高效土壤換熱傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱傳導(dǎo)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高效土壤換熱傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地源熱栗是一種利用淺層地?zé)豳Y源既能制冷又能制熱的高效節(jié)能環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱栗利用少量高品位能源，冬季將熱能從土壤中取出，轉(zhuǎn)移到室內(nèi)需求側(cè)，夏季將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下土壤，保持室內(nèi)的低溫環(huán)境。但是地源熱栗系統(tǒng)，地埋管埋管數(shù)量大換熱傳輸能力低，主要的輸導(dǎo)方式是用水當(dāng)作輸熱介質(zhì)，由栗循環(huán)將能量由地下導(dǎo)往建筑內(nèi)機(jī)房系統(tǒng)中。常用垂直重力熱管熱量傳輸能力大，但不能在下端冷上端熱工況下運(yùn)行。納米溶液/氣固兩相流體可提高傳輸能力，但存在納米粒子沉降聚集而堵管使分散性破壞的問(wèn)題，除此之外，現(xiàn)有的重力熱管換熱時(shí)還存在著:穩(wěn)定性差，熱傳導(dǎo)效率低，熱傳導(dǎo)效果差等問(wèn)題。
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種重力熱管強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)[申請(qǐng)?zhí)?201310353861.3]，包括設(shè)置于重力熱管內(nèi)腔的導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒內(nèi)部形成汽態(tài)工質(zhì)的上升通道，導(dǎo)流筒外側(cè)壁與重力熱管內(nèi)側(cè)管壁之間形成液態(tài)工質(zhì)的下降通道，導(dǎo)流筒的上部設(shè)有將上升通道與下降通道導(dǎo)通的通汽口，導(dǎo)流筒的下部設(shè)有將下降通道與上升通道導(dǎo)通的回流口。
[0004]上述方案在一定程度上解決了現(xiàn)有重力熱管熱傳導(dǎo)效果差的問(wèn)題，但是該方案依然存在著:穩(wěn)定性差，熱傳導(dǎo)效率低，納米粒子沉降聚集而堵管使分散性破壞的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，熱傳導(dǎo)效率高的高效土壤換熱傳輸裝置。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:本高效土壤換熱傳輸裝置，其特征在于，本高效土壤換熱傳輸裝置包括兩端封閉的導(dǎo)熱外管，所述的導(dǎo)熱外管內(nèi)設(shè)有能將導(dǎo)熱外管外的導(dǎo)熱工質(zhì)自其上端流入并從其下端流出從而使導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)熱外管內(nèi)的內(nèi)置管體，所述的導(dǎo)熱工質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)，所述的內(nèi)置管體沿著導(dǎo)熱外管軸向延伸，所述的內(nèi)置管體的上端位于導(dǎo)熱外管的上端，且在所述的導(dǎo)熱外管的上端設(shè)有能使導(dǎo)熱外管內(nèi)的導(dǎo)熱工質(zhì)流出的導(dǎo)熱工質(zhì)出口，所述的內(nèi)置管體下端部與導(dǎo)熱外管下端底部之間具有間距，所述的間距處設(shè)有能對(duì)導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行攪拌從而防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積的攪拌機(jī)構(gòu)。這里的導(dǎo)熱外管可以隨鉆機(jī)一次性埋入土壤，在流體驅(qū)動(dòng)裝置的工作下，含納米粒子的導(dǎo)熱工質(zhì)能高效地將地源冷/熱能量攜帶輸送地源熱栗裝置，當(dāng)系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)甚至較長(zhǎng)時(shí)間段的停機(jī)時(shí)，導(dǎo)熱工質(zhì)中的部分納米粒子有集聚沉降時(shí)，甚至沉積于管道底部時(shí)，通過(guò)攪拌機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，將納米粒子重新均勻，這里的導(dǎo)熱工質(zhì)可以是單一成分流體，也可以是多相復(fù)合的流體，流體可以是液體也可以是氣體，流體傳熱的形式可以是流動(dòng)傳輸脈動(dòng)傳輸以及振動(dòng)傳輸，導(dǎo)熱工質(zhì)其主要成分為水、R123、R134a、納米碳、納米T02，其灌注空間比為30-100%，納米材料質(zhì)量百分比1-100%，且攪拌機(jī)構(gòu)能防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積發(fā)生堵管使分散性破壞的問(wèn)題。
[0007]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的攪拌機(jī)構(gòu)包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)置管體端部下方且能周向轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌轉(zhuǎn)子，且所述的攪拌轉(zhuǎn)子朝向內(nèi)置管體下端。即攪拌轉(zhuǎn)子正對(duì)著內(nèi)置管體下端，從內(nèi)置管體出來(lái)的導(dǎo)熱工質(zhì)能促進(jìn)攪拌轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)從而提高防沉積作用。
[0008]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的攪拌轉(zhuǎn)子能在導(dǎo)熱工質(zhì)的熱流作用下直接被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；或者所述的攪拌轉(zhuǎn)子上還連接有能驅(qū)動(dòng)攪拌轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。即攪拌轉(zhuǎn)子主動(dòng)或被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以隨導(dǎo)熱工質(zhì)運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以通過(guò)動(dòng)力機(jī)構(gòu)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的攪拌轉(zhuǎn)子包括安裝座，所述的安裝座周向外側(cè)設(shè)有若干均勻分布且位于間距內(nèi)的攪拌葉輪。攪拌葉輪優(yōu)選采用斜流葉片形式，這樣能提高攪拌效果，防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積。
[0010]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)安裝結(jié)構(gòu)包括固定設(shè)置在導(dǎo)熱外管內(nèi)的支架，所述的支架內(nèi)穿設(shè)有能周向轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，所述的安裝座固定設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸上，且所述的驅(qū)動(dòng)軸端部延伸至內(nèi)置管體內(nèi)，所述的驅(qū)動(dòng)軸周向外側(cè)與內(nèi)置管體周向內(nèi)側(cè)之間設(shè)有軸承。攪拌轉(zhuǎn)子材料為塑料，這里的軸承可以采用無(wú)油磁懸浮軸承，這樣使得軸承不易堵塞內(nèi)置管體端部。
[0011]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的導(dǎo)熱外管底部設(shè)有能防止導(dǎo)熱工質(zhì)沉積在導(dǎo)熱外管底部的防沉積結(jié)構(gòu)。
[0012]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的防沉積結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在導(dǎo)熱外管底部且位于攪拌轉(zhuǎn)子下方的轉(zhuǎn)動(dòng)刷體，且所述的轉(zhuǎn)動(dòng)刷體與驅(qū)動(dòng)軸固定相連。當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)子帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)刷體與驅(qū)動(dòng)軸相連，這樣使得轉(zhuǎn)動(dòng)刷體能周向轉(zhuǎn)動(dòng)從而防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積于導(dǎo)熱外管的底部。
[0013]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的間距的距離大小與內(nèi)置管體外徑大小之間的比值為1-3:1。優(yōu)選地，這里的比值為1-2:1。
[0014]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的導(dǎo)熱工質(zhì)為固液兩相流體或氣固兩相流體。
[0015]在上述的高效土壤換熱傳輸裝置中，所述的導(dǎo)熱外管與內(nèi)置管體分別呈直管狀或彎曲狀；所述的導(dǎo)熱外管與內(nèi)置管體分別為光管、波紋管與螺紋管中的任意一種，且所述的導(dǎo)熱外管與內(nèi)置管體分別為鋼管、銅管、塑料金屬?gòu)?fù)合管和塑料管中的任意一種。導(dǎo)熱外管與內(nèi)置管體均具有氣密性，耐壓能力為1.2Mpa以上，外管導(dǎo)熱系數(shù)多0.lkj/m.K。
[0016]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本高效土壤換熱傳輸裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:1、采用流體作為熱傳輸工質(zhì)，尤其是采用固液兩相或者氣固兩相流體工質(zhì)時(shí)，熱傳輸效率高。2、可以有效地防止流體中的懸浮固體物沉積于管子最底端。3、可以方便地選用流體流動(dòng)力被動(dòng)驅(qū)動(dòng)或外部電力/磁力的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)。4、使用簡(jiǎn)單安全，無(wú)需日常維護(hù)，在暖通空調(diào)能源行業(yè)具有應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明提供的A-A處的剖視圖。
[0019]圖中，導(dǎo)熱外管1、導(dǎo)熱工質(zhì)出口 11、內(nèi)置管體2、間距3、攪拌機(jī)構(gòu)4、攪拌轉(zhuǎn)子41、動(dòng)力機(jī)構(gòu)42、安裝座43、攪拌葉輪44、支架45、驅(qū)動(dòng)軸46、軸承47、防沉積結(jié)構(gòu)5、轉(zhuǎn)動(dòng)刷體51ο
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]如圖1-2所示，本高效土壤換熱傳輸裝置，包括兩端封閉的導(dǎo)熱外管1，導(dǎo)熱外管1內(nèi)設(shè)有能將導(dǎo)熱外管1外的導(dǎo)熱工質(zhì)自其上端流入并從其下端流出從而使導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)熱外管1內(nèi)的內(nèi)置管體2，導(dǎo)熱工質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)，可以為固液兩相流體或氣固兩相流體，內(nèi)置管體2沿著導(dǎo)熱外管1軸向延伸，內(nèi)置管體2的上端位于導(dǎo)熱外管1的上端，且在導(dǎo)熱外管1的上端設(shè)有能使導(dǎo)熱外管1內(nèi)的導(dǎo)熱工質(zhì)流出的導(dǎo)熱工質(zhì)出口 11，內(nèi)置管體2下端部與導(dǎo)熱外管1下端底部之間具有間距3，間距3的距離大小與內(nèi)置管體2外徑大小之間的比值為1-3:1，其中，比值為1-2:1最為合適，間距3處設(shè)有能對(duì)導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行攪拌從而防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積的攪拌機(jī)構(gòu)4，這里的導(dǎo)熱外管1可以隨鉆機(jī)一次性埋入土壤，在流體驅(qū)動(dòng)裝置的工作下，含納米粒子的導(dǎo)熱工質(zhì)能高效地將地源冷/熱能量攜帶輸送地源熱栗裝置，當(dāng)系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)甚至較長(zhǎng)時(shí)間段的停機(jī)時(shí)，導(dǎo)熱工質(zhì)中的部分納米粒子有集聚沉降時(shí)，甚至沉積于導(dǎo)熱外管1時(shí)，通過(guò)攪拌機(jī)構(gòu)4的運(yùn)動(dòng)，將納米粒子重新均勻，這里的導(dǎo)熱工質(zhì)可