，請參閱圖5，該隔板2直立于換熱器殼體3的正中央并將該換熱器殼體3的內腔分割為左右兩部分，所述的隔板2上沿垂直方向開設有一系列平行排列的水平的長方形通孔9，該多個長方形通孔9的位置與換熱器殼體3的多條側壁插槽10相對應，使之正好可以插入板式脈動熱管換熱板組I。該聚苯乙烯擠塑式保溫板的內部為獨立的密閉式氣泡結構，其具有高抗壓、不吸水、防潮、不透氣、輕質、使用壽命長和導熱系數低的特點。所述的板式脈動熱管換熱板組I包括若干張板式脈動熱管換熱板4，該板式脈動熱管換熱板4穿過隔板2的長方形通孔9，并且兩端分別插入換熱器殼體3左右內壁上的側壁插槽10中，該側壁插槽10對板式脈動熱管換熱板4起到固定作用。請參閱圖3，所述的板式脈動熱管換熱板4為矩形，由鋁板制成，其包括傳熱翅片
II、脈動熱管管路5和入口管路8。所述脈動熱管管路5和入口管路8設置于傳熱翅片11的內層中，其內部填充有工質液體，該工質液體為氨、丙酮、制冷劑RH、制冷劑R21或制冷劑R113。所述脈動熱管管路5由多條直管路6和多條半圓環管路7首尾相接而成，所述入口管路8位于傳熱翅片4的邊緣，并且與脈動熱管管路5相接，請參閱圖4，所述的脈動熱管管路5和入口管路8的通道截面為直徑為Icm以下的圓形或者短軸為Icm以下的橢圓形。本發明所述的板式脈動熱管新風回熱器的板式脈動熱管換熱板是采用吹脹法工藝制造的，其制造工藝步驟為1)對矩形鋁板的表面進行化學處理；2)在鋁板上用阻焊劑印刷出脈動熱管管路和入口管路的圖樣，并將之烘干；3)壓合鋁板并吹脹管路；4)通過入口管路對脈動熱管管路抽真空并注入工質液體；5)封口。所述步驟I)的具體內容為第一步，除去油垢用2(T40g/L的Na3PO4, 2(T45g/L的Na2CO3及水混合配制成酸鹽，將矩形鋁板置于溫度為75°C的該酸鹽中8min，撈出后用清水漂洗；第二步，進行堿腐蝕，以除去矩形鋁板表面的氧化膜、雜質等，使矩形鋁板表面形成淺表性粗糙度將除油后的鋁板置于80°C、120g/L的NaOH溶液中15秒，然后撈出用清水漂洗；第三步，形成酸上膜將經第二步處理的鋁板在硫酸與鹽酸混合配制的酸溶液中浸泡10秒，然后撈出用清水漂洗，使鋁板表面無殘留堿液，并生成一層微薄的保護膜，以防止鋁板在空氣中生成自然氧化膜；第四步，熱水封閉用9(noo°c的沸水浸泡上述鋁板，使矩形鋁板表面的保護膜增加強度及耐腐蝕性。所述步驟2)的具體內容為將脈動熱管管路5和入口管路8的圖樣用阻焊劑印刷在鋁板上，該阻焊劑的成分為石墨粉、ZnO2、甘油、水玻璃、面漿以及適量的水，其中ZnO2的作用是在鋁板復合軋制時將石墨粉均勻延伸。由于計劃成型的脈動熱管管路5和入口管路8的通道截面為直徑為Icm以下的圓形或者短軸為Icm以下的橢圓形，所以脈動熱管管路5和入口管路8圖樣的管線寬度為Icm以下。管線圖樣具體為沿矩形鋁板長邊平行分布若干條直管線，直管線的兩端為多個以相鄰平行直管線內間距為內直徑，以相鄰平行直管線的外間距為外直徑的半圓環管線，并且一端的半圓環管線的數量正好比另外一端的半圓環管線的數量多一個，即處于矩形鋁板短邊兩端的兩條平行直管線只有一端連接了半圓環管線，將這兩條平行直管線的另一端用一條直管線連接起來，并在該直管線的中心，向矩形鋁板的邊緣延伸出一條入口管線。然后將印制好圖樣的矩形鋁板在350°C烘干爐內烘干40mino
所述步驟3)的具體內容為第一步，用兩塊印有管路圖樣的鋁板對齊復合并沿邊緣進行點焊；第二步，復合點焊后的鋁板在加熱爐內500°C加熱40min，然后在熱軋機上熱軋二道次，在精軋機上冷軋7、道次，將冷精軋后的鋁板在退火爐中退火，退火溫度為30(T35(TC，保溫5h;第三步，將對合的鋁板置于剛性較好的型腔模中，并且該型腔模置于500t油壓機上下臺面之間固定，當油壓機高壓閉合后,采用高壓氣體由吹脹入口向內吹脹，其高壓氣體的吹脹壓力為7(T80kg · f/cm2，從而兩塊復合鋁板內就被高壓氣體依照管路圖樣吹脹出了脈動熱管管路5和入口管路8，未被吹脹的部位形成了板式脈動熱管換熱板4的傳熱翅片11，吹脹口預留下一步使用。所述步驟4)的具體內容為用帶有抽真空和充液功能的系統將抽真空和充液嘴插入吹脹口，抽真空和充液嘴的外套為橡膠材質,可以很好地密封吹脹口，進而進行抽真空工序，將脈動熱管管路5和入口管路8抽為真空后，關閉抽真空閥，開啟充液閥，通過入口管路8向脈動熱管管路5注入占脈動熱管管路5容積409Γ60%的工質液體，該工質液體可以為氨、丙酮、制冷劑R11、制冷劑R21或制冷劑R113等。所述步驟5)的具體內容為油壓機上下臺面帶動壓模對入口管路8施加200kPa的壓緊力將之壓扁，在外力壓緊的狀態下，用點阻焊電極將吹脹入口焊接封死。本發明除具有一般熱管換熱器的優點外，由于其內部無需吸液芯材料，且運行基本不受重力場的影響，因此能夠在微(無)重力場、反重力場等場合下良好運行；脈動熱管管路5和傳熱翅片11為一體化加工而成，增大了脈動熱管管路5的蒸發段和冷卻段的傳熱面積，同時也增大了與風的傳熱面積，換熱效率更高，換熱量更大。疊加后板式脈動熱管換熱板4上突起的脈動熱管管路5，形成了風從兩板式脈動熱管換熱板4之間流過時的擾流結構，使得風的邊界層更薄，傳熱效率更高。此外，本發明應用于空調系統的新風換熱系統后，還避免了一般熱管換熱器在換季需換向的問題。
權利要求
1.一種板式脈動熱管新風回熱器，其特征在于所述板式脈動熱管新風回熱器由換熱器殼體、隔板和板式脈動熱管換熱板組構成，其中，換熱器殼體為一前后開口的“ 口 ”字形空心殼體，其左右兩內壁上對稱地設有多條水平的側壁插槽，隔板直立于換熱器殼體的正中央并將該換熱器殼體的內腔分割為左右兩部分，該隔板上開設有位置與換熱器殼體的側壁插槽對應的多個長方形通孔，板式脈動熱管換熱板組包括若干板式脈動熱管換熱板，該板式脈動熱管換熱板穿過隔板的長方形通孔，并且兩端分別插入換熱器殼體左右內壁上的側壁插槽中。
2.根據權利要求I所述的板式脈動熱管新風回熱器，其特征在于所述的板式脈動熱管換熱板為矩形，其包括傳熱翅片、脈動熱管管路和入口管路，其中，脈動熱管管路和入口管路設置于傳熱翅片的內層中，其內部填充有工質液體，脈動熱管管路由多條直管路和多條半圓環管路首尾相接而成，入口管路位于傳熱翅片的邊緣且與脈動熱管管路相接。
3.根據權利要求2所述的板式脈動熱管新風回熱器，其特征在于所述的工質液體為氨、丙酮、制冷劑RH、制冷劑R21或制冷劑R113。
4.根據權利要求2所述的板式脈動熱管新風回熱器，其特征在于所述的脈動熱管管路和入口管路的通道截面為直徑為Icm以下的圓形或短軸為Icm以下的橢圓形。
5.根據權利要求I或2所述的板式脈動熱管換熱板組，其特征在于所述的換熱器殼體由不銹鋼制成，所述的隔板由聚苯乙烯擠塑式保溫板制成，所述的板式脈動熱管換熱板由鋁板制成。
6.一種權利要求2中所述的板式脈動熱管換熱板的制造方法，其特征在于采用吹脹法工藝，其步驟如下 1)對矩形鋁板的表面進行化學處理第一步，除去油垢，第二步，進行堿腐蝕，第三步，形成酸上膜，第四步，熱水封閉； 2)在鋁板上用阻焊劑印刷出脈動熱管管路和入口管路的圖樣，并將之烘干； 3)壓合鋁板并吹脹管路第一步，將兩印有管路圖樣的鋁板對合并沿邊點焊，第二步，對鋁板先后進行熱軋、冷精軋和退火，第三步，將對合的鋁板置于高壓閉合的型腔模中并采用高壓氣體由入口向內吹脹，在兩對合的鋁板之間形成脈動熱管管路和入口管路； 4)通過入口管路對脈動熱管管路抽真空并注入工質液體； 5)封口將入口管路壓扁后焊接封死。
7.根據權利要求6所述的板式脈動熱管換熱板的制造方法，其特征在于所述的步驟2)中阻焊劑的成分為石墨粉、ZnO2、甘油、水玻璃、面漿以及水。
8.根據權利要求6所述的板式脈動熱管換熱板的制造方法，其特征在于所述的步驟2)中脈動熱管管路和入口管路圖樣的管線寬度為Icm以下。
9.根據權利要求6所述的板式脈動熱管換熱板的制造方法，其特征在于所述的步驟3)第三步中型腔模置于500t油壓機上下臺面之間，高壓氣體的吹脹壓力為70 80kg· 72cm ο
10.根據權利要求6所述的板式脈動熱管換熱板的制造方法，其特征在于所述的步驟4)中工質液體的注入量占脈動熱管管路容積的40% 60%，該工質液體為氨、丙酮、制冷劑RlI、制冷劑R21或制冷劑Rl 13。
全文摘要
一種板式脈動熱管新風回熱器，其由換熱器殼體、隔板和板式脈動熱管換熱板組構成，其中，換熱器殼體為一前后開口的“口”字形空心殼體，其左右兩內壁上對稱地設有多條水平的側壁插槽，隔板直立于換熱器殼體的正中央并將該換熱器殼體的內腔分割為左右兩部分，該隔板上開設有位置與側壁插槽對應的多個長方形通孔，板式脈動熱管換熱板組包括若干板式脈動熱管換熱板，該板式脈動熱管換熱板穿過隔板的長方形通孔，并且兩端分別插入換熱器殼體的側壁插槽中。本發明運行不受重力場的影響，避免了換季時需換向的問題，具有換熱效率高、換熱量大、新舊風不會污染的優點，適用于空調系統的新風換熱系統。
文檔編號F28D15/02GK102944052SQ20121044845
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者李元陽, 劉振華, 陳彥君, 龐樂 申請人:上海交通大學