CN104110984B - 纳米理化热力器及含有该热力器的热力设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纳米理化热力器及含有该热力器的热力设备，其中纳米理化热力器包括底端封闭的金属管，所述金属管的顶端设置有真空阀，所述真空阀封闭所述金属管的顶端，所述金属管下端容纳有热传导纳米合成介质，所述金属管内所述真空阀与所述热传导纳米合成介质之间为真空传热腔。本发明的纳米理化热力器结构简单、热能传递迅速，并不断循环往复的传输热量，热效率高，是普通热传导方式效率的1-3倍,其热效率达99％，无烟、无尘和无污染,减排率90％以上。

Description

纳米理化热力器及含有该热力器的热力设备

技术领域

本发明涉及一种热力器，特别是涉及一种纳米理化热力器。

本发明还涉及含有上述纳米理化热力器的热力设备。

背景技术

热能需求行业涉及发电、取暖、加温、汽车、纺织、印染、建筑、建材、电器电料、木材加工、服装、皮革、鞋帽、现代农业、食品加工、国防等。据统计，我国热能需求企业约3000万家,每年需求热能折合电能约3万亿千瓦时，到2020年将达年6万亿千瓦时，热能行业节能潜力市场巨大。

热能供热设备按使用燃料分类，主要有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、清洁燃料锅炉、电锅炉、电热水器、电加热器、电蒸汽发生器等。在国家节能减排行动计划的推动之下，国家支持燃煤锅炉和燃油锅炉采取脱硫、脱硝、除尘等净化工艺技术，排放有了很大的改观，但无法彻底消除污染，仍然是重要污染源之一。采用电源加热是清洁方便的加热能源，但是成本价格高。所以，市场渴望有既清洁环保又能节省成本的热力技术及设备出现。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、热能传递迅速，并不断循环往复的传输热量，热效率高，比普通热传导产品效率提高1-3倍，其热效率达99％，无烟、无尘和无污染,减排率达90％以上的纳米理化热力器。

本发明的纳米理化热力器，包括底端封闭的金属管，所述金属管的顶端设置有真空阀，所述真空阀封闭所述金属管的顶端，所述金属管下端容纳有热传导纳米合成介质，所述金属管内所述真空阀与所述热传导纳米合成介质之间为真空传热腔。

本发明的纳米理化热力器还可以是：

所述热传导纳米合成介质由以下按照重量份数的原材料制成：硼砂10～30份、四氧化氮30～70份、金属钠或金属钾20～55份、酒石酸钾钠5～25份、甲基肼20～55份、石墨烯1～5份、烯烃18～45份、纯水901.9～724.5份。

所述热传导纳米合成介质由硼砂10～30份、四氧化氮30～70份、金属钠或金属钾20～55份、酒石酸钾钠5～25份、甲基肼20～55份、石墨烯1～5份、烯烃18～45份、纯水901.9～724.5份在反应釜中混合搅拌5-10分钟制成。

所述真空阀与所述金属管上端焊接固定。

所述金属管由16M碳钢、A249、304、310、316不锈钢管材料任意一种制成，所述外壳、内壳和隔腔板由304不锈钢或热镀锌钢板材料制成。

本发明的纳米理化热力器，包括底端封闭的金属管，所述金属管的顶端设置有真空阀，所述真空阀封闭所述金属管的顶端，所述金属管下端容纳有热传导纳米合成介质，所述金属管内所述真空阀与所述热传导纳米合成介质之间为真空传热腔。这样，将液体形式的热传导纳米合成介质注入金属管内后，使用真空泵通过真空阀将金属管内空气抽出，使得金属管内的压力抽至10^-1大气压，当金属管内抽至真空状态时，热传导纳米合成介质变为固体状态，其在重力作用下热传导纳米合成介质下沉至底端，金属管下端部形成加温端，对金属管下端加热，温度超过45℃时，热传导纳米合成介质迅速溶解并雾化为气体之后，其在真空传热腔内循环并与金属管的金属管壁进行热传导，将热量传递至金属管的金属管壁，由于热传导纳米合成介质不会向外排放废气、烟气，而且重复利用率高，其热效率达99％，节能在50％以上，减排在90％以上，无污染。

本发明的另一目的是提供一种含有上述结构简单、热能传递迅速，并不断循环往复的传输热量，热效率高，减排90％以上，无烟、无尘和无污染的纳米理化热力器的热力设备。该设备清洁环保，节省成本，热效率高。

本发明的热力设备，包括壳体和位于壳体内的至少两个纳米理化热力器，所述壳体内中下部设置有隔腔板，所述隔腔板将所述壳体内腔分为位于中上部的储水腔和位于下部的热源腔，所述壳体上部设置注水口，所述壳体中下部设置有出水口，所述出水口位于所述储水腔下半部分处，所述纳米理化热力器从所述热源腔穿过所述隔腔板穿入所述储水腔内，所述纳米理化热力器下部位于所述热源腔内，所述储水腔内容纳有水，所述水平面高于所述纳米理化热力器顶端，加热装置或加热装置的一部分设置于所述热源腔内，所述加热装置与所述纳米理化热力器下部连接，所述纳米理化热力器为权利要求1或2或3所述的纳米理化热力器。

本发明的热力设备还可以是：

所述真空阀与所述金属管上端焊接固定。

所述加热装置包括中高频感应线圈和变频电源感应控制器，所述中高频感应线圈缠绕于所述纳米理化热力器的下端，所述中高频感应线圈与变频电源感应控制器电连接，所述变频电源感应控制器与交流电源电连接。

所述壳体包括外壳、内壳和夹设于所述内壳和外壳之间的保温层，所述壳体外部设置有水位显示控制器，所述水位显示控制器与所述储水腔连通，所述水位显示控制器和所述注水口分别与控制系统连接。

所述金属管由16M碳钢、A249、304、310、316不锈钢管材料任意一种制成，所述外壳、内壳和隔腔板由304不锈钢或热镀锌钢板材料制成。

本发明的热力设备，由于包含上述结构简单、热能传递迅速，并不断循环往复的传输热量，热效率高，其热效率达99％，减排90％以上，无烟、无尘和无污染的纳米理化热力器的热力设备。该设备清洁环保，节省成本，热效率高。使用时，加热装置对热源腔内的纳米理化热力器下部或下端加热，纳米理化热力器内的热传导纳米合成介质温度上升，当温度达到45℃后，热传导纳米合成介质雾化为气体，在金属管的真空环境中以每秒钟700～1500米的速度将热能迅速传递至上一端，并不断循环往复的传输热量，使热力管处于整体同时发热状态，热效率能达到99％。热量传导至金属管的金属管壁上，金属管壁与储水腔内的水进行热交换，使得储水腔内的水温度上升，进而实现供热，这种供热由于没有废气排放，而且热传导纳米合成介质在金属管内循环传导热量，因此无尘、无烟而且无污染。节能环保且热效率高。

附图说明

图1本发明纳米理化热力器实施例示意图。

图2本发明含有该热力器的热力设备实施例剖视图。

图号说明

1…纳米理化热力器2…金属管3…热传导纳米合成介质

4…真空阀5…真空传热腔6…保温层

7…内壳8…外壳9…隔腔板

10…储水腔11…热源腔12…注水口

13…出水口14…加热装置15…中高频感应线圈

16…变频电源感应控制器17…水位显示控制器

具体实施方式

下面结合附图的图1至图2对本发明的纳米理化热力器及含有该热力器的热力设备作进一步详细说明。

本发明的纳米理化热力器，请参考图1至图2，包括底端封闭的金属管2，所述金属管2的顶端设置有真空阀4，所述真空阀4封闭所述金属管2的顶端，所述金属管2下端容纳有热传导纳米合成介质3，所述金属管2内所述真空阀4与所述热传导纳米合成介质3之间为真空传热腔5。这样，将液体形式的热传导纳米合成介质3注入金属管2内后，使用真空泵通过真空阀4将金属管2内空气抽出，使得金属管2内的压力抽至10^-1大气压，当金属管2内抽至真空状态时，热传导纳米合成介质3变为固体状态，其在重力作用下热传导纳米合成介质3下沉至底端，金属管2下端部形成加温端，对金属管2下端加热，温度超过45℃时，热传导纳米合成介质3迅速溶解并雾化为气体之后，其在真空传热腔5内循环并与金属管2的金属管2壁进行热传导，将热量传递至金属管2的金属管2壁，由于热传导纳米合成介质3不会向外排放废气、烟气，而且重复利用率高，节能在50％以上，减排在90％以上，无污染。

本发明的纳米理化热力器，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上具体可以是：所述热传导纳米合成介质3由以下按照重量份数的原材料制成：硼砂10～30份、四氧化氮30～70份、金属钠或金属钾20～55份、酒石酸钾钠5～25份、甲基肼20～55份、石墨烯1～5份、烯烃18～45份、纯水901.9～724.5份。即热传导纳米合成介质3制备原料是上述所列的，由于热传导纳米合成介质3里有石墨烯，其具有超导特质使得整个热传导纳米合成介质3得到升华和提升，在真空环境里受热后能以每秒钟700～1500米的速度将热能迅速传递至金属管2的上端，并不断循环往复的传输热量，使金属管2处于整体同时发热状态，热效率能达到99％。比采用普通电热棒、石英管、电阻丝以及燃煤、柴油、燃气等加热方式的热力设备所耗用的能源相比，节能在50％以上，减排在90％以上，无烟、无尘、无污染。进一步优选的技术方案为所述热传导纳米合成介质3由硼砂10～30份、四氧化氮30～70份、金属钠或金属钾20～55份、酒石酸钾钠5～25份、甲基肼20～55份、石墨烯1～5份、烯烃18～45份、纯水901.9～724.5份在反应釜中混合搅拌5-10分钟制成。这样，可以制备热传导性比较好的所述热传导纳米合成介质3，具体的可以是使用以下原料：(按照重量份数配置)硼砂10份、四氧化氮30份、金属钠20份、酒石酸钾钠5份、甲基肼20份、石墨烯1份、烯烃18份、纯水901.9份在反应釜中混合搅拌5分钟制成实例1的热传导纳米合成介质3。还可以是由硼砂30份、四氧化氮70份、金属钾55份、酒石酸钾钠25份、甲基肼55份、石墨烯5份、烯烃45份、纯水724.5份在反应釜中混合搅拌10分钟制成实例2的热传导纳米合成介质3。也可以是由硼砂20份、四氧化氮50份、金属钠35份、酒石酸钾钠15份、甲基肼46份、石墨烯3份、烯烃30份、纯水806份在反应釜中混合搅拌8分钟制成实例3的热传导纳米合成介质3。这三个实例的热传导纳米合成介质3注入金属管2内制成纳米理化热力器1均可以实现金属管2整体发热，热效率高达99％以上。

本发明的纳米理化热力器，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述真空阀4与所述金属管2上端焊接固定。真空阀4的作用是用于将金属管2内抽成真空状态的。这样能够将真空阀4与金属管2上端密封固定，使得金属管2形成封闭的真空传热腔5。焊接的方式的优点是密封性好，工艺简单，成本低。还可以是所述金属管2由16M碳钢、A249、304、310、316不锈钢材料任意一种制成。16M为低合金高强度结构钢，合理选配碳含量可以有较好的切割和焊接性能；A249属奥氏体优质焊接钢，适用于压力容器的制造，且有较好的耐温性能；304不锈钢管有较好的耐腐蚀性能且耐温可达400-600度，310、316不锈钢管则由较高的耐高温性能可适应500-1300度高温，这类热力器产品适用于高温设备。

本发明的含有上述纳米理化热力器的热力设备，请参考图1和图2，包括壳体和位于壳体内的至少两个纳米理化热力器1，所述壳体内中下部设置有隔腔板9，所述隔腔板9将所述壳体内腔分为位于中上部的储水腔10和位于下部的热源腔11，所述壳体上部设置注水口12，所述壳体中下部设置有出水口13，所述出水口13位于所述储水腔10下半部分处，所述纳米理化热力器1从所述热源腔11穿过所述隔腔板9穿入所述储水腔10内，所述纳米理化热力器1下部位于所述热源腔11内，所述储水腔10内容纳有水，所述水平面高于所述纳米理化热力器1顶端，加热装置14或加热装置14的一部分设置于所述热源腔11内，所述加热装置14与所述纳米理化热力器1下部连接，所述纳米理化热力器1为权利要求1或2或3所述的纳米理化热力器1。注水口12的作用是由外界向内部注入冷的水，而出水口13的作用是将加热后满足条件的水从该处输送至需要热水的区域，热源腔11用于加热纳米理化热力器1下部或下端，而储水腔10则用于存储水以便加热，水平面高出纳米理化热力器1顶端的优点是使得整体的纳米理化热力器1均对外进行热传导，传导面积广，传热效率高，纳米理化热力器1整体浸没入储水腔10内的水平面下，使得整体的纳米理化热力器1受热均匀，避免下部过热而上部过冷而过度损耗金属管2。本发明的热力设备，请参考图1至图2，由于其包含上述结构简单、热能传递迅速，并不断循环往复的传输热量，热效率高，减排90％以上，无烟、无尘和无污染的纳米理化热力器1的热力设备。该设备清洁环保，节省成本，热效率高。使用时，加热装置14对热源腔11内的纳米理化热力器1下部或下端加热，纳米理化热力器1内的热传导纳米合成介质3温度上升，当温度达到45℃后，热传导纳米合成介质3雾化为气体，在金属管2的真空环境中以每秒钟700～1500米的速度将热能迅速传递至上一端，并不断循环往复的传输热量，使热力管处于整体同时发热状态，热效率能达到99％。热量传导至金属管2的金属管2壁上，金属管2壁与储水腔10内的水进行热交换，使得储水腔10内的水温度上升，进而实现供热，这种供热由于没有废气排放，而且热传导纳米合成介质3在金属管2内循环传导热量，因此无尘、无烟而且无污染。节能环保且热效率高。

本发明的含有纳米理化热力器的热力设备，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述真空阀4与所述金属管2上端焊接固定。真空阀4的作用是用于将金属管2内抽成真空状态的。这样能够将真空阀4与金属管2上端密封固定，使得金属管2形成封闭的真空传热腔5。还可以是所述加热装置14包括中高频感应线圈15和变频电源感应控制器16，所述中高频感应线圈15缠绕于所述纳米理化热力器1的下方，所述中高频感应线圈15与变频电源感应控制器16电连接，所述变频电源感应控制器16与交流电源电连接。变频电源感应控制器16可将普通50赫兹频率的电源变为1～80KHZ的中高频感应电源，使加热时间缩短5～10倍。进一步提高加热效率。而中高频感应线圈15缠绕于纳米理化热力器1下端或下部的加温端，对金属管2的下部和下端进行加热，提供热源。而变频电源感应控制器16同时可以设定需要温度的热水，当储水腔10内的水的温度达到预定温度后，变频电源感应控制器16停止作用，停止对纳米理化热力器1下端或下部进行加热。当温度低于预定温度后，变频电源感应控制器16控制开始作用，对纳米理化热力器1下端或下部进行加热，纳米理化热力器1内的热传导纳米合成介质3雾化后迅速传导热量，使得储水腔10内的水被加热至预定温度。

本发明的含有纳米理化热力器的热力设备，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述壳体包括外壳8、内壳7和夹设于所述内壳7和外壳8之间的保温层6，所述壳体外部设置有水位显示控制器17，所述水位显示控制器17与所述储水腔10连通，所述水位显示控制器17和所述注水口12分别与控制系统连接。与储水腔10连通的水位显示控制器17用于显示储水腔10内的水位，避免纳米理化热力器1露出在水平面外部。控制系统在储水腔10内水位不高时，控制注水口12打开向内注水。外壳8和内壳7之间的保温层6用于对储水腔10内的水进行保温作用。还可以是所述金属管由16M碳钢、A249、304、310、316不锈钢管材料任意一种制成，所述外壳、内壳和隔腔板由304不锈钢或热镀锌钢板材料制成。16M为低合金高强度结构钢，合理选配碳含量可以有较好的切割和焊接性能；A249属奥氏体优质焊接钢，适用于压力容器的制造，且有较好的耐温性能；304不锈钢板有较好的耐腐蚀性能且耐温可达400-600度；310、316不锈钢板则由较高的耐高温性能可适应500-1300度高温，这类热力设备产品适用于高温锅炉设备。所述外壳8、内壳7和隔腔板9由304不锈钢或热镀锌钢板材料制成，这类材料具备相应的防腐防锈性能和强度。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能局限本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.纳米理化热力器，其特征在于：包括底端封闭的金属管，所述金属管的顶端设置有真空阀，所述真空阀封闭所述金属管的顶端，所述金属管下端容纳有热传导纳米合成介质，所述金属管内所述真空阀与所述热传导纳米合成介质之间为真空传热腔，所述热传导纳米合成介质由以下按照重量份数的原材料制成：硼砂10～30份、四氧化氮30～70份、金属钠或金属钾20～55份、酒石酸钾钠5～25份、甲基肼20～55份、石墨烯1～5份、烯烃18～45份、纯水901.9～724.5份。

2.根据权利要求1所述的纳米理化热力器，其特征在于：所述热传导纳米合成介质由硼砂10～30份、四氧化氮30～70份、金属钠或金属钾20～55份、酒石酸钾钠5～25份、甲基肼20～55份、石墨烯1～5份、烯烃18～45份、纯水901.9～724.5份在反应釜中混合搅拌5-10分钟制成。

3.根据权利要求1或2所述的纳米理化热力器，其特征在于：所述真空阀与所述金属管上端焊接固定。

4.根据权利要求1或2所述的纳米理化热力器，其特征在于：所述金属管由16M碳钢、A249、304、310、316不锈钢管材料任意一种制成。

5.热力设备，其特征在于：包括壳体和位于壳体内的至少两个纳米理化热力器，所述壳体内中下部设置有隔腔板，所述隔腔板将所述壳体内腔分为位于中上部的储水腔和位于下部的热源腔，所述壳体上部设置注水口，所述壳体中下部设置有出水口，所述出水口位于所述储水腔下半部分处，所述纳米理化热力器从所述热源腔穿过所述隔腔板穿入所述储水腔内，所述纳米理化热力器下部位于所述热源腔内，所述储水腔内容纳有水，所述水平面高于所述纳米理化热力器顶端，加热装置或加热装置的一部分设置于所述热源腔内，所述加热装置与所述纳米理化热力器下部连接，所述纳米理化热力器为权利要求1或2或3所述的纳米理化热力器。

6.根据权利要求5所述的热力设备，其特征在于：所述真空阀与所述金属管上端焊接固定。

7.根据权利要求5所述的热力设备，其特征在于：所述加热装置包括中高频感应线圈和变频电源感应控制器，所述中高频感应线圈缠绕于所述纳米理化热力器的下端，所述中高频感应线圈与变频电源感应控制器电连接，所述变频电源感应控制器与交流电源电连接。

8.根据权利要求5所述的热力设备，其特征在于：所述壳体包括外壳、内壳和夹设于所述内壳和外壳之间的保温层，所述壳体外部设置有水位显示控制器，所述水位显示控制器与所述储水腔连通，所述水位显示控制器和所述注水口分别与控制系统连接。

9.根据权利要求8所述的热力设备，其特征在于：所述金属管由16M碳钢、A249、304、310、316不锈钢管材料任意一种制成，所述外壳、内壳和隔腔板由304不锈钢或热镀锌钢板材料制成。