多级再生式多通道蒸发冷却方法及其换热器 技术领域
本发明涉及一种多级再生式多通道蒸发冷却方法及其换热器。
背景技术
换热器作为通用工艺设备，在化工、石油、动力、原子能、食品、轻工等许多工业有着广泛的应用。随着现代新技术、新工艺、新材料的不断发展和能源问题的日益严重，必然带来更多高性能、高参数换热设备的需求。
换热器种类繁多，有管壳式、板式、板翅式等等。其中管壳式换热器是当前应用最广，理论研究和设计技术完善，运用可靠性能良好的一类换热器，研究主要集中在强化管程和壳程传热面方面。
同时，新型的换热器也在不断的开发。新型换热器有可拆式板式换热器、焊接式板式换热器、螺旋板换热器、热管换热器、不结垢换热器等等。
通常的蒸发冷却方式有两种：直接蒸发冷却和间接蒸发冷却。直接蒸发冷却是气体直接与液体接触，液体蒸发，使得气体被冷却。间接蒸发冷却是所需要冷却的气体不与气体直接接触，通过间壁的热传导来实现冷却。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级再生式多通道蒸发冷却方法及其换热器。
一种多级再生式多通道蒸发冷却方法：一股气流首先流入干侧，被逐渐冷却其中部分气流通过干、湿侧之间的传热壁的气孔依次进入湿侧，加湿、饱和、升温后通过湿侧上横向的通道排出；另一部分则直接从干侧排出。
另一种多级再生式多通道蒸发冷却方法：一股或多股气流流入多通道换热板的干侧，被逐渐冷却，然后排出；一股或者多股的气流先进入干侧，然后全部通过干、湿侧之间的传热壁的气孔依次进入湿侧，加湿、饱和、升温后通过湿侧上横向地通道排出。
再一种多级再生式多通道蒸发冷却方法：一股或多股气流流入多通道换热板的干侧，被逐渐冷却，然后排出；两股或者两股以上的气流先进入干侧，然后部分通过干、湿侧之间的传热壁的气孔依次进入湿侧，加湿、饱和、升温后通过湿侧上横向的通道排出；另一部分直接从干仙排出。
多级再生式多通道蒸发冷却换热器由多个换热单元叠制，每个换热单元由一个多通道换热板和一个换热平板组成。
本发明可以利用多个通道通不同状态的气流，使得进行热交换的气流间温差增大，传热动力增大，避免了由于温差太小而影响热交换的效率，并且还具有结构简单，体积小，重量轻，造价低等优点。
附图说明
图1多通道换热器结构示意图；
图2一股气流再生式蒸发冷却示意图；
图3双股气流再生式蒸发冷却示意图；
图4三股气流再生式蒸发冷却示意图；
图5五股气流再生式蒸发冷却示意图。
具体实施方式
一种多级再生式多通道蒸发冷却方法：一股气流首先流入干侧，被逐渐冷却其中部分气流通过干、湿侧之间的传热壁的气孔3依次进入湿侧，加湿、饱和、升温后通过湿侧上横向的通道排出；另一部分则直接从干侧排出。
另一种多级再生式多通道蒸发冷却方法：一股或多股气流流入多通道换热板1的干侧，被逐渐冷却，然后排出；一股或者多股的气流先进入干侧，然后全部通过干、湿侧之间的传热壁的气孔3依次进入湿侧，加湿、饱和、升温后通过湿侧上横向的通道排出。
再一种多级再生式多通道蒸发冷却方法：一股或多股气流流入多通道换热板1的干侧，被逐渐冷却，然后排出；两股或者两股以上的气流先进入干侧，然后部分通过干、湿侧之间的传热壁的气孔3依次进入湿侧，加湿、饱和、升温后通过湿侧上横向的通道排出；另一部分直接从干仙排出。
多级再生式多通道蒸发冷却换热器由多个换热单元叠制，它由多个换热单元叠制而成，每个换热单元由一个多通道换热板1和一个换热平板2组成。多通道换热板中间设有气孔3，两边是多个通道。多通道换热板1分为干侧和湿侧，干侧有纵向的多个通道；湿侧有横向的多个通道，表面有液体吸附层4。
本发明涉及一种多级再生式多通道的蒸发冷却器，其工作原理为：一股气流流入多通道换热器的干侧，被逐渐冷却，然后排出；另一股气流先进入干侧(与前面的气流不混合)，然后通过干、湿侧之间的传热壁的气孔依次进入湿侧，加湿、饱和、升温，然后排出。
所谓的湿侧，其壁面上有液体，液体蒸发，吸收干侧的热量。
干侧和湿侧均设有多个通道，各通道之间的气流可以不混合。
在某些场合，存在多股冷却的气流和被冷却的气流，多通道法均可实现多股冷却气流和被冷却气流之间的换热。
本发明突出了三个特点，“多级”，“再生”，“多通道”。
所谓“多级”，是指沿气流方向上，有多个小孔，干侧的气流依次穿过传热壁，进入湿侧，并在湿侧的多通道中形成多股温度不同的气流。
所谓“再生”，是指沿气流方向上，干侧气流逐渐被冷却，由于干侧气流，沿气流方向依次穿过间壁进入湿侧，使得湿侧空气的冷却温度不断降低，直至接近干侧空气的露点温度。
所谓“多通道”，是指干侧和湿侧均分为多个通道，各通道之间的气流可以不混合。因此在某些场合，存在多股冷却的气流和被冷却的气流，多通道均可实现多股冷却气流和被冷却气流之间的换热。
如图1所示，1为多通道换热板，2为换热平板，3为气孔，4为吸附液体层。一个多通道换热板和一个换热热平板组成一个换热单元，多通道换热器由多个换热单元叠制而成。
多通道换热板中间设有气孔，两边是多个通道。多通道换热板正反两面分别为干侧和湿侧，干侧设有纵向的多个通道；湿侧有设横向的多个通道，表面有吸附液体层。
如图2所示，A面为多通道换热板的干侧，B面为多通道换热板的湿侧，C为干、湿侧之间的传热壁的气孔。下面我们分别在干侧和湿侧取若干个点来分析气流的温湿变化，当气流被风机吹入换热器，首先被湿道进行初步的预冷，状态从5变化到6，然后分成两股气流，一股为流入干侧的产品气流，一股穿过干、湿侧之间的传热壁的气孔流入湿侧，称为工作气流，首先流入湿侧的工作气流与湿侧进行湿热交换，同时从产品气流中吸收显热，状态从6’变化到6”，由于产品气流仅进行显性冷却，故状态从6变化到7，随着流入湿侧的气量不断增大，产品气流进一步得到显性冷却，状态由7变化到8，而工作气流继续经加湿，饱和然后升温，状态从7’变化到7”，如此下去，直到产品气流被冷却到湿球温度以下接近露点温度，工作气流被排出。
从焓湿图上我们可以看出，在干侧的产品气流沿流动方向上温度是不断降低的，产生了温度梯度，使得湿侧气流的冷却温度不断降低，而在湿侧上工作气流沿流动方向上温度是不断升高的。
如图3所示，D面为多通道换热板的干侧，E面为多通道换热板的湿侧，F为干、湿侧之间的传热壁的气孔。10和12是状态不同的两股气流，11，13分别是气流10和12经过换热器后的气流。
上图中我们是将单股气流通过换热器换热，现在将两股状态不同的气流通过换热器，一股气流10流入换热板的干侧，被逐渐冷却，状态由10变化到11，而另一股气流先进入换热板的干侧(与气流10不混合)，然后通过换热器间壁上的孔依次流入湿侧，加湿，饱和，升温，然后排出。
如图4所示，G面为多通道换热板的干侧，H面为多通道换热板的湿侧，J为干、湿侧之间的传热壁的气孔。17，18表示两股需冷却的气流，其中17的温度高于18的温度，17’，18’分别表示气流17，18经过换热器以后的气流，14表示另一股气流，15，16表示的是气流14在湿侧的横向上的两个状态，它们的状态表示在右边的焓湿图上。
温度不同的气流17，18在干侧流动，气流14先进入换热板的干侧(不与气流17，18混合)，经干、湿侧之间的传热壁的气孔流入湿侧，图1中我们曾提到的在湿侧中的气流温度是沿流动方向上不断升高的，所以我们将温度较低的气流18由靠近中间气孔的通道流进，而温度较高的气流17由远离气孔的通道流进，这样可以使得进行热交换的气流间温差增大，避免由于由于温差太小而大大影响热交换的效率，从焓湿图上我们看出这样的变化。
同理，该方法可以用于多股气流再生式蒸发冷却，如图5所示，K面为多通道换热板的干侧，L面为多通道换热板的湿侧，M为干、湿侧之间的传热壁的气孔。我们可以让两股需要冷却的气流22，23相互不混合通过干侧，三股气流19，20，21相互不混合地进入换热板的干侧(不与气流22，23混合)，其中19和21的全部，20的部分经干、湿侧之间的传热壁的气孔流入湿侧。这样在干侧得到22′，23′的冷却气流，及20′-1的冷却气流，20′-1，22′及23′可以混合也可以不混合。20′-2的混合气流，及21′与20′-2的混合气流。20′-2代表气流20的另一部分。这样可以实现五股气流的再生式蒸发冷却，同样可以通过增加通道来实现更多股气流的再生式蒸发冷却。