專利名稱：熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱裝置系統(tǒng)，尤其是一種采用熱管技術(shù)利用余熱對(duì)流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物進(jìn)行加熱、或?qū)α黧w(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物的余熱進(jìn)行有效利用的換熱系統(tǒng)，具體地說是一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，將流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物進(jìn)行加熱所采用的方法通常是，使流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物在管內(nèi)流動(dòng)，管外有一套管，夾套間隙內(nèi)通入高溫、高壓的蒸汽，由蒸汽冷凝并降溫放出的熱量加熱流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物，但蒸汽冷凝成水并降溫后不斷地被排放且不回收，消耗了大量的高品位的高溫、高壓蒸汽而造成能源浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)在現(xiàn)有的對(duì)流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物加熱或冷卻過程中能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，發(fā)明一種基于熱管原理的、可利用余熱對(duì)流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物進(jìn)行加熱或有效地吸取流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物熱量的、從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，其特征是它由作為分離式熱管一端的流體(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10和作為分離式熱管另一端的換熱裝置11組成，流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10和作為分離式熱管另一端的換熱裝置11通過熱管工質(zhì)上升管路1和下降管路6相連；所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10主要由輸送內(nèi)管5、包裹在輸送內(nèi)管5上的夾套外管3組成，輸送內(nèi)管5的兩端均伸出夾套外管3外和法蘭2連接，法蘭2還可作多段串聯(lián)連接用，在夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間形成一既可作為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝又可作為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)的空間4，上升管路1的一端和下降管路6的一端均與該空間4相通；所述的熱管另一端的換熱裝置11主要由殼體8、熱管束7組成，熱管束7中各傳熱管的一端均與下聯(lián)管12相通，下聯(lián)管12與下降管路6的另一端相通，熱管束7中各傳熱管的另一端均與上聯(lián)管13相通，上聯(lián)管13與上升管路1的另一端相連，在殼體8中、熱管束7的外表面之間形成相對(duì)于低溫的流體和固相粉末的兩相混合物的高溫?zé)崃黧w通道9、或相對(duì)于高溫的流體和固相粉末的兩相混合物的低溫冷流體的通道9。
在所述的法蘭2上并排安裝有一個(gè)以上的個(gè)輸送內(nèi)管5，每個(gè)輸送內(nèi)管5上均套裝有相應(yīng)的夾套外管3，各夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間的空間4均與上升管路1和下降管路6的一端相連。
本發(fā)明的目的還可通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，其特征是它至少由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分別作為分離式熱管冷、熱端的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10組成，它們相互之間通過熱管工質(zhì)上升管路1和下降管路6相連，所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10主要由輸送內(nèi)管5、包裹在輸送內(nèi)管5上的夾套外管3組成，輸送內(nèi)管5的兩端均伸出夾套外管3外和法蘭2連接，法蘭2可作多段串聯(lián)連接用，在夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間形成一既可作為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝又可作為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)的空間4，上升管路1的一端和下降管路6的一端均與該空間4相通。
同樣在所述的法蘭2上并排安裝有一個(gè)以上的個(gè)輸送內(nèi)管5，每個(gè)輸送內(nèi)管5上均套裝有相應(yīng)的夾套外管3，各外夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間的空間4均與上升管路1和下降管路6的一端相連。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的換熱系統(tǒng)利用廢熱流體的余熱加熱冷流體。冷、熱流體之一或兩者均是流體相(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物，流體相(流體或液體)和固相粉末的兩相混合物的組成可以是固相重量占90％以上，流體相重量占10％以下。流體相具有一定的壓力，作為固相的輸送載體，流體和固相粉末的兩相混合物一起流動(dòng)。
2、發(fā)明首次采用了分離式熱管傳熱元件。
3、以固相粉末重量占90％以上和流體相重量占10％以下的兩相混合物作為熱管傳熱元件的換熱介質(zhì)，在國(guó)內(nèi)、外未見報(bào)導(dǎo)，屬于首次。
4、由于流體和固相粉末的兩相混合物在流動(dòng)和傳熱過程中對(duì)傳熱面的磨損，會(huì)引起壁面受損，提高了使用過程中該側(cè)更換的頻率，而非流體和固相粉末的兩相混合物的另一側(cè)不存在這個(gè)問題可以長(zhǎng)周期地使用，以分離式熱管作為這樣換熱場(chǎng)合的傳熱元件，冷、熱兩側(cè)分開，不處于同一空間的裝置內(nèi)，可以解決這個(gè)問題。
5、非流體和固相粉末的兩相混合物側(cè)的管束外表面可以通過增加翅片的手段進(jìn)行傳熱面的擴(kuò)展以強(qiáng)化傳熱；在流體和固相粉末的兩相混合物側(cè)的夾套內(nèi)管的外表面也可以通過增加翅片以強(qiáng)化蒸發(fā)或冷凝過程。
6、本發(fā)明用處之一可通過利用熱管內(nèi)的工作介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝的不斷循環(huán)，吸收廢熱流體的余熱，將流體和固相粉末的兩相混合物加熱，不需要消耗高品位的高溫高壓蒸汽；本發(fā)明用處之二可通過利用熱管內(nèi)的工作介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝的不斷循環(huán)，吸收流體和固相粉末的兩相混合物的余熱，將冷流體加熱；本發(fā)明用處之三可通過利用熱管內(nèi)的工作介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝的不斷循環(huán)，吸收高溫的流體和固相粉末的兩相混合物的余熱，將另一種低溫的流體和固相粉末的兩相混合物加熱，因此節(jié)能效果十分明顯。
圖1是本發(fā)明的利用廢熱流體對(duì)流體和固相粉末的兩相混合物進(jìn)行加熱時(shí)的換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的利用流體和固相粉末的兩相混合物的余熱加熱冷流體的換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的利用高溫的流體和固相粉末的兩相混合物的余熱對(duì)低溫的流體和固相粉末的兩相混合物進(jìn)行加熱的換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中14為廢熱流體流動(dòng)方向，15為氣體、固相粉末入口，16為冷流體流動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)構(gòu)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例一。
如圖1所示。
一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，它由作為分離式熱管冷凝端的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10和分離式熱管蒸發(fā)端的蒸發(fā)段換熱裝置11組成，流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10和熱管蒸發(fā)段換熱裝置11通過熱管工質(zhì)上升管路1和下降管路6相連；所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10主要由冷凝段輸送內(nèi)管5、包裹在輸送內(nèi)管5上的冷凝段夾套外管3組成，輸送內(nèi)管5的兩端均伸出夾套外管3外，端部有法蘭2可作多段串聯(lián)連接用，在夾套外管3和輸送內(nèi)管5形成一作為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝的空間4，上升管路1的一端和下降管路6的一端均與該空間4相通；所述的熱管熱端換熱裝置11主要由蒸發(fā)段殼體8、蒸發(fā)段熱管束7組成，熱管束7中的各傳熱管的一端均與下聯(lián)管12相通，下聯(lián)管12與下降管路6的另一端相通，熱管束7中各傳熱管的另一端均與上聯(lián)管13相通，上聯(lián)管13與上升管路1的另一端相連，在殼體8中、熱管束7外表面之間形成有一個(gè)廢熱流體通道9。
具體實(shí)施時(shí)，通過所述的法蘭2可并排安裝有多個(gè)(一個(gè)以上)冷凝段輸送內(nèi)管5，每個(gè)輸送內(nèi)管5上均套裝有相應(yīng)的冷凝段夾套外管3，各外夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間的熱管工質(zhì)蒸汽冷凝空間4均與上升管路1和下降管路6的一端相連。
當(dāng)流體和固相粉末的兩相混合物溫度較低時(shí)，廢熱流體經(jīng)過蒸發(fā)段熱管束7的管外表面，廢熱流體放出熱量，熱管內(nèi)的工作介質(zhì)液體吸收該熱量后在熱管束7的內(nèi)部蒸發(fā)。熱管冷凝段是一個(gè)夾套式結(jié)構(gòu)，流體和固相粉末的兩相混合物流經(jīng)冷凝段輸送內(nèi)管5的管內(nèi)，蒸發(fā)段位于冷凝段之下，熱管束7內(nèi)的工質(zhì)蒸汽，通過上升管路1流入熱管工質(zhì)蒸汽冷凝空間4內(nèi)后冷凝成飽和液體并放出熱量，通過下降管路6流回蒸發(fā)段熱管束7的管內(nèi)再次吸熱蒸發(fā)，熱量最終從廢熱流體傳給了冷的流體和固相粉末的兩相混合物(圖1)。沿著廢熱流體的流動(dòng)方向，可以有多個(gè)熱管束7串聯(lián)位于蒸發(fā)段殼體8內(nèi)。沿著流體和固相粉末的兩相混合物的流動(dòng)方向，可以有多個(gè)冷凝段通過法蘭2串聯(lián)而成。每個(gè)熱管束7分別與冷凝端的夾套管對(duì)應(yīng)。
實(shí)施例二。
如圖2所示。
一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，它由作為分離式熱管蒸發(fā)端的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10和作為分離式熱管冷凝端的冷凝段換熱裝置11組成，流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10和熱管冷凝段換熱裝置11通過熱管工質(zhì)上升管路1和下降管路6相連；所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10主要由蒸發(fā)段輸送內(nèi)管5、包裹在輸送內(nèi)管5上的蒸發(fā)段夾套外管3組成，輸送內(nèi)管5的兩端均伸出夾套外管3外，端部有法蘭2可作多段串聯(lián)連接用，在夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間形成一作為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)的空間4，上升管路1的一端和下降管路6的一端均與該空間4相通；所述的熱管冷凝段換熱裝置11主要由冷凝段殼體8、冷凝段熱管束7組成，熱管束7中的各傳熱管的一端均與下聯(lián)管12相通，下聯(lián)管12與下降管路6的另一端相通，熱管束7中各傳熱管的另一端均與上聯(lián)管13相通，上聯(lián)管13與上升管路1的另一端相連，在殼體8中、熱管束7的外表面之間形成有一個(gè)冷流體通道9。
具體實(shí)施時(shí)，在所述的法蘭2上可并排安裝有多個(gè)(一個(gè)以上)蒸發(fā)段輸送內(nèi)管5，每個(gè)輸送內(nèi)管5上均套裝有相應(yīng)的蒸發(fā)段夾套外管3，各外夾套外管3和輸送內(nèi)管5之間的熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)空間4均與上升管路1和下降管路6的一端相連。
當(dāng)流體和固相粉末的兩相混合物溫度較高時(shí)，冷流體流經(jīng)冷凝段熱管束7的管外表面進(jìn)入冷凝段殼體8中的冷流體通道9中，熱管蒸發(fā)段是一個(gè)夾套式結(jié)構(gòu)，流體和固相粉末的兩相混合物流經(jīng)蒸發(fā)段輸送內(nèi)管5的管內(nèi)，熱管的工作介質(zhì)液體在蒸發(fā)空間4內(nèi)吸熱蒸發(fā)成飽和蒸汽，通過上升管路1流入換熱管束7的管內(nèi)后冷凝成飽和液體并放出熱量，通過下降管路6流回蒸發(fā)空間4內(nèi)再次吸熱蒸發(fā)，熱量最終從流體和固相粉末的兩相混合物傳給了冷流體(圖2)。沿著冷流體的流動(dòng)方向，可以有多個(gè)熱管束7串聯(lián)位于8內(nèi)。沿著流體和固相粉末的兩相混合物的流動(dòng)方向，可以有多個(gè)蒸發(fā)段夾套外管通過法蘭2串聯(lián)而成。每個(gè)熱管束7分別與蒸發(fā)端的夾套管對(duì)應(yīng)。
實(shí)施例三。
如圖3所示。
一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，它由兩個(gè)(也可為兩組)結(jié)構(gòu)相同的分別作為分離式熱管的蒸發(fā)端和冷凝端的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10組成，它們相互之間通過熱管工質(zhì)上升管路1和下降管路6相連，所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置10各自分別主要由輸送內(nèi)管5、包裹在輸送內(nèi)管5上的夾套外管3組成，輸送內(nèi)管5的兩端均伸出夾套外管3外，端部有法蘭2可作多段串聯(lián)連接用，在夾套外管3和輸送內(nèi)管5形成一既可作為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝又可作為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)的空間4，上升管路1的一端和下降管路6的一端均與該空間4相通。兩個(gè)(或兩組)輸送內(nèi)管5中的一個(gè)(組)為蒸發(fā)段輸送內(nèi)空，另一個(gè)(組)為冷凝段輸送內(nèi)管，兩個(gè)(組)夾套外管3中一個(gè)(組)為蒸發(fā)段夾套外管，另一個(gè)(組)為冷凝段夾套外管，相應(yīng)地位于輸送內(nèi)管5與夾套外管3之間的空間一個(gè)(組)為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)空間，另一個(gè)(組)為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝空間。
當(dāng)冷、熱介質(zhì)均為流體和固相粉末的兩相混合物時(shí)，熱管的蒸發(fā)段和冷凝段均為夾套式結(jié)構(gòu)，熱管的工質(zhì)在蒸發(fā)空間4內(nèi)吸收較高溫度的流體和固相粉末的兩相混合物放出的熱量汽化成飽和蒸汽，通過上升管路1流入另一熱管工質(zhì)蒸汽冷凝空間4內(nèi)后冷凝成飽和液體并放出熱量給較低溫度的流體和固相粉末的兩相混合物，再通過下降管路6流回?zé)峁芄べ|(zhì)蒸發(fā)空間4內(nèi)再次吸熱蒸發(fā)，熱量最終從高溫的流體和固相粉末的兩相混合物傳給了低溫的流體和固相粉末的兩相混合物(圖3)。沿著冷、熱介質(zhì)各自的流動(dòng)方向，可以分別有多個(gè)冷凝段夾套外管3通過法蘭2串聯(lián)而成，同時(shí)也可以有多個(gè)蒸發(fā)段夾套外管3通過法蘭2串聯(lián)而成。蒸發(fā)端與冷凝端相互對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求
1.一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，其特征是它由作為分離式熱管一端的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置(10)和作為分離式熱管另一端的換熱裝置(11)組成，流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置(10)和熱管另一端換熱裝置(11)通過熱管工質(zhì)上升管路(1)和下降管路(6)相連；所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置(10)主要由輸送內(nèi)管(5)、包裹在輸送內(nèi)管(5)上的夾套外管(3)組成，輸送內(nèi)管(5)的兩端均伸出夾套外管(3)外，它的兩端和法蘭(2)連接，在夾套外管(3)和輸送內(nèi)管(5)之間形成一既可作為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝又可作為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)的空間(4)，上升管路(1)的一端和下降管路(6)的一端均與該空間(4)相通；所述的分離式熱管的另一端的換熱裝置(11)主要由殼體(8)、熱管束(7)組成，熱管束(7)中各傳熱管的一端均與下聯(lián)管(12)相通，下聯(lián)管(12)與下降管路(6)的另一端相通，熱管束(7)中各傳熱管的另一端均與上聯(lián)管(13)相通，上聯(lián)管(13)與上升管路(1)的另一端相連，在殼體(8)中和熱管束(7)的外表面之間形成流體通道(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，其特征是在所述的法蘭(2)上并排安裝有一個(gè)以上的個(gè)輸送內(nèi)管(5)，每個(gè)輸送內(nèi)管(5)上均套裝有相應(yīng)的夾套外管(3)，各夾套外管(3)和輸送內(nèi)管(5)之間的空間(4)均與上升管路(1)和下降管路(6)的一端相連。
3.一種熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，其特征是它至少由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分別作為分離式熱管冷、熱端的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置(10)組成，它們相互之間通過熱管工質(zhì)的上升管路(1)和下降管路(6)相連，所述的流體和固相粉末的兩相混合物的輸送換熱裝置(10)主要由輸送內(nèi)管(5)、包裹在輸送內(nèi)管(5)上的夾套外管(3)組成，輸送內(nèi)管(5)的兩端均伸出夾套外管(3)外和法蘭(2)連接，在夾套外管(3)和輸送內(nèi)管(5)之間形成一既可作為熱管工質(zhì)蒸汽冷凝又可作為熱管工質(zhì)液體蒸發(fā)的空間(4)，上升管路(1)的一端和下降管路(6)的一端均與該空間(4)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，其特征是在所述的分離式熱管冷、熱各端的法蘭(2)上并排安裝有一個(gè)以上的個(gè)輸送內(nèi)管(5)，每個(gè)輸送內(nèi)管(5)上均套裝有相應(yīng)的夾套外管(3)，各夾套外管(3)和輸送內(nèi)管(5)之間的空間(4)均與上升管路(1)和下降管路(6)的一端相連。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的流體和固相粉末的兩相混合物的加熱和冷卻過程中能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，發(fā)明一種基于熱管原理的、可利用余熱對(duì)流體和固相粉末的兩相混合物進(jìn)行加熱或有效地吸取流體和固相粉末的兩相混合物熱量的、從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的熱管式固相粉末換熱系統(tǒng)，它由作為分離式熱管一端的流體和固相粉末的混合物的輸送換熱裝置(10)和作為分離式熱管另一端的換熱裝置(11)組成，分離式熱管的冷、熱兩端也可均由流體和固相粉末的混合物的輸送換熱裝置(10)組成，它們通過熱管工質(zhì)上升管路(1)和下降管路(6)相連。它通過利用熱管內(nèi)的工作介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)，吸收熱介質(zhì)的熱量，將冷介質(zhì)加熱，不需要消耗外界高品位的高溫高壓蒸汽，因此節(jié)能效果十分明顯。
文檔編號(hào)F28D15/02GK101021392SQ200710020359
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者李菊香, 王宏強(qiáng), 顧文明 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)