專利名稱：機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離式熱管傳熱系統(tǒng)、鍋爐熱管體系與鍋爐供熱流程。
一種分離式熱管采暖系統(tǒng)(專利號(hào)91103204.5)實(shí)質(zhì)上就是一種分體熱虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，按其設(shè)計(jì)要求，用熱設(shè)備冷凝器必須設(shè)置在以鍋爐為蒸發(fā)器的上方且要有一定的高度差，才能產(chǎn)生熱虹吸效應(yīng)使冷凝液流回鍋爐再吸熱，實(shí)現(xiàn)相變循環(huán)，這在工程上應(yīng)用受到極大限制。那些較遠(yuǎn)距離的或較大功率的或較高壓力的供熱系統(tǒng)，都很難利用熱虹吸回流冷液。一種鍋爐熱管體系(專利號(hào)98124252.9)是在冷液管上設(shè)置貯液貯汽罐和輸液泵，冷凝液收集在貯液貯汽罐由泵輸入鍋爐。由于這一區(qū)間存在滿管流、非滿管流、兩相流等復(fù)雜情況，特別是對(duì)于供熱范圍大，多種用熱工況并存的復(fù)雜體系，設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格，操作要求更嚴(yán)。目前有些鍋爐供熱流程采用往復(fù)式柱塞泵回收凝結(jié)水，由于其傳動(dòng)軸密封易磨損泄漏，因此無(wú)法滿足傳熱系統(tǒng)成為熱管體系的要求。此外，還有采用熱水泵(離心泵)與貯熱水箱、高位槽組成凝結(jié)水回收系統(tǒng)，同樣不能滿足熱管體系的要求，回收率低，同時(shí)還受到安裝現(xiàn)場(chǎng)地形坡向及落差的限制。尤其是閉式凝水回收系統(tǒng)，容易造成冷凝液流動(dòng)不暢，甚至停滯在用熱設(shè)備內(nèi)影響傳熱性能。
本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械虹吸裝置安裝在冷液管上，產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，對(duì)于從排液阻汽閥出來(lái)的流體，包括冷凝液及其二次蒸汽、泄漏蒸汽都具有抽吸與增能輸送作用，使之及時(shí)輸入鍋爐或貯液貯汽罐，而不受供熱范圍、現(xiàn)場(chǎng)坡向與落差的限制，適用于各種供熱工況，都能按照熱管工況高效運(yùn)行。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)由鍋爐充當(dāng)熱管蒸發(fā)器，由間壁式用熱設(shè)備充當(dāng)熱管冷凝器，由工質(zhì)充當(dāng)汽液相變傳熱載能體，鍋爐蒸發(fā)器與用熱設(shè)備冷凝器分體遠(yuǎn)離，它們通過(guò)蒸汽管與冷液管互相聯(lián)通。冷液管上安裝排液阻汽控制閥和機(jī)械虹吸裝置，或者還安裝貯液貯汽罐及輸液泵，構(gòu)成機(jī)械虹吸熱管回路。所說(shuō)用熱設(shè)備冷凝器包括單臺(tái)或多臺(tái)，它們的用熱溫度/壓力包括同一個(gè)指標(biāo)或多種指標(biāo)，它們按照并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)組成若干支路，各支路安裝排液阻汽控制閥(疏水閥)、單向閥，匯集于冷液總管，在總管上安裝機(jī)械虹吸裝置接通鍋爐或貯液貯汽罐。也可以組成若干支路安裝排液阻氣控制閥與機(jī)械虹吸裝置，接通于鍋爐或貯液貯汽罐。還可以在虹吸裝置出口管段上安裝除氣缸或在冷液管網(wǎng)上設(shè)置若干除氣缸。還可以附設(shè)貯液槽旁路并聯(lián)于虹吸裝置。
此機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，使用機(jī)械虹吸裝置具有如下技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征無(wú)密封泄漏，有自吸能力，有適配的工作溫度、工作壓力和流量，且單向抽吸與輸送汽液混合的流體，可適當(dāng)調(diào)節(jié)流量/壓力，還能干運(yùn)轉(zhuǎn)與報(bào)警，長(zhǎng)壽命，造價(jià)適中，性價(jià)比好。目前最好采用隔膜泵，它已充分具備了上述這些技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征。因?yàn)樗罹吆缥δ?，所以可稱為虹吸泵或虹吸機(jī)。
所說(shuō)鍋爐蒸發(fā)器也包括單臺(tái)或多臺(tái)組成的聯(lián)合供熱系統(tǒng)，凡有2臺(tái)以上的系統(tǒng)可以設(shè)置一個(gè)回液分配器，由各臺(tái)鍋爐的液位器控制每臺(tái)鍋爐的回液量。
由于虹吸泵具有汽液混輸功能，因此能適應(yīng)于滿管、非滿管流動(dòng)工況，也適用于兩相流流動(dòng)的工況。特別是對(duì)排液阻汽控制閥泄漏的蒸汽及二次蒸汽也能加予吸納傳輸。它的單向傳輸，為相變循環(huán)創(chuàng)造了必要的條件。
由于流量壓力可適當(dāng)調(diào)節(jié)，且可以干運(yùn)轉(zhuǎn)，因此便于調(diào)試，哪怕是不穩(wěn)定的供熱工況也可適用；由于虹吸泵具有極佳的自吸性能與增壓性能，可以分散安裝在支路上，因此不受供熱現(xiàn)場(chǎng)地形坡向及落差的限制，能適應(yīng)于大范圍的供熱工況?？煞奖愕貙⒐崃鞒贪垂ぷ鳒囟?壓力指標(biāo)分級(jí)或按供熱地域劃分若干支路，組成循環(huán)系統(tǒng)，因此還可適應(yīng)于多種供熱工藝并存的復(fù)雜系統(tǒng)。虹吸泵的應(yīng)用，有望使所有間壁式用熱設(shè)備100％實(shí)現(xiàn)相變循環(huán)傳熱。
由于結(jié)構(gòu)上無(wú)密封泄漏，因此能適配于鍋爐與用熱設(shè)備組成的傳熱系統(tǒng)，形成全封閉的熱管體系而按照熱管的工況高效運(yùn)行。這是普通鍋爐供熱系統(tǒng)采用開(kāi)式或閉式凝結(jié)水回收流程無(wú)法比拼的。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施細(xì)則加以說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明單虹吸熱管回路實(shí)施方式的示意圖。
圖2為本發(fā)明若干虹吸回路實(shí)施方式示意圖。
圖3為本發(fā)明單虹吸回路另一種實(shí)施方式的示意圖。
圖4為本發(fā)明單虹吸回路又一種實(shí)施方式的示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明包括充當(dāng)蒸發(fā)器的鍋爐1，充當(dāng)冷凝器的間壁式用熱設(shè)備4、5、6、7、8、9，充當(dāng)熱媒的工質(zhì)2及蒸汽管道3、冷液管道11-14。其中用熱設(shè)備5、6互相并聯(lián)，7、8、9互相串聯(lián)成獨(dú)立支路12、13與另一個(gè)支路11匯集于總管14，支路11、12、13分別安裝排液阻氣控制閥10、單向閥17，總管14安裝虹吸泵15，虹吸機(jī)15出口設(shè)置除氣缸16，通過(guò)單向閥17連接于鍋爐1。熱媒工質(zhì)2可采用復(fù)合工質(zhì)，它在鍋爐1內(nèi)吸收熱量，由液相變成汽相；汽相工質(zhì)沿著蒸汽管3進(jìn)入用熱設(shè)備4-9，釋放熱量凝結(jié)成液相，俗稱冷液或凝結(jié)液。由于虹吸泵15作用，冷液管道11-14產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，將管內(nèi)冷液吸納并增能輸出，流入鍋爐蒸發(fā)器1再吸熱循環(huán)。當(dāng)有不凝性氣體隨工質(zhì)流體流經(jīng)除氣缸16時(shí)，即被分離貯存在除氣缸16內(nèi)，可以從排氣閥18適時(shí)給予排除。為了及時(shí)徹底地排除不凝性氣體，最好在冷液管網(wǎng)上設(shè)置若干除氣缸，例如在冷液管道拐彎處，或在冷液支管與總管的連接處安裝除氣缸。
回液管14附設(shè)貯液槽旁路23，并聯(lián)于虹吸泵15與除氣缸16。旁路23安裝貯液槽21，當(dāng)鍋爐液位超過(guò)上限時(shí)，打開(kāi)旁路閥19讓多余工質(zhì)從鍋爐1流出存放在貯槽21內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)泄漏損耗工質(zhì)時(shí)，打開(kāi)旁路閥24，由虹吸機(jī)15將貯存工質(zhì)輸入鍋爐1加予補(bǔ)充。貯液槽21安裝有液位計(jì)20，便于監(jiān)視存放量，還安裝有安全水封22，防止貯槽內(nèi)壓力過(guò)高，兼作溢流管使用，又防止空氣進(jìn)入貯槽內(nèi)。
圖2為由若干虹吸回路匯集于貯液貯汽罐再由泵輸入鍋爐的循環(huán)流程圖。工作溫度/壓力相同或相近的用熱設(shè)備5、6，互相并聯(lián)安裝虹吸機(jī)15成獨(dú)立虹吸回路12。另一工作溫度/壓力指標(biāo)的用熱設(shè)備4出口也安裝疏水閥10與虹吸機(jī)15成獨(dú)立虹吸回路11，它與虹吸回路12又并聯(lián)成總虹吸回路14聯(lián)通于貯液貯汽罐25。另一工作溫度/壓力指標(biāo)的用熱設(shè)備7、8、9互相串聯(lián)安裝疏水閥10、虹吸裝置15成獨(dú)立虹吸回路13聯(lián)通于貯液貯汽罐25，形成多回路循環(huán)的形式。冷液工質(zhì)受機(jī)械虹吸作用流入貯液貯汽罐25，由泵26輸入鍋爐1再吸熱循環(huán)。
圖3所示單虹吸回路的循環(huán)流程是一種利用二次蒸汽的機(jī)械相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，高溫工況用熱設(shè)備7工作壓力P1與低溫工況用熱設(shè)備8工作壓力P2互相串聯(lián)，它們之間連接二次蒸發(fā)箱28。從用熱設(shè)備7排出的高溫液相工質(zhì)經(jīng)二次蒸發(fā)箱28產(chǎn)生二次蒸汽送到低溫用熱設(shè)備8進(jìn)一步放熱冷凝，從管道13流出與二次蒸發(fā)箱28凝結(jié)液都經(jīng)過(guò)多級(jí)水封30引入室外冷液管網(wǎng)14，在機(jī)械虹吸泵15作用下返回鍋爐1再吸熱循環(huán)。當(dāng)二次汽不夠用時(shí)，可通過(guò)減壓閥27調(diào)節(jié)補(bǔ)汽。低壓用熱設(shè)備冷液支路13設(shè)有調(diào)節(jié)閥29，使得虹吸回液流量/壓力能夠適配。該系統(tǒng)適用于能分散利用二次汽，供熱范圍內(nèi)地形不受限制，鍋爐房位置可任意安裝，外管網(wǎng)管徑較小。
圖4所示單虹吸回路相變循環(huán)流程是一種供熱與冷卻交替作業(yè)的機(jī)械虹吸相變循環(huán)系統(tǒng)。用熱設(shè)備5、6分別安裝進(jìn)汽閥31及疏水閥10、自控閥32，各支路匯集于冷液總管14，總管14上安裝虹吸泵15，對(duì)冷液進(jìn)行虹吸輸送返回鍋爐1，在自控閥34、35的控制下，虹吸泵15也交替地抽吸冷卻水及系統(tǒng)內(nèi)空氣，從冷卻水總管33排去冷卻水槽。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，由鍋爐充當(dāng)熱管蒸發(fā)器(1)，由間壁式用熱設(shè)備充當(dāng)熱管冷凝器(4、5、6、7、8、9)，由工質(zhì)充當(dāng)汽液相變傳熱載能體(2)，鍋爐蒸發(fā)器與用熱設(shè)備冷凝器分體遠(yuǎn)離，它們通過(guò)蒸汽管(3)與冷液管(11、12、13、14)互相聯(lián)通，冷液管上安裝排液阻汽控制閥(10)，或者還安裝貯液貯汽罐(25)、輸液泵(26)，其特征在于在冷液管(11、12、13、14)上安裝機(jī)械虹吸裝置(15)，形成機(jī)械虹吸熱管回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)機(jī)械虹吸熱管回路是在若干冷液支路(11、12、13)匯集的冷液總管(14)上安裝機(jī)械虹吸裝置(15)形成單虹吸回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)機(jī)械虹吸熱管回路是在若干冷液支路(11、12、13)安裝機(jī)械虹吸裝置形成多個(gè)虹吸回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)機(jī)械虹吸熱管回路還安裝除氣缸(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，其特征在于所述虹吸回路附設(shè)貯液槽旁路(23)并聯(lián)于虹吸裝置，旁路(23)安裝貯液槽(21)及控制閥(19)、(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)械虹吸裝置最好采用虹吸泵。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了機(jī)械虹吸相變循環(huán)傳熱系統(tǒng)，系將鍋爐充當(dāng)熱管蒸發(fā)器，將間壁式用熱設(shè)備充當(dāng)熱管冷凝器，用復(fù)合介質(zhì)充當(dāng)汽液相變傳熱媒體，通過(guò)蒸汽管與冷液管互相聯(lián)通，且在冷液管上安裝虹吸機(jī)形成分離式熱管系統(tǒng)或虹吸增壓鍋爐熱管體系。虹吸效應(yīng)與增壓輸送使之適用于各種供熱流程而總是按照熱管工況運(yùn)行，不結(jié)垢、不腐蝕、耐低溫、熱效率極高，有望節(jié)水100％，節(jié)電40％，節(jié)燃料30％，無(wú)需日常加藥處理排污水，少排煙氣30％。這是普通鍋爐凝水回收系統(tǒng)不能比拼的。
文檔編號(hào)F28D15/02GK101050885SQ20061007426
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月5日
發(fā)明者陳烈濤, 陳偉達(dá) 申請(qǐng)人:陳偉達(dá)