液氮制冷热交换器
阅读：1033发布：2020-06-27
专利汇可以提供液氮制冷热交换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 涉及一种液氮制冷 热交换器 ，属于热交换器技术领域。液氮制冷热交换器包括：承载盘、盘管及液氮喷淋架；承载盘包括 底板 和形成在底板四周的侧板，底板与侧板形成用于容纳盘管的容纳空间，盘管设置在底板上，液氮喷淋架用于朝向盘管喷淋液氮，承载盘用于承载液氮以使盘管浸泡于液氮中。根据本申请 实施例 的液氮制冷热交换器，通过承载盘的容纳空间实现对盘管的承载和液氮的汇集，使得盘管能够浸泡于液氮中，二次利用液氮，同时增加了盘管与液氮的 接触 面积，使得盘管热交换均匀，从而提高了制冷效率，节约 能源 。，下面是液氮制冷热交换器专利的具体信息内容。
1.一种液氮制冷热交换器，其特征在于，包括承载盘、盘管及液氮喷淋架；所述承载盘包括底板和形成在所述底板四周的侧板，所述底板与所述侧板形成用于容纳所述盘管的容纳空间，所述盘管设置在所述底板上，所述液氮喷淋架用于朝向所述盘管喷淋液氮，所述承载盘用于承载液氮以使所述盘管浸泡于液氮中。
2.根据权利要求1所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述底板上设置有填充隔，所述填充隔用于与所述盘管配合并填充所述容纳空间。
3.根据权利要求2所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述填充隔的远离所述底板的一端的宽度小于所述填充隔的靠近所述底板的一端的宽度。
4.根据权利要求2所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述盘管为S字形结构，所述盘管包括多个直管，相邻的两个直管平行设置且通过弯头相连，所述填充隔位于相邻的两个直管之间，位于两端的两个直管分别穿过所述侧板并伸出所述容纳空间。
5.根据权利要求4所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述盘管的两端分别设置有电磁阀。
6.根据权利要求4所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述液氮喷淋架包括主支架和分支架，所述主支架设置有主输送通道，所述主输送通道的一端用于与液氮源相连，所述分支架设置有多个与所述主输送通道连通的分输送通道，每个分输送通道与一个直管对应设置，每个分输送通道上设置有多个喷头，所述多个喷头沿所述直管的长度方向间隔分布。
7.根据权利要求1所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述承载盘设置有导流件，所述导流件的一端与所述侧板的上边缘相连且与所述容纳空间连通。
8.根据权利要求1所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述液氮制冷热交换器还包括机架，所述承载盘设置有多个，多个所述承载盘沿竖直方向间隔安装于所述机架上，所述承载盘上设置有导流件，所述导流件的一端与所述侧板的上边缘相连且与所述容纳空间连通，所述导流件用于将上层承载盘的液氮导流至下层承载盘的容纳空间内。
9.根据权利要求8所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，所述导流件包括依次连接的第一导流段、第二导流段及第三导流段，所述第一导流段、所述第二导流段及所述第三导流段均为中空结构，所述第一导流段安装于所述侧板的上边缘且与所述容纳空间连通，所述第二导流段与所述第一导流段垂直设置，所述第三导流段与所述第一导流段平行设置，所述第三导流段位于所述底板的下方且与所述第一导流段位于所述第二导流段的同侧。
10.根据权利要求8所述的液氮制冷热交换器，其特征在于，相邻两层的承载盘内的盘管通过连接管相连。
液氮制冷热交换器
技术领域
[0001] 本申请涉及热交换器技术领域，具体而言，涉及一种液氮制冷热交换器。
背景技术
[0002] 液氮制冷由于冷却速度快，在工业领域的应用越来越广泛。目前使用最多的是将液氮喷淋在降温物体表面，但液氮在气化过程中不能充分气化，剩下的液体会流失浪费，且普通喷淋不均匀，制冷效率也不高。发明内容
[0003] 本申请的目的在于针对上述问题，提供一种液氮制冷热交换器，能够收集未气化的液氮，使盘管浸泡于液氮中，能够二次利用液氮，从而提高制冷效率。
[0004] 根据本申请一方面实施例的液氮制冷热交换器，包括承载盘、盘管及液氮喷淋架；承载盘包括底板和形成在底板四周的侧板，底板与侧板形成用于容纳盘管的容纳空间，盘管设置在底板上，液氮喷淋架用于朝向盘管喷淋液氮，承载盘用于承载液氮以使盘管浸泡于液氮中。
[0005] 根据本申请实施例的液氮制冷热交换器，通过承载盘的容纳空间实现对盘管的承载和液氮的汇集，使得盘管能够浸泡于液氮中，二次利用液氮，同时增加了盘管与液氮的接触面积，使得盘管热交换均匀，从而提高了制冷效率，节约能源。
[0006] 另外，根据本申请实施例的液氮制冷热交换器还具有如下附加的技术特征：
[0007] 根据本申请的一些实施例，底板上设置有填充隔，填充隔用于与盘管配合并填充容纳空间。
[0008] 在上述实施方式中，通过填充隔的设置，填充容纳空间中盘管没有占用的部分，在喷淋液氮时，减少液氮量，提升容纳空间中的液氮位面，便于盘管浸泡于液氮中。
[0009] 在本申请的一些具体实施例中，填充隔的远离底板的一端的宽度小于填充隔的靠近底板的一端的宽度。
[0010] 在上述实施方式中，填充隔的形状设计，便于与盘管配合，在减少液氮量的同时，便于实现液氮的收集及导流。
[0011] 根据本申请的一些实施例，盘管为S字形结构，盘管包括多个直管，相邻的两个直管平行设置且通过弯头相连，填充隔位于相邻的两个直管之间，位于两端的两个直管分别穿过侧板并伸出容纳空间。
[0012] 在上述实施方式中，盘管的结构形式，便于增加盘管的热交换面，便于实现填充隔的排布。
[0013] 在本申请的一些具体实施方式中，盘管的两端分别设置有电磁阀。
[0014] 在上述实施方式中，通过电磁阀控制盘管内介质的流量，便于实现对热交换器的换热功率的控制。
[0015] 进一步地，液氮喷淋架包括主支架和分支架，主支架设置有主输送通道，主输送通道的一端用于与液氮源相连，分支架设置有多个与主输送通道连通的分输送通道，每个分输送通道与一个直管对应设置，每个分输送通道上设置有多个喷头，多个喷头沿直管的长度方向间隔分布。
[0016] 在上述实施方式中，通过主输送通道将液氮传送至分输送通道，便于实现对盘管的同时喷淋液氮，使得盘管热交换均匀。
[0017] 根据本申请的一些实施例，承载盘设置有导流件，导流件的一端与侧板的上边缘相连且与容纳空间连通。
[0018] 在上述实施方式中，通过导流件将容纳空间溢出的液氮排出并收集，便于合理利用液氮。
[0019] 根据本申请的一些实施例，液氮制冷热交换器还包括机架，承载盘设置有多个，多个承载盘沿竖直方向间隔安装于机架上，承载盘上设置有导流件，导流件的一端与侧板的上边缘相连且与容纳空间连通，导流件用于将上层承载盘的液氮导流至下层承载盘的容纳空间内。
[0020] 在上述实施方式中，多个承载盘间隔设置，提高了热交换器的换热效率；导流件的设置，提高了液氮的利用率。
[0021] 在本申请的一些具体实施例中，导流件包括依次连接的第一导流段、第二导流段及第三导流段，第一导流段、第二导流段及第三导流段均为中空结构，第一导流段安装于侧板的上边缘且与容纳空间连通，第二导流段与第一导流段垂直设置，第三导流段与第一导流段平行设置，第三导流段位于底板的下方且与第一导流段位于第二导流段的同侧。
[0022] 在上述实施方式中，通过第一导流段将容纳空间中多余的液氮导出，经由第二导流段从第三导流段流向下层承载盘的容纳空间，便于实现液氮的导流，合理利用液氮。
[0023] 进一步地，相邻两层的承载盘内的盘管通过连接管相连。
[0024] 在上述实施方式中，通过连接管实现相邻两层的承载盘的盘管的连通，便于实现改变热交换器的换热量，适应不同的换热需求。
[0026] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027] 图1为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的一种结构示意图；
[0028] 图2为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的承载盘的结构示意图；
[0029] 图3为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的填充隔的横截面图；
[0030] 图4为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的盘管设置于承载盘内的结构示意图；
[0031] 图5为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的液氮喷淋架的结构示意图；
[0032] 图6为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的另一种结构示意图；
[0033] 图7为本申请实施例提供的液氮制冷热交换器的导流件的结构示意图。
[0034] 图标：100-液氮制冷热交换器；1-承载盘；11-底板；12-侧板；121-卡槽；122-安装孔；13-容纳空间；14-填充隔；141-等宽度段；142-变宽度段；2-盘管；21-直管；22-弯头；23-电磁阀；3-液氮喷淋架；31-主支架；311-进液管；312-主管；313-进液电磁阀；32-分支架；321-主支管；322-分支管；4-导流件；41-第一导流段；42-第二导流段；43-第三导流段；5-机架；6-连接管。
具体实施方式
[0035] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0036] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0037] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0038] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0040] 下面参考图描述根据本申请一方面实施例的液氮制冷热交换器100。
[0041] 如图1所示，根据本申请实施例的液氮制冷热交换器100，包括：承载盘1、盘管2及液氮喷淋架3。
[0042] 具体而言，承载盘1包括底板11和形成在底板11四周的侧板12，侧板12设置于底板11的上表面，底板11与侧板12形成用于容纳盘管2的容纳空间13，盘管2设置在底板11上，并且位于容纳空间13内；液氮喷淋架3用于朝向盘管2喷淋液氮，承载盘1用于承载液氮以使盘管2浸泡于液氮中。
[0043] 根据本申请实施例的液氮制冷热交换器100，在液氮喷淋架3朝向盘管2喷淋液氮时，未气化的液氮聚集于容纳空间13内，二次利用液氮，随着液氮的喷淋时间增加，液氮在容纳空间13中的液位逐渐上涨，使得盘管2浸泡于液氮中，增加了盘管2与液氮的接触面积和接触时间，使得盘管2热交换均匀，提高了制冷效率，达到节能的效果。
[0044] 需要指出的是，热交换器用于通过液氮的气化吸热，以吸收盘管2内热的流动介质的热量，实现热交换，降低盘管2内的流动介质的温度。也即，盘管2用于通入高温的流动介质，流出低温的流动介质。高温的流动介质在盘管2内流动的同时，在液氮气化的作用下，流动介质的热量被带走，从而降低了流动介质的温度。本申请实施例中的盘管2为散热性能好的金属管，便于盘管2内部的介质的热传递，防止因介质的温度变化较大而导致盘管2开裂。根据使用环境的需求，选取不同的流动介质在盘管2内流动。
[0045] 下面参照附图描述根据本申请实施例的液氮制冷热交换器100的各部件的结构及连接关系。
[0046] 如图2所示，承载盘1包括底板11和侧板12，侧板12的下端与底板11的上表面密封连接，侧板12设置于底板11的四周并与底板11构成容纳空间13。底板11为长方形板，侧板12包括四个，四个侧板12首尾相连，与底板11形成上方开口的容纳空间13。
[0047] 底板11上设置有填充隔14，填充隔14用于与盘管2配合，并填充容纳空间13。填充隔14在容纳空间13呈S字形排布，以适应盘管2的形状。
[0048] 为了更好地与盘管2配合以填充容纳空间13，减少液氮量，填充隔14的远离底板11的一端(上端)的宽度小于填充隔14的靠近底板11的一端(下端)的宽度，也即填充隔14的横截面中，横截面的上端的宽度小于下端的宽度。
[0049] 作为本申请的一种可选方式，如图3所示，填充隔14包括一体成型的等宽度段141和变宽度段142，等宽度段141位于变宽度段142的上方，等宽度段141的宽度与变宽度段142的最小宽度相同，此种结构设计，既能减少容纳空间13中液氮的填充量，又能够与相邻的填充隔14配合来实现液氮的收集及导流，使得盘管2能够浸泡于液氮中。
[0050] 如图4所示，盘管2为S字形结构，盘管2包括多个直管21，相邻的两个直管21平行设置且通过90°弯头22相连，盘管2的结构形式，便于增加盘管2的热交换面，便于实现盘管2内的介质的热交换。填充隔14位于相邻的两个直管21之间，通过填充隔14的设置，填充容纳空间13中盘管2未占用的部分，在喷淋液氮时，减少液氮量，提升容置空间中的液氮位面，便于盘管2浸泡于液氮中。
[0051] 位于盘管2的两端的直管21上设置有电磁阀23，通过电磁阀23控制盘管2内介质的流量，便于实现对热交换器的换热功率的控制。
[0052] 在盘管2与承载盘1装配时，盘管2放置于底板11上，盘管2的直管21位于两个填充隔14之间，弯头22位于填充隔14与侧板12之间的间隙内，位于端部的直管21穿过侧板12并伸出容纳空间13；电磁阀23位于容纳空间13的外部，便于电磁阀23的更换，以及防止电磁阀23浸泡于液氮中。对应地，侧板12上设置有安装孔122(如图2所示)，安装时，先将盘管2穿设于安装孔122内，侧板12与盘管2的连接处密封配合，然后将装配后的盘管2放置于底板11上，盘管2的位置确定之后，然后将侧板12与底板11密封连接。
[0053] 液氮喷淋架3设置于盘管2的上方，用于安装于支撑件(设备的支撑结构，图中为标出)，以使液氮喷淋于盘管2。如图5所示，液氮喷淋架3包括主支架31和分支架32，主支架31设置有主输送通道，主输送通道的一端用于与液氮源相连，分支架32设置有多个与主输送通道的另一端相连的分输送通道，分输送通道与主输送通道连通；每个分输送通道与一个直管21对应设置，每个分输送通道上设置有多个喷头(图中未标出)，多个喷头沿直管21的长度方向间隔分布。分支架32上的喷头设置，使得液氮均匀喷淋至直管21，便于盘管2内的介质热交换均匀。
[0054] 需要指出的是，液氮喷淋架3相对于盘管2的设置高度，根据喷头的喷淋路径及喷淋效果确定，本申请不作限定。可选地，该液氮制冷热交换器100还包括调节机构(图中未标出)，调节机构用于调节液氮喷淋架3相对于盘管2的高度，根据实际的需求，调节液氮喷淋架3的高度，从而改变液氮喷淋架3与盘管2之间的间距，满足喷淋需求。
[0055] 作为本申请的一种可选方式，如图5所示，分支架32设置有两个分支单元，两个分支单元并排分布，每个分支单元包括主支管321和多个与主支管321连通的分支管322，主支管321沿主支架31的长度方向延伸，分支管322与主支管321垂直设置，分支管322构成一个分输送通道。主支架31包括进液管311和与进液管311连通的主管312，进液管311用于与液氮源相连，进液管311上设置有进液电磁阀313，以控制进液管311内的液氮的流量；主管312分别与两个主支管321连通，主管312构成主输送通道。两个分支架32的设置，便于分支管322的更换与维修，同时液氮可以在两个主支管321中同步输送，提高了液氮的输送效率。
[0056] 需要指出的是，在本申请的其他实施方式中，液氮喷淋架3的每个分输送通道上开设有多个喷淋孔(图中未标出)，喷淋孔替代喷头，通过喷淋孔实现液氮的喷淋，节省喷头的安装时间。
[0057] 进一步地，为了实现容纳空间13内的液氮排出，如图1所示，承载盘1设置有导流件4，导流件4的一端与侧板12的上边缘相连，并且与容纳空间13连通。导流件4用于将容纳空间13中多余的液氮导出，避免液氮浪费；当容纳空间13中的液氮量过多且将要溢出时，多余的液氮能够经由导流件4导出，以实现对多余液氮的收集。
[0058] 为了便于多个承载盘1的放置，该液氮制冷热交换器100还包括机架5，如图6所示，多个承载盘1沿竖直方向间隔设置于机架5上。通过机架5实现承载盘1的支撑定位，便于保证承载盘1的安装位置。
[0059] 如图6所示，每个承载盘1上设置有四个导流件4，导流件4的一端与侧板12的上边缘相连，且与容纳空间13连通，导流件4用于将上层承载盘1的液氮导流至下层承载盘1的容纳空间13内，以实现液氮的合理利用，减少下层承载盘1内的盘管2热交换的液氮用量，以节省能源。在本申请的其他实施方式中，每个承载盘1的导流件4的数量可以为多个，根据实际情况，选取不同数量的导流件4，以满足承载盘1内的液氮的导流。
[0060] 在本申请的一些具体实施例中，如图7所示，导流件4包括依次连接的第一导流段41、第二导流段42及第三导流段43，第一导流段41、第二导流段42及第三导流段43均为中空结构。第一导流段41安装于侧板12的上边缘(如图2所示，侧板12的上边缘开设有与第一导流段41配合的卡槽121，第一导流段41设置于卡槽121内)，第一导流段41的底面位于容纳空间13内(也即第一导流段41的底面低于侧板12的上端面)；第二导流段42与第一导流段41垂直设置，第三导流段43与第一导流段41平行设置，第三导流段43位于底板11的下方，并且与第一导流段41位于第二导流段42的同侧。当容纳空间13内的液氮的液面上涨至第一导流段
41的底面时，液氮经由第一导流段41、第二导流段42及第三导流段43从底板11的下方流向下层承载盘1的容纳空间13内，实现了液氮的导流，合理利用液氮。
41的底面时，液氮经由第一导流段41、第二导流段42及第三导流段43从底板11的下方流向下层承载盘1的容纳空间13内，实现了液氮的导流，合理利用液氮。
[0061] 为了保证将第三导流段43导出的液氮落入下层承载盘1的容纳空间13内，可选地，第三导流段43的长度大于第一导流段41的长度。
[0062] 如图6所示，相邻两层的承载盘1内的盘管2通过连接管6相连，从而使得多个承载盘1的盘管2连通，以实现改变热交换器的换热量，适应不用的换热需求。根据不同的需求，选取不同数量的承载盘1(也即盘管2)，以实现不同的换热需求。
[0063] 每个承载盘1(含有盘管2)构成一个换热单元，每个换热单元的液氮喷淋架3具有独立的进液电磁阀313，能够根据换热单元的换热情况，改变每个进液电磁阀313的开度，以控制每个承载盘1的盘管2的换热用液氮需求量。
[0064] 根据本申请实施例的液氮制冷热交换器100的工作原理为：
[0065] 液氮制冷热交换器100工作时，打开进液电磁阀313，液氮经主输送通道和分输送通道输送至对应的盘管2上方，并喷淋至盘管2，对盘管2内的介质进行热交换。随着喷淋时间的增长，未气化的液氮聚集于承载盘1的容纳空间13内，盘管2浸泡于液氮内，二次利用液氮，提高换热效率。随着容纳空间13内的液氮的液位上涨，多余的液氮经由导流件4导流至下层承载盘1的容纳空间13内，充分利用液氮，节约能源，实现快速降温。
[0066] 结合上述的工作原理，根据本申请的液氮制冷热交换器100，通过承载盘1、盘管2及液氮喷淋架3的配合，充分利用液氮，达到节能的效果，并且实现快速降温的作用。
[0067] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
[0068] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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