[发明专利]一种纳米流体烟气余热回收装置

说明书

本发明属换热器领域，具体涉及一种纳米流体烟气余热回收装置，包含冷壳（1）、热壳（2）、分隔板（3）、过渡管（4）、冷凝管（5）、蒸发管（6）、汇聚斗（7）及翅片（8）；所述分隔板（3）采用带孔板式结构；所述冷凝管（5）与蒸发管（6）依次分别固定设于上冷壳（1）及下热壳（2）腔体内；所述冷凝管（5）的下端口通过固定设于分隔板（3）上的过渡管（4）与蒸发管（6）的上端口相连通；在所述蒸发管（6）内装有纳米流体超导换热工质。本发明基于纳米流体沸腾强化传热理论进行高效换热，达到高效回收烟气余热的目的。

技术领域

本发明属于热管换热器领域，尤其是涉及一种使用纳米流体沸腾强化传热技术的高效烟气余热回收装置。

背景技术

换热器是一种在不同温度下两种或者两种以上的流体之间实现换热的设备，本发明基于烟气余热回收的背景，工业烟气的余热资源回收是缓解能源匮乏的重要手段。目前高温烟气的回收利用难度小且回收利用率高，中低温烟气热能品位低，能级较小，回收利用率低。而在发电厂、石化企业中均大量存在中低温烟气（200℃左右），虽然它们温度比较低，但数量却很庞大，现有的热能回收设备因为尺寸较大，投资回收期较长，不利于余热资源的回收利用。

传统换热器采用水、油等作为换热工质，其换热效率低下，很难满足工业需求。近些年纳米流体作为新型换热工质，受到了研究者的广泛关注，其具有高导热性的特点，契合换热工质所需。纳米流体的蒸发沸腾含有相变过程。有研究表明，与纯水相比，纳米颗粒的存在能够影响流体的蒸发沸腾性质。研究人员认为纳米颗粒的存在能够增强传热性质，提高气泡成核密度，从而提高纳米流体的蒸发量。基于以上理论，提出了一种纳米流体烟气余热回收装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种纳米流体烟气余热回收装置，旨在克服现有烟气余热装置的不足之处而提供一种结构简单、工作效率高、使用寿命长，能将中低温烟气余热回收的一种纳米流体烟气余热回收装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种纳米流体烟气余热回收装置，包括上冷壳、下热壳、过渡管、冷凝管及蒸发管；所述下热壳的两侧分别设有热风进口与热风出口；所述上冷壳的两侧分别设有冷风进口与冷风出口；所述上冷壳与下热壳通过分隔板连接；所述分隔板采用带孔板式结构；所述冷凝管与蒸发管依次分别固定设于上冷壳及下热壳腔体内；所述冷凝管的下端口通过固定设于分隔板上的过渡管与蒸发管的上端口相连通；在所述蒸发管内装有纳米流体超导换热工质。

进一步地，本发明所述过渡管可采用内设旋翼叶片的扭曲片管结构。

进一步地，本发明所述纳米流体超导换热工质为Al₂O₃-SiO₂/水基混合纳米流体超导换热工质。

进一步地，本发明所述Al₂O₃-SiO₂/水基混合纳米流体超导换热工质包括Al₂O₃、SiO₂与基液；其中Al₂O₃与SiO₂质量比为1：1；Al₂O₃的平均粒径为40nm，SiO₂的平均粒径为20nm；所述基液为纯水；所述Al₂O₃与SiO₂构成的纳米流体的质量分数为0.5%。

进一步地，本发明所述蒸发管与冷凝管以错位布置方式依次分别固定设于上冷壳及下热壳腔体内。

进一步地，本发明在所述冷风进口、冷风出口、热风进口及热风出口处分别固定设有汇聚斗。

进一步地，本发明所述蒸发管与冷凝管的外壁分别设有翅片。

进一步地，本发明所述冷壳与热壳的材质为高热阻材料。