CN100390485C - 加热或冷却流体介质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及加热工程领域。本发明的加热或冷却流体介质的方法包括将被加热的或被冷却的流体介质供应至流动通道内，并且在该流动通道内的至少两个段上对所述流体介质依次进行加热或冷却。所述流动通道分成多个具有相同长度的加热或冷却段，而各段的温度从第一段至下一段在加热的情况下呈阶梯状并呈正比例地增加；而在冷却的情况下则相应地降低，而且，所述加热或冷却流体介质在流体介质入口处沿与该流动通道的母线呈介于45°至90°之间的一个角度的方向而切向地泵送至该流动通道内。以此提高对流体介质进行加热或冷却过程的效率。

Description

加热或冷却流体介质的方法
技术领域
本发明涉及加热工程领域，具体而言，涉及使用被加热或被冷却的流体或气体介质的各种系统，例如工业或家庭空间内的加热系统、通风或空调设备。
背景技术
交通工具驾驶室或客厢中的空调系统运行一种空气冷却的方法(见苏联发明人证书No.688351，1979年9月30)。所述空调系统由一个连接至直流网络的温差发生器(thermoelectric generator)、一个过滤通风系统、以及一个与辐射-对流板成整体的流体导热模块构成。这些板的辐射表面朝向驾驶员位置，并且所述板的另一侧与热电电池热接触。板带有内部空气通道并通过排出阀门(cock)连接至收集器。此设备能够以如下模式工作：通风、辐射、发热、辐射-对流加热或冷却。在从热电池的热结点局部散热的过程中，其还能够以冷却至低于露点(dew-point)的空气来调节温度。这可以极大地增加空气调节效率并且——在热空气侵袭所述客厢的情况下——由于对客厢内的空气产生复杂的影响而可确保舒适的环境。
然而，这种空气加热和冷却的方法具有低的能源效率，并且对于空气调节来说明显是高能耗的；所有这些事实限制了空气调节系统作为通用的客厢通风设备而广泛应用。
最接近本发明的技术要点与效果的现有技术是一种流体介质的加热或冷却方法，该方法规定将加热后或冷却后的流体介质供应至一个流动通道内，并且在至少两个段进一步加热或冷却所述流体介质(参见专利RF 2140365，cl.F 25B 29/00，27.10，1999)。
由于采用了分段(stage by stage)处理所述介质的方法，此流体介质加热或冷却方法可以极大地提高流体介质的加热或冷却效率。然而，此方法不能确保在加热或冷却过程中具有高的能源转换效率，其原因在于所述流体介质加热或冷却的过程不具有一个最优化的算法。
发明内容
本发明的目的在于通过应用两个或更多段的冷和热发生器，而可以最小的能量消耗来获得流体介质加热和冷却过程的最大效率。
本发明提供了一种加热或冷却流体介质的方法，所述方法将被加热的或被冷却的流体介质供应至流动通道内，并且在该流动通道内的至少两个段上依次对所述流体介质进行加热或冷却，该方法的特征在于，所述流动通道分成多个具有相同长度的加热或冷却段，而各段的温度从第一段至下一段在加热的情况下呈梯级状并呈正比例地增加；而在冷却的情况下则相应地降低，而且，所述加热或冷却流体介质在流体介质入口处沿与该流动通道内壁的母线呈45°至90°之间的一个角度的方向而切向地泵送至该流动通道内。。
通过分析不同类型的流体介质加热或冷却装置，可以说，被加热和被冷却的介质之间的相互作用方式对热传递效率具有重要的影响。所述合理设置的热交换改善了流体介质加热或冷却装置的整体尺寸，并且相当可观地减少了加热或冷却所必需的能量。具有相等长度、温度改变相对地呈阶梯状的流体介质加热或冷却段，使得沿该通道可在加热源或冷却源与流体介质之间维持相对一致的温差。通过在流动通道入口处的离心旋转而在所述流体介质流中形成的湍流还允许通过剧烈且一致的加热或冷却而实现流体介质温度在横截面内均衡。
附图说明
图1概略地示出了一个实施上述液体介质加热或冷却方法的设备模型的截面图。图2示出沿图1中A-A线的剖面。
具体实施方式
所述液体介质加热或冷却设备包括一个流动通道1，沿着该流动通道1在其外侧设置具有相同长度的多个段2，用于加热或冷却在所述通道1内流动的流体介质(气体或液体)。上述的段2可以形成为一个绕着所述流动通道1的护套，其与流动通道1的外壁形成了一个腔体，媒介(热媒介或制冷剂)被泵至该腔体中，或者它们可以作为例如安装在流动通道1外表面上的热电池。此时这些热电池连接至电网，使得它们创建了相同长度的段，电力供应至所述段，该电力从一个段到另一个段成正比例并且呈梯级增加。分别地，热载体(热媒介或制冷剂，例如酒精、氟利昂或液氨)被泵送至所述护套内；此热载体的温度逐级地且成正比例地上升或下降。例如，热载体能够被泵送至所述护套内或(在带有热电电池的情况下)第一段温度为14℃，第二段为28℃，第三段为42℃。能够通过一个蒸汽压缩装置而获得并供应具有所需温度的热载体。此种装置可以用于加热流体介质以及用于使流体介质冷却。而且所述护套——在一种情况下——创建了围绕流动通道1的腔体，作为冷凝器工作，在其它情况下，用作蒸汽压缩装置的蒸发器。所述流体介质通过一个喷口或喷嘴3(后者更好)沿切向进入流动通道1中。而且所述喷口或喷嘴3安装成与流体介质入口处的流动通道1的内壁的母线呈一个介于45°到90°的角度。
本发明的最佳实施方式
对所述的流体介质加热或冷却方法描述如下。
所述流体介质(热的或冷的)通过一个喷口或喷嘴3进入所述流动通道1。在所述流动通道1内，至少在两个段2上依次加热或冷却所述流体介质。各段(从第一段到下一段)的温度在加热的情况下呈梯级且成正比例地上升，在冷却的情况下快速并且成正比例地下降。结果，在流动通道1中连续地加热或冷却流体介质。
通过采用热电电池，它们通过一个控制面板连接至直流网络，这允许改变供电电压的极性，还允许改变所述电池的运转方式：以加热或冷却所述流动通道1内的流体介质。如果需要的话，可以将所述加热或冷却段沿流体介质的方向分成两个彼此绝热的加热或冷却段。在此情况下，如上所述，一个不同的工作电压提供至所述热电电池。而且，在第二和所有接下来的段上的所述电池上的电压成正比例地高于第一段的电池上的电压。
工业应用性
上述的流体介质加热或冷却的方法确保了有效地对气体或液体进行加热或冷却，其能够应用在炼油工业中，——例如，应用在石油和石化工业中对液化气进行热处理，以便冷却废油(slop)或例如人造奶油乳化剂(margarine emulsion)。所述方法还能够用于对空气加热或冷却的空调系统中。

Claims (1)

1.一种加热或冷却流体介质的方法，其将被加热的或被冷却的流体介质供应至流动通道内，并且在该流动通道内的至少两个段上依次对所述流体介质进行加热或冷却，该方法的特征在于，所述流动通道分成多个具有相同长度的加热或冷却段，而各段的温度从第一段至下一段在加热的情况下呈梯级状并呈正比例地增加；而在冷却的情况下则相应地降低，而且，所述加热或冷却流体介质在流体介质入口处沿与该流动通道内壁的母线呈45°至90°之间的一个角度的方向而切向地泵送至该流动通道内。
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