[发明专利]一种冷热分流的多管程节能蓄热器在审

专利信息
申请号: 201510979905.2 申请日: 2015-12-22
公开(公告)号: CN105466266A 公开(公告)日: 2016-04-06
发明(设计)人: 方利国;徐培鑫;彭艳君 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: F28D20/00 分类号: F28D20/00
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 何淑珍
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 冷热 分流 管程 节能 蓄热器
【说明书】:

技术领域

发明涉及传热及节能技术领域,特别是涉及一种冷热分流的多管程节能蓄热器。

背景技术

随着能源危机及环境污染的加剧,节约能源已越来越引起人们的重视,各种节能技术已被人们广泛使用。蓄热器作为一种节能设备,可以储存热量,灵活地利用热量,同时具有性能好,可靠性高,储热密度大和几乎恒定的换热温度等优势,传统的蓄热器在结构上没有进行细致研究,导致蓄热量不大,低流量物料换热效率不高,不能对物料温度进行控制,而且蓄热器在结构上没有将冷热流体分开,不能解决物料污染的问题,为了解决上述问题,提出一种冷热分流的多管程节能蓄热器,通过冷热分流的方法,可以实现废酸等难以直接换热的气体余热回收,低流量物料余热高效回收。采用经向翅片管,增大了换热面积,优化了换热过程,在蓄热器内部空腔间填充蓄热材料,达到蓄热目的;同时采用多管程的方法,有效地控制了对流体出口温度的控制,以达到生产过程中的需要。

发明内容

针对蓄热量不大,低流量物料换热效率不高,不能对物料温度进行控制,物料污染的问题提出了一种冷热分流的多管程节能蓄热器,在一定程度上提高了蓄热量,使低流量物料换热效率大幅提高,实现冷热分管解决物料污染问题,同时也使得流体温度具有可控性。

本发明采用如下技术方案来实现:

一种冷热分流的多管程节能蓄热器,包括竖直设置的圆柱形筒体、通过法兰分别连接在所述筒体上下端的两个半球形封头,所述筒体上下端和两个半球形封头之间还设置有将筒体内腔和半球形封头内腔相隔离的筒体端板,位于所述筒体上端的半球形封头上设置有热流体出口,位于所述筒体下端的半球形封头上设置有热流体进口,所述筒体的内壁上下端分别设置有与相邻筒体端板形成环形密封容腔的环形导流槽,两个环形导流槽之间沿两个同心圆轨迹分别均匀地设置有若干连通两个环形导流槽的冷流体直管、冷流体蛇形管,所述筒体外圆周壁上端设置有连通位于所述筒体的内壁上端的环形导流槽的冷流体进口,外圆周壁下端设置有连通位于所述筒体的内壁下端的环形导流槽的冷流体出口,两个筒体端板之间均匀地设置有若干连通两个半球形封头内腔的热流体蛇形管,所述热流体蛇形管及冷流体直管、冷流体蛇形管之间的空隙中填充有蓄热材料。本方案采用冷热管分流的方式,热流体从下端半球形封头上的热流体进口进入到多个热流体管中,冷流体从筒体上方右侧的冷流体进口处进入,经过环形导流槽,均匀进入到各个冷流体管中,在此过程中,冷热分流同行,也可以只通热流体不通冷流体,这时就是单纯的蓄热;只通冷流体,这时就是单纯加热;冷热同行的时候就是蓄热、加热同时进行,使蓄热加热过程变得可控,解决了传统蓄热器物流污染问题,同时大大提高了换热效率以及蓄热能力。

进一步地,所述热流体蛇形管及冷流体蛇形管上均设置有流量调节阀,冷热流体的比热容一般不同,因此可以通过流量调节阀调节冷热流体的流量,即改变阀门的开度的方法,来改变和调整出口流体的温度。

进一步地,所述热流体蛇形管及冷流体蛇形管上均设置有温度传感器,温度传感器可与标度变换电路相接,经标度变换电路变换后通过光柱电平驱动电路进行数字显示,数显可与电动单元组合仪表、可编程序控制器或计算机连用,经计算机处理反馈到控制电路,对阀门开度控制以实现对温度的控制。

进一步地,所述冷流体直管、热流体蛇形管和冷流体蛇形管的直线段外壁沿周向均匀分布有若干与管道轴线平行的翅片,让蓄热器管道间拥有足够的换热面积,提高换热效率。

进一步地,相邻管道上的翅片的最小间隔不低于20mm,以减少在填充蓄热材料时对工艺物流产生过大的流动阻力。

进一步地,所述翅片的横截面呈曲边三角形,此形状的翅片根部厚一些,其向外延伸部分可以加工得薄一些,由于越靠近管道温度越高,此时接触面积越大,蓄热效果越好,因此根部要厚,而延伸部分由于离管道较远,对蓄热量影响不大,可以做得薄一些,有利于节省材料,同时,靠近管道部分热应力大,做的厚一些,有利于延长翅片的寿命和焊接,翅片的材质可以是铝、铜、钢等复合材料。

进一步地,所述翅片的表面均匀设置有凹槽,用于嵌入固体蓄热材料,既可增大蓄热材料的填充量,还增大蓄热材料和翅片的换热面积,加强蓄热器的蓄热量。

进一步地,所述的蓄热材料为膨胀石墨,膨胀石墨除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能意外,又由于其特殊成型工艺及特殊的微观组织,而具有天然石墨所没有的柔软、回弹性、低的应力松弛等。

进一步地,所述筒体由外到内依次包括金属层、绝热层和耐高温层,所述绝热层采用绝热材料或者是真空绝热。

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