CN104713149A - 一种热量自动计算的热电联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热电联产系统，所述系统的可编程控制器与热量表和调节阀进行数据连接，用于对热电联产系统进行自动控制；热量表将用户的热量使用的数据传递给可编程控制器，可编程控制器根据用户购买的热量与目前使用的热量进行对比，如果热量已经用完，可编程控制器控制调节阀进行完全关闭。本发明提供了一种新的可以进行热量控制的供暖系统，由用户自己购买热量，一旦热量用完，则自动停止供暖，以节约能源，达到环保节能的目的。

Description

一种热量自动计算的热电联产系统

本申请是针对原申请号为2014101475402，发明创造名称为一种智能热电联产系统的专利申请提出的分案申请。

技术领域

本发明属于换热器领域，尤其涉及一种热电联产领域的散热器，属于F28的换热器领域以及F24D供热领域。

背景技术

散热器中，目前广泛的适用翅片管散热器，通过翅片可以扩大散热面积，增强换热效果，但是翅片管的散热器类型、以及翅片管参数的设定都影响者散热效果的好坏，而且目前在能源危机的情况下，急需要节约能源，满足社会的可持续发展，因此需要开发一种新的翅片管，同时需要将翅片管的结构进行优化，使其达到换热效率最大化，以节约能源，达到环保节能的目的。

此外，目前的热电联产系统中，汽轮机的蒸汽的抽汽量无法进行自动控制，也无法根据供暖的温度进行控制，导致抽吸过多的蒸汽，导致浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的散热器及其包括散热器的热电联产系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种热电联产系统中使用的散热器，所述散热器包括基管和外部翅片，所述外部翅片为封闭式的外部翅片，所述封闭式的外部翅片包括翅片以及封闭翅片的封闭片，从基管下部到基管的上部，封闭翅片为抛物线的形状。

优选的，从基管下部到基管的上部，封闭翅片距离基管的距离越来越近。

一种热电联产系统，包括锅炉，汽轮机、发电机、抽汽调节阀，乏汽调节阀、汽水换热器，锅炉产生的蒸汽通过汽轮机，然后通过发电机进行发电，同时，从汽轮机中抽取一部分蒸汽进入汽水换热器，与汽水换热器中的来自冷水回水管的流体进行换热，蒸汽冷凝后的水循环回锅炉；

所述系统进一步包括热水供水管、冷水回水管、调节阀、热交换器、热用户送水管、热用户回水管、用户散热器、循环泵、流量计、热量表、可编程控制器，所述汽水换热器连接热水供水管和冷水回水管，热水供水管与热交换器连接，在热水供水管上设置调节阀，用于调节进入热交换器的热水量；

热交换器与热用户给水管和热用户回水管连接，热用户给水管和热用户回水管之间连接热用户散热器，热用户回水管的水通过与热交换器中的热水进行换热，然后再通过热用户给水管到达用户散热器中进行供暖；所述循环泵设置在用户散热器和和热交换器之间的热用户回水管上；

所述热用户散热器为并联的多个，每个热用户散热器的出水管上设置流量计，用于检测热用户散热器中的水的流量；每个热用户散热器的进水口和出水口设置进水温度传感器和出水温度传感器，用于测量热用户散热器的进出水温度；每个热用户散热器的进水管上设置用户调节阀；

所述热量表与进水温度传感器、出水温度传感器和流量计进行数据连接，并根据测量的进水温度、出水温度和水的流量来计算热用户的耗费的热量；

所述可编程控制器与热量表和调节阀进行数据连接，用于对热电联产系统进行自动控制；热量表将用户的热量使用的数据传递给可编程控制器，可编程控制器根据用户购买的热量与目前使用的热量进行对比，如果热量已经用完，可编程控制器控制调节阀进行完全关闭。

可编程控制器自动计算用户剩余的热量，在用户热量剩余量达到第一数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于正常开度的第一开度；在用户热量剩余量达到低于第一数据第二数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第一开度的第二开度；在用户热量剩余量达到低于第二数据第三数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第二开度的第三开度；在用户热量剩余量达到低于第三数据第四数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第三开度的第四开度；在用户热量剩余量达到低于第四数据第五数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第四开度的第五开度；在用户热量剩余量达到低于第五数据第六数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第五开度的第六开度；最后在用户热量剩余量达到接近零的时候，可编程控制器调整调节阀完全关闭。

一种热电联产系统，包括锅炉，汽轮机、发电机、汽水换热器，锅炉产生的蒸汽通过汽轮机，然后通过发电机进行发电，同时，从汽轮机中抽取一部分蒸汽进入汽水换热器，与汽水换热器中的来自冷水回水管的流体进行换热，蒸汽冷凝后的水循环回锅炉；

所述系统进一步包括热水供水管、冷水回水管、调节阀、进水温度传感器、热交换器、可编程控制器，所述汽水换热器连接热水供水管和冷水回水管，热水供水管与热交换器连接，在热水供水管上设置调节阀，用于调节进入热交换器的热水量，在调节阀和热交换器之间的管道上设置进水温度传感器，用于测量热交换器的进水温度；

热交换器与热用户给水管和热用户回水管连接，热用户给水管和热用户回水管之间连接热用户散热器，热用户回水管的水通过与热交换器中的热源厂提供的热水进行间接换热，然后再通过热用户给水管到达用户散热器中进行供暖；所述循环泵设置在用户散热器和和热交换器之间的热用户回水管上；

在汽轮机与汽水换热器之间的抽汽管道中设置抽汽调节阀，抽汽调节阀与可编程控制器数据连接，抽汽调节阀用于控制抽汽量，同时，根据进水温度传感器测量的热交换器的进水温度来调节抽汽量，如果进水温度过高，则相应的减少抽汽量，如果进水温度过低，则相应的增加抽汽量。

如果进水温度低于正常温度的第一温度，则抽汽调节阀的开度达到高于正常开度的第一开度，进水温度低于第一温度的第二温度，则抽汽调节阀的开度达到高于第一开度的第二开度，进水温度低于第二温度的第三温度，则抽汽调节阀的开度达到高于第二开度的第三开度，进水温度低于第三温度的第四温度，则抽汽调节阀的开度达到高于第三开度的第四开度，进水温度低于第四温度的第五温度，则抽汽调节阀的开度达到高于第四开度的第五开度，如果进水温度低于第五温度，则抽汽调节阀的开度达到最高。

一种热电联产系统，包括锅炉，汽轮机、发电机、汽水换热器，锅炉产生的蒸汽通过汽轮机，然后通过发电机进行发电，同时，从汽轮机中抽取一部分蒸汽进入汽水换热器，与汽水换热器中的来自冷水回水管的水进行换热，水加热后进入热水供水管，热水供水管与热交换器相连接，散热器回水管中的水进入热交换器中进行加热；

热水供水管上设置第一调节阀， 以调节进入热交换器中的热水；

在散热器的进水管路上设置第二调节阀，可编程控制器与第一调节阀和第二调节阀进行数据连接，第一调节阀开度变化时，第二调节阀的开度相应的变化，从而使输入热交换器的热水相应的变化。

一种热电联产系统，包括锅炉，汽轮机、发电机、抽汽调节阀，汽水换热器，锅炉产生的蒸汽通过汽轮机，然后通过发电机进行发电，同时，从汽轮机中抽取一部分蒸汽进入汽水换热器，与汽水换热器中的来自冷水回水管的流体进行换热，蒸汽冷凝后的水循环回锅炉；

所述系统进一步包括热水供水管、冷水回水管、调节阀、进水温度传感器、出水温度传感器、热交换器、热用户送水管、热用户回水管、用户散热器、循环泵、流量计、热量表、可编程控制器，所述汽水换热器连接热水供水管和冷水回水管，热水供水管与热交换器连接，在热水供水管上设置调节阀，用于调节进入热交换器的热水量，在调节阀和热交换器之间的管道上设置进水温度传感器，用于测量热交换器的进水温度；

热交换器与热用户给水管和热用户回水管连接，热用户给水管和热用户回水管之间连接热用户散热器，热用户回水管的水通过与热交换器中的热源厂提供的热水进行间接换热，然后再通过热用户给水管到达用户散热器中进行供暖；所述循环泵设置在用户散热器和和热交换器之间的热用户回水管上；

热交换器与冷水回水管连接，在冷水回水管上设置流量计，用于检测冷水回水管中的水的流量；在流量计和热交换器之间的冷水回水管上设置出水温度传感器，用于测量热交换器的出水温度；

所述热量表与进水温度传感器、出水温度传感器和流量计进行数据连接，并根据测量的进水温度、出水温度和水的流量来计算热用户的耗费的热量；

所述可编程控制器与循环泵、热量表和调节阀进行数据连接，用于对热电联产系统进行自动控制；热量表将用户的热量使用的数据传递给可编程控制器，可编程控制器根据用户购买的热量与目前使用的热量进行对比，如果热量已经用完，可编程控制器控制调节阀进行完全关闭，同时循环水泵停止运行。

可编程控制器自动计算用户剩余的热量，在用户热量剩余量达到第一数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于正常开度的第一开度，同时将循环泵调整到低于正常运行功率的第一功率；在用户热量剩余量达到低于第一数据第二数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第一开度的第二开度，同时将循环泵调整到低于第一功率的第二功率；在用户热量剩余量达到低于第二数据第三数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第二开度的第三开度，同时将循环泵调整到低于第二功率的第三功率；在用户热量剩余量达到低于第三数据第四数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第三开度的第四开度，同时将循环泵调整到低于第三功率的第四功率；在用户热量剩余量达到低于第四数据第五数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第四开度的第五开度，同时将循环泵调整到低于第四功率的第五功率；在用户热量剩余量达到低于第五数据第六数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第五开度的第六开度，同时将循环泵调整到低于第五功率的第六功率；最后在用户热量剩余量达到接近零的时候，可编程控制器调整调节阀完全关闭，同时停止循环泵的运行。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1）提供了一种新的散热器形式，通过用户散热器的外部翅片包围的空间沿着外部空气的流通方向逐渐缩小，以增加翅片所形成的烟筒效应。

2）根据供暖的温度对汽轮机抽汽进行自动控制。

3）根据混合的温度对乏汽和/或蒸汽的抽汽量进行自动控制。

4）本发明提供了一种新的可以进行热量控制的供暖系统，由用户自己购买热量，一旦热量用完，则自动停止供暖。

5）停止供暖后，水泵,维持原有状态继续运行, 由可编程控制器检测热用户的给水温度, 在给水温度降低到一定限度而无法使用时, 可编程控制器触发停机命令, 逐减调慢循环泵并最终停机. 这一操作主要是在热用户网络较大时,充分利用系统管道内的余热。

6）在用户购买热量即将用完的时候，系统通过逐步降低供暖量来提醒用户，使用户及时购买。

7）本发明通过多次试验，设计了不同管径、不同高度、夹角的翅片进行试验，从而得到一个最优的翅片优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。

8）通过用户散热器的外部翅片包围的空间沿着外部空气的流通方向逐渐缩小，以增加翅片所形成的烟筒效应。

9）对外部翅片的所包围的空间进行多次试验进行设计，得出了外部翅片的曲线抛物线形的趋势，已达到最优的烟筒效应。

10)研发了新的散热器基管和翅片的材料，加强了传热。

附图说明

图1是本发明热电联产系统的示意图。

图2是本发明热电联产系统的另一个示意图。

图3是本发明用户散热器的示意图。

图4是翅片管的横截面示意图。

图5是图4从左侧看的一个实施例的示意图。

图6是图4从左侧看的一个优化的实施例示意图。

图7是本发明热电联产系统的单用户示意图。

附图标记如下：1锅炉，2汽轮机，3发电机，4抽汽调节阀，5乏汽调节阀，6汽水换热器，7热水供水管，8冷水回水管，9调节阀，10流量计，11进水温度传感器，12出水温度传感器，13热交换器，14热用户给水管，15热用户回水管，16循环泵，17热量表，18可编程控制器，19现实操作界面，20上集管，21基管中没有翅片的部分，22翅片管，23下集管， 24基管，25第一翅片，26空隙部分，27第一连接片，28第二翅片，29第四翅片，30第三翅片，31第二连接片，32用户散热器进水温度传感器，33用户散热器出水温度传感器，34用户散热器流量计，35热量表，36用户散热器调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 

如图1-2所示，一种热电联产系统包括抽气系统、换热系统和散热系统，其中抽气系统与换热系统之间通过汽水换热器6进行换热关联，换热系统和散热系统之间通过热交换器13进行换热连接。

如图1所示，所述热电联产系统，所述热电联产系统包括锅炉1，汽轮机2、发电机3、抽汽调节阀4，汽水换热器6，所述汽水换热器6连接热水供水管7和冷水回水管8，冷水与汽水换热器6中的蒸汽进行换热，产生热水。锅炉1产生的蒸汽通过汽轮机2，然后通过发电机3进行发电，同时，从汽轮机2中抽取一部分蒸汽进入汽水换热器6，与汽水换热器6中的来自冷水回水管8的流体进行换热，蒸汽冷凝后的水循环回锅炉1。

优选的，汽水换热器6为管壳式换热器。

如图1所示，所述系统进一步包括热水供水管7、冷水回水管8、调节阀9、进水温度传感器11、出水温度传感器12、热交换器13、热用户送水管14、热用户回水管15、用户散热器、循环泵16、流量计10、热量表17、可编程控制器18，所述的热水供水管7与热交换器13连接，在热水供水管7上设置调节阀9，用于调节进入热交换器13的热水的流量，在调节阀9和热交换器13之间的管道上设置进水温度传感器11，用于测量热交换器13的进水温度。

热交换器13与热用户给水管14和热用户回水管15连接，热用户给水管14和热用户回水管15之间连接热用户散热器（参见图1-2），热用户回水管15的水通过与热交换器13中的汽水热交换器提供的热水进行换热，然后再通过热用户给水管14到达用户散热器中进行供暖；所述循环泵16设置在热用户回水管15上。

热交换器13与冷水回水管8连接，在冷水回水管8上设置流量计10，用于检测冷水回水管8中的水的流量；在流量计10和热交换器13之间的冷水回水管8上设置出水温度传感器，用于测量热交换器13的出水温度。

热用户散热器为并联的多个，图1-2只展示了两个，但是并不限于两个，为了方便，图1-2中的涉及散热器并联管中的相关部件，例如温度传感器、流量计等只展示了一个。

每一个热用户散热器的出水管上设置流量计34，用于检测散热器中的水的流量，每一个热用户散热器的进水口和出水口分别设置进水温度传感器32和出水温度传感器33，分别用于检测散热器的进水温度和出水温度，热量表35分别与流量计34、进水温度传感器33和出水温度传感器34数据连接，用于计算热用户耗费的热量；每一个热用户散热器的进水管上都设置了流量调节阀36，用于单独调节进入散热器的水的流量，所述可编程控制器18与热量表35、调节阀36数据连接，用于对热电联产系统进行自动控制；热量表35将用户的热量使用的数据传递给可编程控制器18，可编程控制器18根据用户购买的热量与目前使用的热量进行对比，如果热量已经用完，可编程控制器18控制调节阀36进行完全关闭。

上述的热电联产系统还可以包括显示操作面板，现实操作面板类可以供用户进行查询、缴费购买热量等操作。

热量表可以实时的将用户使用的热量提供给可编程控制器，也可以按照一定的时间进行提供，例如每天进行一次结算。

可编程控制器自动计算用户剩余的热量，在用户热量剩余量达到第一数据的时候，可编程控制器调整调节阀36到低于正常开度的第一开度；在用户热量剩余量达到低于第一数据第二数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第一开度的第二开度；在用户热量剩余量达到低于第二数据第三数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第二开度的第三开度；在用户热量剩余量达到低于第三数据第四数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第三开度的第四开度；在用户热量剩余量达到低于第四数据第五数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第四开度的第五开度；在用户热量剩余量达到低于第五数据第六数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第五开度的第六开度；最后在用户热量剩余量达到接近零的时候，可编程控制器调整调节阀完全关闭。

可编程控制器通过上述的逐步关闭调节阀和降低泵的运行功率的操作，可以是供暖逐步的停止，这样用户就可以感觉到供暖量在逐渐的下降，从而使其知道你购买的热量已经临近用完，需要尽快购买。

上述的操作可以在一定的时间段内完成，例如几天内或者一个周内完成完成，这样用户才能逐渐感觉到供暖量的减少，从而提醒他主动购买热量。

上述的用户操作可以通过网络实现，从而实现无卡式热量收费管理系统, 实现了收费和热网充值的无卡传递, 热用户在网上缴费后获得根据缴费数额取得的缴费密码, 并在一定时间内在机组运行管理程序上充值, 充值后金额与密码均失效， 从而大大降低了热网收费中的资金风险。

当然，用户也可以通过现实操作面板直接使用网上银行进行购买操作。

优选的，在汽轮机2与换热器6之间的抽汽管道中设置调节阀4，调节阀4与可编程控制器18数据连接，调节阀4用于控制抽汽量，同时，根据温度传感器11测量的换热器13的入口温度来调节抽汽量。如果入口温度过高，则相应的减少抽汽量，如果入口温度过低，则相应的增加抽汽量。

当然，可以根据入口温度设置多个阶梯型的抽汽量。如果入口温度低于正常温度的第一温度，则调节阀的开度达到高于正常开度的第一开度，入口温度低于第一温度的第二温度，则调节阀的开度达到高于第一开度的第二开度，入口温度低于第二温度的第三温度，则调节阀的开度达到高于第二开度的第三开度，入口温度低于第三温度的第四温度，则调节阀的开度达到高于第三开度的第四开度，入口温度低于第四温度的第五温度，则调节阀的开度达到高于第四开度的第五开度，如果入口温度低于第五温度，则调节阀的开度达到最高。

如果调节阀4的开度达到最高后，入口温度依然低于第五温度，此时，可编程控制器会发出报警，提醒是否整个系统存在泄漏或者出现问题。

当然，如果入口温度过高，则相应的要减少调节阀的开度来减少抽汽量。

作为一个优选，可以将汽轮机发电后的乏汽先与汽轮机2中抽取的蒸汽混合，然后再进入换热器6中进行换热。这样一方面可以充分利用汽轮机乏汽中的热能，另一方面因为汽轮机中抽取的蒸汽的温度和压力非常高，导致对换热器6的耐温和承压能力要求很高，通过两者混合，可以降低进入换热器6中的蒸汽的温度和压力，降低了对换热器性能的要求。

作为一个优选，在和抽乏汽的管道中设置调节阀5，调节阀5与可编程控制器进行数据连接，同时在换热器6入口的蒸汽管道上设置温度传感器，温度传感器与可编程控制器进行数据连接，用来测量进入换热器6的蒸汽的温度，可编程控制器通过进入换热器6的蒸汽温度来调节调节阀5的开度，如果蒸汽温度过高，则增加调节阀5的开度，如果入口蒸汽温度过低，则减少调节阀5的开度。

作为一个优选，可以同时调节调节阀4和5的开度来调节进入换热器6中的蒸汽的温度。如果蒸汽入口温度过高，则增加调节阀5的开度，降低调节阀4的开度，如果入口蒸汽温度过低，则减少调节阀5的开度，增加调节阀4的开度。

作为优选，所述可编程控制器18与热量表17进行数据连接，所述热量表17与进水温度传感器11、出水温度传感器12和流量计10进行数据连接，并根据测量的进水温度、出水温度和水的流量来计算输入给用户的总热量；通过计算输入用户的总热量以及每个用户耗费的热量的对比，可以计算出热量损失率，如果损失率过大，则应当及时对系统进行除垢工作，同时还可以根据热量损失率来合理计算单位热量的成本。

所述可编程控制器18与调节阀9进行数据连接，当散热器的调节阀36因为用户的热量消费完毕或者即将消费完毕而导致开度变化时，此时，可编程控制器18根据调节阀36的开度自动调节调节阀9的开度，从而使输入换热器13的热水相应的变化，例如，相应的减少，以节约能源。

当然，本发明还提供了一种散热器，此种散热器可以作为单独的一个散热器产品进行保护。

所述的热用户散热器是翅片管散热器，包括上集管20、下集管23和连接上集管20和下集管23的翅片管22，所述翅片管22包括圆形基管24和第一翅片25、第二翅片28，第一翅片25和第二翅片28设置在基管24的外部并且第一翅片25和第二翅片28的延长线相交于基管26的圆心所在的基管的中心轴线，第一翅片25和第二翅片28沿着通过基管中心轴线的第一平面B镜像对称；所述翅片管包括第三翅片30和第四翅片29，所述第三翅片30、第四翅片29沿着第二平面C分别与第一翅片25和第二翅片28镜像对称，所述第二平面C与第一平面B垂直而且经过基管24的中心轴线；所述第一翅片25和第二翅片28之间设置第一连接片27，所述第三翅片30和第四翅片33之间设置第二连接片31，第一连接片27和第二连接片31为圆弧型金属板；所述圆弧形金属板的中心轴线与基管24的中心轴线重合；所述基管为直管，所述相邻的基管的中心轴线互相平行。

优选的是，相邻基管的第一翅片互相平行，表示相邻基管的第二翅片也互相平行，同理，第三翅片、第四翅片也互相平行。此特征表明翅片管是按照相同方向排列的。

需要解释的是，如图3所示，基管的中心轴线就是基管24的横切面上的圆心点的集合形成的一条线，圆弧形金属板的中心轴线就是横切面上圆弧形金属板的圆心点的集合形成的一条线。所述圆弧形金属板的中心轴线与基管18的中心轴线重合就是指在横切面上，圆弧形金属板和基管是同心圆。

优选的是，所有翅片管的尺寸都相同。

通过上述的设置，使得翅片与连接片之间形成一个空隙部分26，在对流换热的时候，空隙部分26就形成了一种烟筒效应，能够增强换热。

第一翅片、第二翅片与相邻翅片管的第三翅片和第四翅片形成空间，该空间形成一定的空隙，能够形成烟筒效应，加强对流，强化传热。

所述第一翅片和第二翅片之间的夹角为A，第一翅片和第二翅片的长度为L，基管的外半径为R，当然，因为镜像对称，第三翅片和第四翅片的长度也自然是L。但是在实践中发现，换热过程中.如果翅片夹角过小，则会阻碍换热，因为翅片夹角过小的话，导致第一翅片、第二翅片的距离太近，则温度边界层在封闭区域内随着基管高度的方向上开始重合，气体温度接近管壁温度而逐渐接近热饱和，流动阻力增大，最终反而恶化换热,外翅片的优势发挥不出来，同样的原因，随着夹角的不断地增大，使得连接片距离基管的距离原来越近，同样使得温度边界层在封闭区域内随着基管高度的方向上开始重合，气体温度接近管壁温度而逐渐接近热饱和，流动阻力增大，最终反而恶化换热，因此夹角具有一个最佳值。

对于翅片长度，如果太长，则因为基管的热量无法及时到达翅片的端部或者即使达到效果也不明显，如果太短，则扩展换热面积太小，无法达到一个好的换热效果，因此翅片的高度也有一个最佳值。

对于两个翅片管之间的距离，首先如果距离太近或者完全靠近，则两个翅片管的连接片之间距离的空间（参见图3）太小，则空气无法通过翅片之间的间隙进入翅片管之间形成的空隙，此时的换热只能依靠从散热器底部进入空气，无法达到很好的对流换热效果，同样的原因，如果距离太远，则翅片管的第一第二第三第四翅片无法形成有效烟筒效果的空隙，从而导致换热效果变差，因此对于两个翅片管之间的距离也需要一个合适的数值。

如图3所示，对于翅片沿着基管轴向上的高度H，也需要具有一个合适的数值，如果翅片高度太高，则在翅片的上部，因为边界层在封闭区域内随着基管高度的方向上开始重合，导致换热的恶化，同理，高度太低，则换热没有充分发挥，从而影响换热效果。

因此，本发明是通过多个不同尺寸的散热器的试验数据总结出的最佳的散热器的翅片管的尺寸关系。因为翅片管还有夹角A、翅片长度L、翅片高度H这三个变量，因此，引入两个无量纲量sin(A/2)、L/R、H/R，这里R是基管的半径，从换热效果中的散热量最大出发，计算了近200种形式。所述的尺寸关系如下。

    所述第一翅片和第二翅片之间的夹角为A，第一翅片和第二翅片的长度为L，基管的外半径为R，沿着基管轴向上的翅片高度H，上述四者的关系满足如下公式：

Sin(A/2)=a×(L/R)²+b×(L/R)+c

H/(R×10)= e×Sin(A/2) ²-f×Sin(A/2)+h

其中，A单位为角度，60°<A<110°，

L的尺寸为mm，12mm<L<80mm，

R的单位为mm，10mm<R<80mm，

H的单位为mm，800mm<R<1200mm，

a、b、c、e、f、h为系数，a的范围为0.04-0.042，b的范围为0.266-0.28，c的范围为0.36-0.37，e的范围为21-23，f的范围是44-45，h是23-25。

通过计算结果后再进行试验，通过计算边界以及中间值的数值，所得的结果基本上与公式相吻合，误差基本上在4%以内，最大的相对误差不超过6%，平均误差是2%。

系数优化的最佳结果是：a为0.0412,b为0.02715，c为0.03628，e为22，f为44.37，h为23.86。

优选的是，相邻基管中心轴线之间的距离为S=d×（L+R）×sin(A/2)，其中d为1.1-1.2。

如图3所示，相邻基管中心轴线之间的距离就是横切面上两个基管圆心之间的距离。

d的优化结果是1.118。

作为一个优选，所述的热交换器13为板式热交换器。

作为一个优选，如图5、6所示，所述的散热器的第一翅片和第二翅片的翅片高度从用户散热器的下部到上部逐渐变小。通过这样设置，可以使得空气在翅片的空隙中的流动过程中，空隙部分26面积越来越小，从而使其流速越来越快，烟筒效应越来越明显，从而增强换热。

作为一个优选，所述的散热器的第一翅片和第二翅片的翅片高度从用户散热器的下部到上部逐渐变小的幅度越来越低。实验证明，在散热器中，通过这样设置，换热效果要明显优于变化的幅度不变或者逐渐变大的情况。

作为一个优选，所述的散热器的第一翅片和第二翅片的翅片高度从用户散热器的下部到上部为抛物线结构。这种设置是翅片的变化起到了流线型的效果，达到最好的换热效果，同时因为下部外延出一部分，使更多的空气进入空隙部分。

对于图5和图6的两种情况，散热器的翅片依然可以采用所述第一翅片和第二翅片之间的夹角为A，第一翅片和第二翅片的长度为L，基管的外半径为R，沿着基管轴向上的翅片高度H四者满足的公式，但是考虑加工方便性，可以在高度方向上将翅片管分为几部分，每一部分采取平均的翅片高度H，但是长度L保持不变，采用总的长度的方式，通过平均的翅片高度来确定夹角A。

当然也可以直接将采用平均的翅片高度，算出一个夹角，沿着翅片的高度夹角保持不变。

当然，特殊情况下，因为制造的困难，翅片也不一定非要满足上述的几个参数的优化公式，也可以设置为便于制造的方式，例如如图6所示，翅片为直线的方式，高度一直保持不变，但是圆弧形封闭片距离翅片管基管的圆心的距离，沿着基管的高度不断的减小。

作为优选的是，圆弧形封闭片距离翅片管基管的圆心的距离，沿着高度方向上呈抛物线式的流线型变化，同时因为下部外延出一部分，使更多的空气进入空隙部分

当然，图6的实施例，也可以满足上述的优化的公式，但是制造起来比较麻烦。

基管和翅片的材料优选的是铝合金，所述铝合金的组分的质量百分比如下：1.4%Cu，2.8%Mg，3.2%Ag，1.2%Mn，0.42%Zr，0.15%Fe，1.18%Ti，18.38%Si，0.4%Cr，1.1%Ni，其余为Al。

铝合金的制造方法为：采用真空冶金熔炼，氩气保护浇注成圆坯，经过600℃均匀化处理，在400℃，采用热挤压成棒材，然后再经过580℃固溶淬火后，在200℃进行人工时效处理。导热系数为在50-70摄氏度温度下大于250W/(m*k）。

图7展示了热电联产系统的单用户的示意图。如图7所示，所述系统进一步包括热水供水管7、冷水回水管8、调节阀9、进水温度传感器11、出水温度传感器12、热交换器13、热用户送水管14、热用户回水管15、用户散热器、循环泵16、流量计10、热量表17、可编程控制器18，所述的热水供水管7与热交换器13连接，在热水供水管7上设置调节阀9，用于调节进入热交换器13的热水的流量，在调节阀9和热交换器13之间的管道上设置进水温度传感器11，用于测量热交换器13的进水温度。

热交换器13与热用户给水管14和热用户回水管15连接，热用户给水管14和热用户回水管15之间连接热用户散热器（参见图3），热用户回水管15的水通过与热交换器13中的汽水热交换器提供的热水进行换热，然后再通过热用户给水管14到达用户散热器中进行供暖；所述循环泵16设置在热用户回水管15上。

热交换器13与冷水回水管8连接，在冷水回水管8上设置流量计10，用于检测冷水回水管8中的水的流量；在流量计10和热交换器13之间的冷水回水管8上设置出水温度传感器，用于测量热交换器13的出水温度。

所述热量表17与进水温度传感器11、出水温度传感器12和流量计10进行数据连接，并根据测量的进水温度、出水温度和水的流量来计算热用户的耗费的热量。

所述可编程控制器18与循环泵16、热量表17和调节阀10进行数据连接，用于对热电联产系统进行自动控制；热量表17将用户的热量使用的数据传递给可编程控制器18，可编程控制器18根据用户购买的热量与目前使用的热量进行对比，如果热量已经用完，可编程控制器18控制调节阀进行完全关闭。

热用户给水管上设置热用户给水温度传感器（图7未示出），用于检测热用户给水温度，给水温度传感器与可编程控制器进行数据连接；当可编程控制器控制调节阀进行关闭时，循环水泵同时停止运行。

优选的，可编程控制器自动计算用户剩余的热量，在用户热量剩余量达到第一数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于正常开度的第一开度，同时将循环泵调整到低于正常运行功率的第一功率；在用户热量剩余量达到低于第一数据第二数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第一开度的第二开度，同时将循环泵调整到低于第一功率的第二功率；在用户热量剩余量达到低于第二数据第三数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第二开度的第三开度，同时将循环泵调整到低于第二功率的第三功率；在用户热量剩余量达到低于第三数据第四数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第三开度的第四开度，同时将循环泵调整到低于第三功率的第四功率；在用户热量剩余量达到低于第四数据第五数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第四开度的第五开度，同时将循环泵调整到低于第四功率的第五功率；在用户热量剩余量达到低于第五数据第六数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第五开度的第六开度，同时将循环泵调整到低于第五功率的第六功率；最后在用户热量剩余量达到接近零的时候，可编程控制器调整调节阀完全关闭，同时停止循环泵的运行。

可编程控制器通过上述的逐步关闭调节阀和降低泵的运行功率的操作，可以是供暖逐步的停止，这样用户就可以感觉到供暖量在逐渐的下降，从而使其知道你购买的热量已经临近用完，需要尽快购买。

图7的实施例其他内容与图1-2的实施例内容相同，不再进一步描述。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种热电联产系统，包括锅炉，汽轮机、发电机、汽水换热器，锅炉产生的蒸汽通过汽轮机，然后通过发电机进行发电，同时，从汽轮机中抽取一部分蒸汽进入汽水换热器，与汽水换热器中的来自冷水回水管的流体进行换热，蒸汽冷凝后的水循环回锅炉；

所述系统进一步包括热水供水管、冷水回水管、调节阀、热交换器、热用户送水管、热用户回水管、用户散热器、循环泵、流量计、热量表、可编程控制器，所述汽水换热器连接热水供水管和冷水回水管，热水供水管与热交换器连接，在热水供水管上设置调节阀，用于调节进入热交换器的热水量；

热交换器与热用户给水管和热用户回水管连接，热用户给水管和热用户回水管之间连接热用户散热器，热用户回水管的水通过与热交换器中的热水进行换热，然后再通过热用户给水管到达用户散热器中进行供暖；所述循环泵设置在用户散热器和和热交换器之间的热用户回水管上；

所述热用户散热器为并联的多个，每个热用户散热器的出水管上设置流量计，用于检测热用户散热器中的水的流量；每个热用户散热器的进水口和出水口设置进水温度传感器和出水温度传感器，用于测量热用户散热器的进出水温度；每个热用户散热器的进水管上设置用户调节阀；

所述热量表与进水温度传感器、出水温度传感器和流量计进行数据连接，并根据测量的进水温度、出水温度和水的流量来计算热用户的耗费的热量；

所述可编程控制器与热量表和调节阀进行数据连接，用于对热电联产系统进行自动控制；热量表将用户的热量使用的数据传递给可编程控制器，可编程控制器根据用户购买的热量与目前使用的热量进行对比，如果热量已经用完，可编程控制器控制调节阀进行完全关闭。

2.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，可编程控制器自动计算用户剩余的热量，在用户热量剩余量达到第一数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于正常开度的第一开度；在用户热量剩余量达到低于第一数据第二数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第一开度的第二开度；在用户热量剩余量达到低于第二数据第三数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第二开度的第三开度；在用户热量剩余量达到低于第三数据第四数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第三开度的第四开度；在用户热量剩余量达到低于第四数据第五数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第四开度的第五开度；在用户热量剩余量达到低于第五数据第六数据的时候，可编程控制器调整调节阀到低于第五开度的第六开度；最后在用户热量剩余量达到接近零的时候，可编程控制器调整调节阀完全关闭。

3.如权利要求1或2所述的热电联产系统，其特征在于，所述热用户散热器包括基管和外部翅片，所述外部翅片为封闭式的外部翅片，所述封闭式的外部翅片包括翅片以及封闭翅片的封闭片，从基管下部到基管的上部，封闭翅片为抛物线的形状。

4.如权利要求3所述的热电联产系统，其特征在于热用户散热器从基管下部到基管的上部，封闭翅片距离基管的距离越来越近。