一种地冷散热器制造技术

一种地冷散热器，用于工业散热领域。包括支撑组件、进气组件、出气组件和集气组件；支撑组件的内套筒同心套在外套筒内，并与上法兰盘、上密封圈和下法兰盘、下密封圈连接，内套筒和外套筒之间形成密闭水室，水室内注满热交换介质；进气组件通过过盈配合安装在内套筒中；出气组件由内外两层散热性好的铜制内出气管、外出气管沿轴向螺旋周向排列组成，置于内套筒和外套筒之间；集气组件包括上集气室和下集气室；上集气室进气口与抽风机相连通，抽风机、温度传感器、湿度传感器与控制系统连接。本发明专利技术利用地底冬暖夏凉的特点，采用成本较低的管道完成空气和大地的热交换，不仅可以实现夏季制冷、冬季供暖的要求，结构简单，成本低廉，节能环保。环保。环保。

【技术实现步骤摘要】
一种地冷散热器


[0001]本专利技术涉及工业散热
，具体是一种地冷散热器。

技术介绍

[0002]随着全球温室效应的日益严重，对节能减排的要求非常迫切。然而，随着社会发展和人们生活水平的提高，生活和工业上的制冷需求不断上升，例如，夏季人们室内降温、通信基站内部环境的降温、生产车间环境的降温等等。对于固定场所的降温需求，人们通常采用风扇或空调的方式，通过空气的对流换热带走人体热量或改变局部环境的温度。但是，风扇降温具有一定的局限性，尤其是空气湿度过大时，热量无法即时带走；空调降温虽然效果显著，但能耗过大，一般1.5匹空调一小时耗电量为1.2度，同时一些老旧空调会泄漏对环境有害的物质，不符合节能减排的要求。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的不足，本专利技术的专利技术目的在于提出一种地冷散热器，不仅可以实现夏季制冷、冬季供暖的要求，而且节能环保。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术地冷散热器包括：支撑组件、进气组件、出气组件和集气组件；所述支撑组件包括内套筒和外套筒，内套筒同心套在外套筒内，并与上法兰盘、上密封圈和下法兰盘、下密封圈连接，内套筒和外套筒之间形成密闭水室，水室内注满热交换介质；所述进气组件通过过盈配合安装在内套筒中；所述出气组件由内外两层散热性好的铜制内出气管、外出气管沿轴向螺旋周向排列组成，内出气管同心套在外出气管中，置于内套筒和外套筒之间；所述集气组件包括上集气室和下集气室；所述上集气室的进气口与抽风机相连通，抽风机、温度传感器、湿度传感器与控制系统连接；夏季制冷时，控制系统接收温度传感器、湿度传感器传递的信号后，通过PLC控制器控制抽风机的功率，从而改变地冷散热器内空气的流速，抽风机将热空气通过装在上集气室的进气口中的过滤网送入进气口，通过上集气室沿进气组件的螺旋通道向下进入下集气室，在下集气室汇集，下集气室内的空气经过出气组件时，空气通过地冷散热器与大地进行热交换后温度降低被冷却，最终进入上集气室，通过上集气室中的出气口流出；冬季制暖时，控制系统接收温度传感器、湿度传感器传递的信号后，通过PLC控制器控制抽风机的功率，从而改变地冷散热器内空气的流速，抽风机将冷空气通过装在上集气室进气口中的过滤网送入进气口，通过上集气室沿进气组件的螺旋通道向下进入下集气室，在下集气室汇集，空气通过地冷散热器与大地进行热交换后被制热，最终进入上集气室，通过上集气室中的出气口流出。
[0005]进一步地，地冷散热器埋入地底，空气先与热交换介质进行热量交换，地冷散热器再与大地进行热量交换，利用地底温度冬暖夏凉的特点完成空气与地底的热量交换，实现冬季制暖、夏季制冷。
[0006]进一步地，外套筒采用不锈钢材料制作，其上、下端面分别与上法兰盘下法兰盘焊接在一起，外套筒的外壁设置有用于增大外套筒散热面积的周向排列的肋片；上法兰盘、下
法兰盘的内环上分别设有与内出气管的各单根管相通的孔一、孔二，上法兰盘、下法兰盘的外环上分别设有与外出气管的各单根管相通的孔三、孔四；下集气室、下法兰盘的孔三、孔四、内出气管、外出气管、上法兰盘的孔一、孔二、上集气室的出气口形成出气通道。
[0007]进一步地，内套筒与螺旋结构的进气组件采用PVC管制作，以避免冷、热空气相互影响；上集气室的进气口、上法兰盘的中心孔、内套筒、进气组件、下法兰盘的中心孔、下集气室形成进气通道。
[0008]进一步地，内出气管、外出气管的铜管壁厚为1~2mm，空气经过螺旋管时与水室中的热交换介质进行热量交换。
[0009]进一步地，上集气室、下集气室分别与外套筒的上、下端面焊接在一起。
[0010]温度传感器根据室内面积设为多个，湿度传感器为一至两个，温度传感器、湿度传感器与控制系统连接。
[0011]所述热交换介质为水、乙二醇，或为两者混合物，其乙二醇的含量为40%
‑
50%；或为合成柴油，其含量为：非环烷烃40%
‑
45%，烷基化单环烷烃40%
‑
45%，芳烃0.3%
‑
0.45%，二环烷烃0.3%
‑
0.45%，多环烷烃0.3%
‑
0.45%，其余为防火阻燃剂。
[0012]进一步地，内出气管、外出气管的单根管与周围环境的热量交换率P、管长L以及出口处空气温度T确定方法可通过以下步骤获得：S1：进气口空气流量为Q、出气管直径为d，出气管数量为n，则出气管内空气流速为v=4Q/nπd2ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)S2：管内空气的雷诺数为Re=ρvd/μ=4ρQ/μπd
ꢀꢀꢀ
(2)S3：根据雷诺数判断管内空气的流动状态，若管内空气Re<2200，则空气流动状态为紊流则管内空气平均努谢尔特数为Nu=1.86(RePrd/L)
0.33
/(μ
f
/μ
w
)
0.14
ꢀꢀꢀ
(3)若管内空气2200<Re<104Nu=0.0214(Re
0.8
‑
100)Pr
0.4
[1+(d/L)
0.66
](T
f
/T
w
)
0.45
ꢀꢀꢀ
(4)若管内空气104<Re<12
×
104Nu=0.023 Re
0.8
Pr
0.3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)S4：管内空气的平均对流换热系数为h=Nuλ/d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)S5：地底温度T
w
与地底深度H的关系T
w
=20.38
‑
0.625H+0.026H2ꢀꢀꢀ
(7)S6：管长L与地深H的关系L=(H/d)[(3.14D)2+d2]0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)S7：根据能量平衡定律，可列出管内空气流动热平衡关系式P=hπdL[0.5(t
in
+t
out
)
‑
T
w
]=0.25πdρvc
p
(t
in
‑ꢀ
t
out
)
ꢀꢀꢀ
(9)地冷管的长度L= P/{hπd[0.5(t
in
+t
out
)
‑
t
w
]}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)冷却后空气温度t
out
= t
in
‑ꢀ
4Pπdρvc
p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)式中，ρ是空气的密度，其值为1.128kg/m3，Pr是普朗特数，其值是0.699，λ是空气的导热系数，其值是2.76
×
10
‑2W/(m.K)，c
p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地冷散热器，其特征在于：该地冷散热器（10）包括支撑组件、进气组件（3）、出气组件和集气组件；所述支撑组件包括内套筒（2）和外套筒（1），内套筒（2）同心套在外套筒（1）内，并与上法兰盘（601）、上密封圈（802）和下法兰盘（602）、下密封圈（801）连接，内套筒（2）和外套筒（1）之间形成密闭水室，水室内注满热交换介质；所述进气组件（3）通过过盈配合安装在内套筒（2）中；所述出气组件由内外两层散热性好的铜制内出气管（401）、外出气管（402）沿轴向螺旋周向排列组成，内出气管（401）同心套在外出气管（402）中，置于内套筒（2）和外套筒（1）之间；所述集气组件包括上集气室（702）和下集气室（701）；所述上集气室（702）的进气口（702
‑
1）与抽风机（12）相连通，抽风机（12）、温度传感器、湿度传感器与控制系统（11）连接；夏季制冷时，控制系统（11）接收温度传感器、湿度传感器传递的信号后，通过PLC控制器控制抽风机（12）的功率，从而改变地冷散热器（10）内空气的流速，抽风机（12）将热空气通过装在上集气室（702）的进气口（702
‑
1）中的过滤网（9）送入进气口（702
‑
1），通过上集气室（702）沿进气组件（3）的螺旋通道向下进入下集气室（701），在下集气室（701）汇集，下集气室（701）内的空气经过出气组件时，空气通过地冷散热器（10）与大地进行热交换后温度降低被冷却，最终进入上集气室（702），通过上集气室（702）中的出气口（702
‑
2）流出；冬季制暖时，控制系统（11）接收温度传感器、湿度传感器传递的信号后，通过PLC控制器控制抽风机（12）的功率，从而改变地冷散热器（10）内空气的流速，抽风机（12）将冷空气通过装在上集气室（702）进气口（702
‑
1）中的过滤网（9）送入进气口（702
‑
1），通过上集气室（702）沿进气组件（3）的螺旋通道向下进入下集气室（701），在下集气室（701）汇集，空气通过地冷散热器（10）与大地进行热交换后被制热，最终进入上集气室（702），通过上集气室（702）中的出气口（702
‑
2）流出。2.根据权利要求1所述的一种地冷散热器，其特征在于：所述地冷散热器（10）埋入地底，空气先与热交换介质进行热量交换，地冷散热器（10）再与大地进行热量交换，利用地底温度冬暖夏凉的特点完成空气与地底的热量交换，实现冬季制暖、夏季制冷。3.根据权利要求1所述的一种地冷散热器，其特征在于：所述外套筒（1）采用不锈钢材料制作，其上、下端面分别与上法兰盘（601）、下法兰盘（602）焊接在一起，外套筒（1）的外壁设置有用于增大外套筒（1）散热面积的周向排列的肋片；上法兰盘（601）、下法兰盘（602）的内环上分别设有与内出气管（401）的各单根管（403）相通的孔一（601
‑
1）、孔二（602
‑
1），上法兰盘（601）、下法兰盘（602）的外环上分别设有与外出气管（402）的各单根管（403）相通的孔三（601
‑
2）、孔四（602
‑
2）；下集气室（701）、下法兰盘（602）的孔三（601
‑
2）、孔四（602
‑
2）、内出气管（401）、外出气管（402）、上法兰盘（601）的孔一（601
‑
1）、孔二（602
‑
1）、上集气室（702）的出气口（702
‑
2）形成出气通道。4.根据权利要求1所述的一种地冷散热器，其特征在于：所述内套筒（2）与螺旋结构的进气组件（3）采用PVC管制作，以避免冷、热空气相互影响；上集气室（702）的进气口（702
‑
1）、上法兰盘（601）的中心孔、内套筒（2）、进气组件（3）、下法兰盘（602）的中心孔、下集气室（701）形成进气通道。5.根据权利要求1所述的一种地冷散热器，其特征在于：所述内出气管（401）、外出气管（402）的铜管壁厚为1~2mm，空气经过螺旋管时与水室中的热交换介质进行热量交换。6.根据权利要求1所述的一种地冷散热器，其特征在于：所述上集气室...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德政，李炎，罗静，杨沫，许文祥，赵敬，王乙坤，李望南，
申请(专利权)人：湖北隆中实验室，
类型：发明
国别省市：