一种风道式二级复合凝结水装置的制作方法

本发明涉及空气凝水装置领域，具体是一种风道式二级复合凝结水装置。

背景技术：

1、据相关资料显示，地球大气中水含量非常可观，可以看作一个巨大的“水源”，所以空气取（制）水的产品也越来越多，并广泛应用于偏远海岛、沙漠探险、救援救灾、边防哨所、野战营地等淡水资源匮乏地区和野外作战等场合。

2、目前，空气取水的主要方法包括制冷结露法、聚雾法、吸收法和吸附法等，其中制冷结露法是通过压缩机制冷方式，使流经蒸发器的空气温度低于露点温度而获得液态水。现有压缩机制冷取水或除湿技术，通常适应环境温度的范围比较窄，正常温度范围 18℃～43℃，而且湿度不能太低，如大于35%。例如，若干球温度为40℃，相对湿度15%，露点温度仅为8.5℃，设计翅片表面温度为6℃，蒸发温度为3℃，这时采用传统的一级压缩机制冷，至少带来3个不利结果：①压缩机因热负荷大、能效比下降，造成消耗功率增加；②热空气很难实现30℃左右的降温，导致蒸发器表面温度不能低于露点温度，从而无法获得液态水；③随着环境温度升高，如55℃或60℃，压缩机容易出现过载。

3、行业中，通常压缩机制冷的压比在4～8之间，环境温度不低于18℃，当环境温度低于18℃时，因冷凝压力变小、偏离正常范围而出现各类问题，如工质流量小、冷量不足和液击等。若能克服这些缺点，采用小压比循环，如压比1.05～3，实现压缩机的能效比提升到7.0～20，更利于能源的高效利用。

4、另一方面，热管作为一种简单可靠、无运动部件、高导热性的传热组件已被广泛应用于电子产品的散热，其中重力式分离热管是常见的一种形式，包括蒸发器（吸热）、冷凝器（放热）、上升管（蒸汽上升）和下降管（重力回液）等组成。经查阅相关报道，没有发现作为第一级热管制冷与第二级压缩机制冷构成二级复合凝结水方式来实现优势互补的，这未必不是一种新的尝试。

技术实现思路

1、本发明提供了一种风道式二级复合凝结水装置，以解决现有技术一级压缩机制冷凝结水存在的不足。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种风道式二级复合凝结水装置，包括作为第二级制冷循环的全压比蒸汽压缩制冷循环，第二级制冷循环为压缩机、配置有风机的冷凝器、节流元件、蒸发器和气液分离器通过管路连接构成的循环回路，还包括第一级热管循环，第一级热管循环为热管冷凝器、热管蒸发器通过管路连接构成的循环回路；

4、第一级热管循环中的热管冷凝器、热管蒸发器以及第二级制冷循环中的冷凝器、蒸发器共同装配于同一个风道中，所述风道下端为进风口、上端为出风口，且所述热管蒸发器、第二级制冷循环中蒸发器、所述热管冷凝器、第二级制冷循环中冷凝器按进风顺序分布于所述风道中，其中热管蒸发器的进风侧朝向风道的进风口，热管蒸发器的出风侧朝向第二级制冷循环中蒸发器的进风侧，第二级制冷循环中蒸发器的出风侧朝向热管冷凝器的进风侧，热管冷凝器的出风侧朝向第二级制冷循环中冷凝器的进风侧，第二级制冷循环中冷凝器的出风侧朝向风道的出风口，且热管冷凝器高于热管蒸发器，所述热管蒸发器、第二级制冷循环中蒸发器、所述热管冷凝器、第二级制冷循环中冷凝器共用风机。

5、进一步的，所述第二级制冷循环中的冷凝器有两个，风道外冷凝器和风道内冷凝器分别各自配置有风机，两个冷凝器相互串联后接入第二级制冷循环中，其中按制冷剂流向处于下游的冷凝器设于风道内。

6、进一步的，所述第二级制冷循环中的蒸发器有多个，多个蒸发器相互并联连接后接入第二级制冷循环中。

7、进一步的，所述第二级制冷循环采用全压比设计，压比从1.05到所选压缩机的最大值。

8、进一步的，所述第二级制冷循环中的节流元件为单节流元件或者双节流元件。

9、进一步的，所述第二级制冷循环中，压缩机、冷凝器配置的风机均可调速，以满足热管蒸发器和蒸发器得到所需蒸发温度和结水量。

10、进一步的，所述第二级制冷循环中的冷凝器、蒸发器，以及第一级热管循环中的热管冷凝器、热管蒸发器均为翅片式换热器或微通道换热器，其换热量、内部分路、片型片距、介质和充注量参数依据具体情况来设计。

11、进一步的，所述第二级制冷循环中的气液分离器的容量满足全压比设计下的分液要求，不应出现液击。

12、进一步的，还包括集水盘，所述集水盘承接于热管蒸发器下方。

13、与现有技术相比，本发明优点为：

14、1、本发明利用热管循环和全压比蒸汽压缩制冷循环的有效结合，发挥各自优势，比仅用常规循环制冷的压缩机节能35%以上。

15、2、本发明通过两级制冷，大大提升了空气取水的工作范围，同样应用于除湿类产品。

16、3、本发明主体采用风道设计，结构紧凑，易于小型化设计。

17、4、本发明适应小风量设计，为产品降噪提供了前提条件。

技术特征：

1.一种风道式二级复合凝结水装置，包括作为第二级制冷循环的全压比蒸汽压缩制冷循环，第二级制冷循环为压缩机、配置有风机的冷凝器、节流元件、蒸发器和气液分离器通过管路连接构成的循环回路，其特征在于，还包括第一级热管循环，第一级热管循环为热管冷凝器、热管蒸发器通过管路连接构成的循环回路；

2.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环中的冷凝器有两个，风道外冷凝器和风道内冷凝器分别各自配置有风机，两个冷凝器相互串联后接入第二级制冷循环中，其中按制冷剂流向处于下游的冷凝器设于风道内。

3.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环中的蒸发器有多个，多个蒸发器相互并联连接后接入第二级制冷循环中。

4.据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环采用全压比设计，压比从1.05到所选压缩机的最大值。

5.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环中的节流元件为单节流元件或者双节流元件。

6.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环中，压缩机、冷凝器配置的风机均可调速，以满足热管蒸发器和蒸发器得到所需蒸发温度和结水量。

7.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环中的冷凝器、蒸发器，以及第一级热管循环中的热管冷凝器、热管蒸发器均为翅片式换热器或微通道换热器，其换热量、内部分路、片型片距、介质和充注量参数依据具体情况来设计。

8.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，所述第二级制冷循环中的气液分离器的容量满足全压比设计下的分液要求，不应出现液击。

9.根据权利要求1所述的一种风道式二级复合凝结水装置，其特征在于，还包括集水盘，所述集水盘承接于热管蒸发器下方。

技术总结
本发明公开了一种风道式二级复合凝结水装置，包括第二级制冷循环，第二级制冷循环为压缩机、配置有风机的冷凝器、节流元件、蒸发器和气液分离器构成的循环回路，还包括第一级热管循环，第一级热管循环为热管冷凝器、热管蒸发器通过管路连接构成的循环回路；热管冷凝器、热管蒸发器、冷凝器、蒸发器按顺序共同装配于同一个风道中，并共用冷凝器配置的风机。本发明利用热管循环和全压比蒸汽压缩制冷循环的有效结合，发挥各自优势，比仅用常规循环制冷的压缩机节能35%以上，大大提升了空气取水的工作范围，同样应用于除湿类产品。

技术研发人员：王伟,黄卫,徐垚
受保护的技术使用者：合肥天鹅制冷科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1