[发明专利]一种高效节能型无菌热管能量回收装置

权利要求书

1.一种高效节能型无菌热管能量回收装置，其特征在于该装置包括灭菌前冷溶液流动子系统、灭菌后热溶液流动子系统、热管子系统的回液管管束、热管子系统的输气管管束和热管工质循环子系统；灭菌前冷溶液流动子系统、灭菌后热溶液流动子系统、热管子系统的回液管管束、热管子系统的输气管管束和热管工质循环子系统连接为一体；

所述的灭菌前冷溶液流动子系统，其主体结构包括：原料容器、最后一个热管子系统的冷凝段、卡箍、180度弯头、第一个热管子系统的冷凝段、加热罐、热管子系统的输气管、冷溶液泵、热管子系统的回液管、套管换热器内管和套管换热器外管；冷溶液泵的一端通过管路与原料容器的底部出口相连通，冷溶液泵的另一端通过管路与最后一个热管子系统的冷凝段的套管换热器内管相连通，套管换热器内管的外面套有套管换热器外管，套管换热器外管的两端与套管换热器内管的外壁之间密封形成环形空间，套管换热器外管与热管子系统的输气管和热管子系统的回液管相连通；每相邻两个冷凝段的套管换热器内管之间通过180度弯头相连通，并通过卡箍加紧固定在一起，第一个热管子系统的冷凝段的一端与加热罐的输入口相连通，热管子系统的冷凝段的数量为2～500；

所述的灭菌后热溶液流动子系统，其主体结构包括：备用加热罐、输运泵、热溶液泵、第一个热管子系统的蒸发段、卡箍、180度弯头、最后一个热管子系统的蒸发段、套管换热器内管、套管换热器外管、热管子系统的输气管、热管子系统的回液管和冷却罐；备用加热罐的入口通过输运泵与加热罐的出口相连通，备用加热罐的出口通过热溶液泵与第一个热管子系统的蒸发段的套管换热器内管相连通，套管换热器内管的外面套有套管换热器外管，套管换热器外管的两端与套管换热器内管的外壁之间密封形成环形空间，套管换热器外管与热管子系统的输气管和热管子系统的回液管相连通；每相邻两个蒸发段的套管换热器内管之间通过180度弯头相连通，并通过卡箍加紧固定在一起；最后一个热管子系统的蒸发段的一端与冷却罐的输入口相连通，热管子系统的蒸发段与冷凝段的数量相同；

所述的热管工质循环子系统，其主体结构包括：第一个热管子系统的蒸发段、第一个热管子系统的冷凝段、热管子系统的回液管、热管子系统的输气管、最后一个热管子系统的蒸发段、最后一个热管子系统的冷凝段、第一和最后一个热管子系统的蒸发段之间的其余蒸发段、第一和最后一个热管子系统的冷凝段之间的其余冷凝段；第一个热管子系统的蒸发段和第一个热管子系统的冷凝段通过热管子系统的回液管和热管子系统的输气管相连通，构成第一个热管工质循环子系统；最后一个热管子系统的蒸发段和最后一个热管子系统的冷凝段通过热管子系统的回液管和热管子系统的输气管相连通，构成最后一个热管工质循环子系统；其余的蒸发段和其余的冷凝段数量相同，分别一一对应并通过热管子系统的回液管和热管子系统的输气管相连通，构成其余热管工质循环子系统；热管工质循环子系统的数量与冷凝段的数量相同；所有的热管子系统的回液管构成热管子系统的回液管管束，所有的热管子系统的输气管构成热管子系统的输气管管束，热管子系统的回液管管束和热管子系统的输气管管束将灭菌前冷溶液流动子系统冷凝段的环形空间和灭菌后热溶液流动子系统蒸发段的环形空间一一对应相连通，构成热管工质循环子系统。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能型无菌热管能量回收装置，其特征在于所述的卡箍、180度弯头和套管换热器内管的材料为316或304不锈钢；各蒸发段或冷凝段之间通过180度弯头相连通，用卡箍固定连接，便于清洗与拆装，便于每个部件加工过程中进行全方位表面处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效节能型无菌热管能量回收装置，其特征在于所述的热管子系统的冷凝段所在的高度高于蒸发段所在的高度100～1000mm，保证冷凝段冷凝的热管工质能够在重力作用下能够顺利流入蒸发段，实现热管工质的循环过程；所述的热管子系统的蒸发段与冷凝段在实际布置时，采用垂直布置，即管中心线与水平面成90度，或者按10～80度角度倾斜布置。

4.根据权利要求3所述的一种高效节能型无菌热管能量回收装置，其特征在于高效节能型无菌热管能量回收装置的实现能量回收的过程是：将每个热管工质循环子系统都抽空后，分别充入适量的热管工质，在原料容器内有冷溶液、备用加热罐内有热溶液的前提下开始工作：同时启动冷溶液泵和热溶液泵，热溶液泵将完成高温灭菌过程的热溶液从备用加热罐中抽出并依次送入第一个热管子系统的蒸发段和最后一个热管子系统的蒸发段，被蒸发段内的热管工质冷却到一定程度后，进入冷却罐，在冷却罐中被冷却介质进一步冷却到要求的温度，完成冷却过程；冷溶液泵将冷溶液从原料容器中抽出并依次送入最后一个热管子系统的冷凝段和第一个热管子系统的冷凝段，被冷凝段内的热管工质加热到一定程度后，进入加热罐，在加热罐中被加热介质进一步加热到要求的灭菌温度，保持0.5～6小时后，完成高温灭菌过程，完成灭菌后的热溶液通过输运泵送入备用加热罐；第一个热管子系统的蒸发段和第一个热管子系统的冷凝段通过热管子系统的回液管和热管子系统的输气管相互连接为第一个热管工质循环子系统，第一个热管子系统的蒸发段中的液态热管工质吸收热溶液的热量后相变为气体状态，气体状态的热管工质由热管子系统的输气管进入第一个热管子系统的冷凝段，在第一个热管子系统的冷凝段内，气体状态的热管工质被冷溶液冷却相变为液体状态，液体状态的热管工质在重力作用下由热管子系统的回液管再次返回到第一个热管子系统的蒸发段，如此循环，连续不断地将热溶液的热量传递给冷溶液，实现高效的能量回收。