熱管式雙熱源換熱器以及雙熱源換熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能夠利用兩種熱源，保證供熱的穩(wěn)定輸出，簡化系統(tǒng)的形式和運行控制的熱管式雙熱源換熱器以及包含該熱管式雙熱源換熱器的雙熱源換熱系統(tǒng)。本發(fā)明提供的熱管式雙熱源換熱器，包含：主換熱部，用于將主熱源流體的熱量傳遞給被加熱流體；以及輔助換熱部，與主換熱部通過隔熱層連接，用于將輔助熱源流體的熱量傳遞給被加熱流體，其中，主換熱部包括：若干個被加熱流體通道和主熱源流體通道，二者交錯布置，其間為金屬薄壁，被加熱流體和主熱源流體通過金屬壁面進行換熱，輔助換熱部包括多個熱管，穿過隔熱層設(shè)置在被加熱流體通道和輔助熱源流體通道內(nèi)，輔助熱源流體的熱量通過熱管傳遞給被加熱流體。
【專利說明】
熱管式雙熱源換熱器以及雙熱源換熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱器以及換熱系統(tǒng)，具體涉及一種熱管式雙熱源換熱器以及包含該熱管式雙熱源換熱器的雙熱源換熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的換熱器一般包括兩個環(huán)路，加熱流體環(huán)路和被加熱流體環(huán)路，兩股流體在換熱器內(nèi)進行換熱，這種換熱器十分適合于采用單一熱源進行供熱，直接把熱源與加熱流體環(huán)路連接即可。
[0003]可是當(dāng)需要有兩個熱源進行供熱時，就要設(shè)置多個閥門切換熱源，如果兩個熱源提供的加熱介質(zhì)參數(shù)相差較大，有時需要采用兩個換熱器，系統(tǒng)變得相對復(fù)雜，控制要求也高，系統(tǒng)的故障率上升。
[0004]目前許多供熱系統(tǒng)有兩個熱源，比如在太陽能供熱系統(tǒng)中，由于在陰雨天與夜間沒有太陽能，經(jīng)常需要采用燃氣鍋爐作為輔助熱源;再如，采用工業(yè)余熱供熱系統(tǒng)中，也經(jīng)常采用集中供熱管網(wǎng)作為輔助熱源。因此有必要開發(fā)一種簡化雙熱源供熱系統(tǒng)的換熱器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種能夠利用兩種熱源，保證供熱的穩(wěn)定輸出，簡化系統(tǒng)的形式和運行控制的熱管式雙熱源換熱器以及包含該熱管式雙熱源換熱器的雙熱源換熱系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供了一種熱管式雙熱源換熱器，利用兩種不同熱源對被加熱流體進行換熱，具有這樣的特征，包含:主換熱部與輔助換熱部，主換熱部位于輔助換熱部的正上方，與輔助換熱部通過隔熱層隔開，主換熱部，設(shè)有若干個被加熱流體通道和主熱源流體通道，二者交錯布置，其間為金屬薄壁，被加熱流體和主熱源流體通過金屬壁面進行換熱，輔助換熱部，設(shè)有若干個輔助熱源流體通道;在輔助熱源流體通道與被加熱流體通道中設(shè)置若干個豎直放置、穿過隔熱層的熱管，輔助熱源流體的熱量通過熱管傳遞給被加熱流體。
[0007]在本發(fā)明提供的熱管式雙熱源換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，金屬薄壁上固定設(shè)置有肋片，用于增強擾動。
[0008]在本發(fā)明提供的熱管式雙熱源換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，輔助熱源流體通道由多塊固定在下殼體的側(cè)壁上并被熱管穿過的折流板構(gòu)成，用于使輔助熱源流體與熱管的工質(zhì)充分接觸換熱。
[0009]在本發(fā)明提供的熱管式雙熱源換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，熱管為重力式熱管。
[0010]在本發(fā)明提供的熱管式雙熱源換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，輔助熱源流體通道的出入口與主熱源流體通道的出入口呈90°角設(shè)置，輔助熱源流體通道的出入口和被加熱流體通道的出入口呈90°角設(shè)置。
[0011]本發(fā)明還提供了一種雙熱源換熱系統(tǒng)，具有這樣的特征，包含:主熱源;輔助熱源；以及熱管式雙熱源換熱器，利用主熱源和輔助熱源對被加熱流體進行換熱，其中，主熱源和輔助熱源為不同熱源，熱管式雙熱源換熱器為上述任意一種的熱管式雙熱源換熱器。
[0012]在本發(fā)明提供的雙熱源換熱系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，主熱源為燃氣鍋爐，輔助熱源為太陽能。
[0013]發(fā)明的作用與效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明所涉及的熱管式雙熱源換熱器以及雙熱源換熱系統(tǒng)，因為上下殼體間加裝了隔熱腔室以及重力式熱管，阻斷了上下殼體間的熱量傳遞，所以，當(dāng)輔助熱源提供的熱量不足時，本發(fā)明的熱管式雙熱源換熱器可以有效避免熱量由上殼體傳遞到下殼體中，提高了換熱器的傳熱效率。被加熱流體、主熱源流體、輔助熱源流體通過各自的分水管將流體從進口分配到各自通道中，又通過集水管匯集到出口。而且，本發(fā)明所涉及的熱管式雙熱源換熱器使用熱管傳遞熱量，傳熱效率高，而且熱管運行安全穩(wěn)定，沒有運動部件，可以提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0015]另外，本發(fā)明所涉及的熱管式雙熱源換熱器有三種運行方式，分別為:主熱源單獨供熱方式、輔助熱源單獨供熱方式、主熱源與輔助熱源聯(lián)合供熱方式，可以根據(jù)輔助熱源的情況和供熱要求自動切換不同的運行方式，簡化了系統(tǒng)的控制模式，充分利用了輔助熱源的能量，并且整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便。
[0016]此外，本發(fā)明所涉及的雙熱源換熱系統(tǒng)采用一臺換熱器，就可以連接兩個熱源，十分適合于太陽能、工業(yè)余熱與常規(guī)熱源共同供熱的系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，無需閥門切換，運行方便。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的實施例中雙熱源換熱系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的實施例中熱管式雙熱源換熱器的示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的實施例中熱管式雙熱源換熱器的側(cè)剖圖；以及
[0020]圖4是本發(fā)明的實施例中熱管式雙熱源換熱器的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明熱管式雙熱源換熱器以及雙熱源換熱系統(tǒng)作具體闡述。
[0022]圖1是本發(fā)明的實施例中雙熱源換熱系統(tǒng)的示意圖。
[0023]如圖1所示，本實施例中的雙熱源換熱系統(tǒng)包括:主熱源、輔助熱源以及熱管式雙熱源換熱器20。
[0024]主熱源為燃氣鍋爐，與主熱源環(huán)路16連接。
[0025]輔助熱源為太陽能，與輔助環(huán)路18連接。
[0026]圖2是本發(fā)明的實施例中熱管式雙熱源換熱器的示意圖；圖3是本發(fā)明的實施例中熱管式雙熱源換熱器的側(cè)剖圖。
[0027]如圖2和圖3所示，熱管式雙熱源換熱器20包括主換熱部21以及通過隔熱層23和主換熱部21連接的輔助換熱部22。
[0028]主換熱部21用于將主熱源流體的熱量傳遞給被加熱流體。主換熱部包括:上殼體211以及多個被加熱流體通道6和主熱源流體通道7。
[0029]上殼體211與隔熱層22構(gòu)成一個上腔室。
[0030]被加熱流體通道6和主熱源流體通道7設(shè)置在上腔室內(nèi)，二者交錯布置，其間為金屬薄壁，被加熱流體和主熱源流體通過金屬壁面進行換熱。金屬薄壁上固定設(shè)置有肋片5，用于增強擾動，進而增強相鄰?fù)ǖ赖膿Q熱強度。本實施例中被加熱流體通道6和主熱源流體通道7共六組。
[0031 ]被加熱流體通過被加熱流體環(huán)路17循環(huán)，從被加熱流體分水管I進入被加熱流體流道6并從被加熱流體集水管2匯合。主熱源流體通過主熱源流體環(huán)路16循環(huán)，從主熱源流體分水管3進入主熱源流體通道7并從主熱源流體集水管4匯合。被加熱流體分水管I和主熱源流體集水管4交錯平行設(shè)置在上殼體211靠近隔熱層22的一端，被加熱流體集水管2和主熱源流體分水管3交錯平行設(shè)置在上殼體211遠離隔熱層22的一端。
[0032]輔助換熱部22用于將輔助熱源流體的熱量傳遞給被加熱流體。輔助換熱部22包括下殼體221、輔助熱源流體通道222以及多個熱管8。
[0033]下殼體221與隔熱層22構(gòu)成一個下腔室。
[0034]輔助熱源流體通道222設(shè)置在下腔室內(nèi)，輔助熱源流體通道222由多塊固定在下殼體221的側(cè)壁上并被熱管8穿過的折流板9構(gòu)成，輔助熱源流體通過輔助熱源流體通道222與熱管8內(nèi)的工質(zhì)進行換熱。如圖1所示，輔助熱源流體通過輔助熱源流體環(huán)路18循環(huán)。輔助熱源流體通道222的輔助熱源流體入口 12設(shè)置在下殼體靠近隔熱層的一側(cè)，輔助熱源流體通道222的輔助熱源流體出口 13設(shè)置在下殼體遠離隔熱層的一側(cè)。
[0035]熱管8穿過隔熱層22，兩端分別設(shè)置在被加熱流體通道6和輔助熱源流體通道222內(nèi)，輔助熱源流體的熱量通過熱管傳遞給被加熱流體。為達到更好的效果采用重力式熱管，重力式熱管位于下殼體的部分為吸熱段，位于上殼體的部分為放熱段，熱量通過熱管只能由下殼體傳到上殼體中，而不能反向傳遞。
[0036]隔熱層23用于阻斷了上下殼體間的熱量傳遞，由絕熱隔板10和保溫棉11組成。
[0037]圖4是本發(fā)明的實施例中熱管式雙熱源換熱器的俯視圖。
[0038]如圖4所示，輔助熱源流體通道222的出入口和被加熱流體通道6的出入口呈90°角設(shè)置，輔助熱源流體通道222的出入口與主熱源流體通道7的出入口呈90°角設(shè)置。本實施例中熱管8共設(shè)置了六組，每組四排。
[0039]本發(fā)明的原理如下:
[0040]太陽能集熱器15吸收熱量后加熱輔助熱源流體，吸熱后的輔助熱源流體由下殼體的輔助通道入口 12進入換熱器，經(jīng)過折流板9形成的輔助通道，與熱管8充分換熱，將熱量傳遞給熱管8，之后由下殼體上的輔助熱源出口 13流出，經(jīng)集熱栗14的栗送作用流入太陽能集熱器15繼續(xù)吸熱，從而完成一個循環(huán)。
[0041 ]被加熱流體從被加熱流體分水管I進入被加熱流體流道6 ο主熱源流體流道7中的熱流體通過肋片5和金屬薄壁把熱量也傳遞給被加熱流體流道6中的被加熱流體，同時，熱管8中的工質(zhì)吸熱后蒸發(fā)，在壓差作用下升到熱管8的放熱側(cè)，同時凝結(jié)成液體放出汽化潛熱，將熱量傳遞給被加熱流體流道6中的被加熱流體。待被加熱流體流道6中的流體完全吸熱達到設(shè)定值后，再通過被加熱流體集水管2匯總流出，供用戶使用。
[0042]輔助環(huán)路18采用溫差循環(huán)的控制方式，在輔助熱源入口 12和輔助熱源出口 13分別設(shè)置溫度感應(yīng)器T2、T1，當(dāng)溫差超過啟動設(shè)定值時，集熱栗14啟動運行，當(dāng)溫差小于停止設(shè)定值時，集熱栗14停止運行。主熱源環(huán)路16入口處設(shè)置溫控閥V3，溫控閥V3的啟閉由被加熱流體環(huán)路17出口處的溫度控制器Τ3控制，當(dāng)被加熱流體出口處的溫度高于上限設(shè)定值時，溫控閥V3關(guān)閉;低于下限設(shè)定值時，溫控閥V3開啟。
[0043]根據(jù)上述控制模式，整個系統(tǒng)可有三種運行方式:
[0044]一、主熱源單獨供熱方式。當(dāng)輔助熱源環(huán)路中流體的進出口溫度差值低于下限設(shè)定值時，溫差控制器C控制集熱栗14自動關(guān)閉。太陽能提供的熱量不能使被加熱流體達到設(shè)定值，此時溫控閥V3自動打開，由主熱源單獨供熱。
[0045]二、輔助熱源單獨供熱方式。太陽能集熱器吸收熱量，通過熱管將熱量傳遞給被加熱流體，被加熱流體的出口溫度Τ3達到設(shè)定值，此時溫控閥V3自動關(guān)閉，主熱源環(huán)路停止供熱，由輔助熱源單獨供熱。
[0046]三、主熱源與輔助熱源聯(lián)合供熱方式。當(dāng)輔助熱源環(huán)路正常工作，但太陽能集熱器吸收的熱量不能使被加熱流體的出口溫度Τ3達到設(shè)定值，此時溫控閥V3自動打開，主熱源環(huán)路和輔助熱源環(huán)路聯(lián)合為被加熱流體提供熱量。
[0047]輔助熱源環(huán)路和被加熱流體環(huán)路中的閥門Vl、V2主要起關(guān)斷作用，系統(tǒng)需要檢修時關(guān)閉，系統(tǒng)正常運行時打開。
[0048]實施例的作用與效果
[0049]根據(jù)本實施例所涉及的熱管式雙熱源換熱器以及雙熱源換熱系統(tǒng)，因為上下殼體間加裝了隔熱腔室以及重力式熱管，阻斷了上下殼體間的熱量傳遞，所以，當(dāng)輔助熱源提供的熱量不足時，本實施例的熱管式雙熱源換熱器可以有效避免熱量由上殼體傳遞到下殼體中，提高了換熱器的傳熱效率。被加熱流體、主熱源流體、輔助熱源流體通過各自的分水管將流體從進口分配到各自通道中，又通過集水管匯集到出口。而且，本實施例所涉及的熱管式雙熱源換熱器使用熱管傳遞熱量，傳熱效率高，而且熱管運行安全穩(wěn)定，沒有運動部件，可以提尚整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0050]另外，本實施例所涉及的熱管式雙熱源換熱器有三種運行方式，分別為:主熱源單獨供熱方式、輔助熱源單獨供熱方式、主熱源與輔助熱源聯(lián)合供熱方式，可以根據(jù)輔助熱源的情況和供熱要求自動切換不同的運行方式，簡化了系統(tǒng)的控制模式，充分利用了輔助熱源的能量，并且整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便。
[0051]此外，本實施例所涉及的雙熱源換熱系統(tǒng)采用一臺換熱器，就可以連接兩個熱源，十分適合于太陽能、工業(yè)余熱與常規(guī)熱源共同供熱的系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，無需閥門切換，運行方便。
[0052]上述實施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種熱管式雙熱源換熱器，利用兩種不同熱源對被加熱流體進行換熱，其特征在于，具有: 主換熱部與輔助換熱部，主換熱部位于輔助換熱部的正上方，與輔助換熱部通過隔熱層隔開， 主換熱部，設(shè)有若干個被加熱流體通道和主熱源流體通道，二者交錯布置，其間為金屬薄壁，被加熱流體和主熱源流體通過金屬壁面進行換熱， 輔助換熱部，設(shè)有若干個輔助熱源流體通道;在輔助熱源流體通道與被加熱流體通道中設(shè)置若干個豎直放置、穿過隔熱層的熱管，輔助熱源流體的熱量通過熱管傳遞給被加熱流體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式雙熱源換熱器，其特征在于: 其中，所述金屬薄壁上固定設(shè)置有肋片，用于增強擾動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式雙熱源換熱器，其特征在于: 其中，所述輔助熱源流體通道由多塊固定在所述下殼體的側(cè)壁上并被所述熱管穿過的折流板構(gòu)成，用于使所述輔助熱源流體與所述熱管充分換熱。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式雙熱源換熱器，其特征在于: 其中，所述熱管為重力式熱管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式雙熱源換熱器，其特征在于: 其中，所述輔助熱源流體通道的出入口與所述主熱源流體通道的出入口呈90°角設(shè)置，所述輔助熱源流體通道的出入口和被加熱流體通道的出入口呈90°角設(shè)置。6.一種雙熱源換熱系統(tǒng)，其特征在于，具有: 主熱源； 輔助熱源；以及 熱管式雙熱源換熱器，利用所述主熱源和所述輔助熱源對被加熱流體進行換熱， 其中，所述主熱源和所述輔助熱源為不同熱源， 所述熱管式雙熱源換熱器為權(quán)利要求1?5中任意一項所述的熱管式雙熱源換熱器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙熱源換熱系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述主熱源為燃氣鍋爐，所述輔助熱源為太陽能。
【文檔編號】F28D15/02GK105841528SQ201610186057
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】于國清, 鄭帥, 郭偉, 趙鵬程, 郜舒, 閆濤, 陳東, 楊青, 金怡紅
【申請人】上海理工大學(xué)