CN108120025B - 一种高温导热油热能转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温导热油热能转换系统，包括：导热油回流管路、导热油输出管路、冷却水输出管路、冷却水回流管路、冷却水输出管支路、冷却水回流管支路、冷导热油输出管路、冷导热油回流管路、膨胀导热油输出管路、膨胀导热油回流管路、加热系统、热交换器、三通比例阀、储油箱、膨胀油箱、中央控制器、冷却水塔、电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器、流量传感器和溢流管，所述热交换器包括第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，本发明通过冷水冷却低温油、低温油再冷却高温油的技术，解决了400℃高温导热油冷却问题的技术难点，通过三通比例阀控制高温油和低温油的流量，满足高温下温度精度达到±1℃。

Description

一种高温导热油热能转换系统

技术领域

本发明涉及热能转换领域，具体涉及一种高温导热油热能转换系统。

背景技术

目前国内对于400℃的高温导热油换热系统的研究并不多，主要由于400℃的温度条件比较特殊，存在高温高压易燃隐患，且控制复杂，在降温阶段不能有效控制温度精度和时间。目前常用于高温热源降温的形式是在温度400至300℃之间，通过压缩空气进行降温，温度300至100℃之间，通过压缩空气进行降温水汽混合物进行降温，温度在100℃以下，通过冷却水进行降温；这样的降温形式耗时长，效率非常低，并且温度不能平稳控制，对于产品的制造质量带来严重影响。

如中国专利申请号为CN201945567公开了一种多功能宽流程单相对流换热试验装置，主要研究以水为介质的换热器传热与阻力性能试验，该装置能够集传热管和管束换热器单相对流换热和流动阻力测试于一体，可以在很宽的雷诺数范围内对不同形状、不同几何尺寸的传热管和不同布管方式的换热器进行传热特性及流动阻力特性的试验研究。但是该装置，不能提供足够高温度的管内热流体，不满足进行核反应堆工程验证性的高温工质流动换热试验的条件。

如中国专利申请号为CN201510411463.1一种以导热油为热流体的高温工质换热试验系统及方法，能够满足研究核反应堆工程热工水力验证性试验领域中高温工质在换热器设备尤其是管壳式换热器中流动换热特性的要求，但其适用温度是200℃～350℃，无法处理350℃～400℃的高温导热油的冷却。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高温导热油热能转换系统，通过冷水冷却低温油、低温油再冷却高温油的技术，解决了400℃高温导热油冷却问题的技术难点，通过三通比例阀控制高温油和低温油的流量，满足高温下温度精度达到±1℃。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温导热油热能转换系统，包括：外接设备、导热油回流管路、导热油输出管路、冷却水输出管路、冷却水回流管路、冷却水输出管支路、冷却水回流管支路、冷导热油输出管路、冷导热油回流管路、膨胀导热油输出管路、膨胀导热油回流管路、电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器、高温导热油泵、加热系统、流量传感器、第一热交换器、三通比例阀、第二热交换器、储油箱、第一溢流管、第二溢流管、膨胀油箱、第三热交换器、中央控制器、冷却水塔；

外接设备导热油出口通过导热油回流管路连接加热系统导热油入口，加热系统导热油出口通过导热油输出管路连接外接设备导热油入口，加热系统上设置有两个温度传感器；导热油输出管路上设置有第一热交换器，三通比例阀分别连通加热系统导热油出口、导热油输出管路和冷导热油输出管路，冷导热油输出管路上设置有高温导热油泵；第一热交换器与储油箱通过冷导热油回流管路连接；储油箱内设置第二热交换器，第二热交换器冷却水入口通过冷却水输出管路连接冷却水塔出口，冷却水出口通过冷却水回流管路连接冷却水塔入口，储油箱上设置有温度传感器；膨胀油箱入口通过膨胀导热油输出管路连接加热系统导热油出口，出口通过膨胀导热油回流管路连接在导热油回流管路上；冷却水输出管路由冷却水塔出口流向储油箱方向依次设置有过滤器、电磁阀、流量传感器、温度传感器和压力传感器；电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器、高温导热油泵、流量传感器分别单独连接中央控制器。

优选的，所述膨胀油箱内设置有第三热交换器，第三热交换器冷却水入口通过冷却水输出管支路连通冷却水输出管路，冷却水出口通过冷却水回流管支路连通冷却水回流管路，冷却水输出管支路上设置有流量传感器，冷却水回流管支路上设置有温度传感器。

优选的，所述膨胀导热油输出管路靠近膨胀油箱入口处设置有并联安装的两个流量传感器。

优选的，所述导热油回流管路由外接设备导热油出口流向加热系统方向依次设置有电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器和高温导热油泵。

优选的，所述电磁阀和过滤器设置在导热油回流管路和膨胀导热油回流管路交接点靠近外接设备导热油出口一侧，压力传感器、温度传感器和高温导热油泵设置在导热油回流管路和膨胀导热油回流管路交接点靠近加热系统一侧。

优选的，所述导热油回流管路和膨胀导热油回流管路交接点与压力传感器之间设置有支路，支路上设置有电磁阀。

优选的，所述三通比例阀上设置有温度传感器，三通比例阀与外接设备连接的导热油输出管路上设置有温度传感器。

优选的，所述第一热交换器冷导热油入口和出口处分别设置有温度传感器。

优选的，所述储油箱顶端连接有第一溢流管；膨胀油箱上设置有温度传感器，膨胀油箱顶端连接有第二溢流管。

优选的，所述冷却水塔中冷却水温度保持在15℃。

在上述技术方案中，当外界设备中的导热油需要升温时，导热油由外接设备导热油出口通过高温导热油泵经导热油回流管路进入到加热系统中，加热系统根据设置的温度自动调节出口温度满足要求，然后导热油通过三通比例阀经导热油输出管路流进外接设备中使用，在导热油加热过程中，导热油会有部分膨胀，膨胀的导热油会经由膨胀导热油输出管路流入膨胀油箱中进行降温处理。

当外接设备中的导热油需要降温时，加热系统不输出功率，外接设备回流的导热油，一部分通过冷导热油与高温导热油在第一热交换器中进行降温，另一部分直接达到三通比例阀，在三通比例阀处，通过调节冷导热油与高温导热油的流量，达到输出的温度满足设备所需要的温度。

第一热交换器为冷导热油和热导热油热交换器，第二热交换器和第三热交换器均是冷水与冷导热油热交换器。温度传感器实时测量导热油温度，并发送指令回中央控制器；流量传感器实时测量导热油流量，并发送指令回中央控制器；压力传感器实时测量导热油管路压力，并发哦是能够指令回中央控制器；冷水与冷导热油热交换器，通过冷水15℃对冷导热油60～160℃进行冷却，使得冷导热油维持60℃左右；冷导热油与热导热油热交换器，通过冷导热油60℃对热导热油160℃～400℃进行冷却，使得导热油满足设备所需要的降温阶段温度。

本发明提供的一种高温导热油热能转换系统的有益效果在于：

1)该高温导热油换热系统应可用于高温导热油(＞350℃)层压机系统，弥补国内空白；

2)该高温导热油换热系统可以实现加热和冷却过程，即导热油温可以在40℃——400℃范围转换，应用于PTFE高温材料的加工设备以及塑料成型加工的设备等；

3)该高温导热油换热系统在高温时温度控制精确，满足±1℃，可运用于温度精度要求更高的加工设备；

4)该高温导热油换热系统，热能转化率更高，更节能。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

图中：1、外接设备；2、导热油回流管路；3、导热油输出管路；4、冷却水输出管路；5、冷却水回流管路；6、冷却水输出管支路；7、冷却水回流管支路；8、冷导热油输出管路；9、冷导热油回流管路；10、膨胀导热油输出管路；11、膨胀导热油回流管路；12、电磁阀；13、过滤器；14、压力传感器；15、温度传感器；16、高温导热油泵；17、加热系统；18、流量传感器；19、第一热交换器；20、三通比例阀；21、第二热交换器；22、储油箱；23、第一溢流管；24、膨胀油箱；25、第三热交换器；26、中央控制器；27、冷却水塔；28、第二溢流管。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

参照图1所示，一种高温导热油热能转换系统，包括：外接设备1、导热油回流管路2、导热油输出管路3、冷却水输出管路4、冷却水回流管路5、冷却水输出管支路6、冷却水回流管支路7、冷导热油输出管路8、冷导热油回流管路9、膨胀导热油输出管路、膨胀导热油回流管路11、电磁阀12、过滤器13、压力传感器14、温度传感器15、高温导热油泵16、加热系统17、流量传感器18、第一热交换器19、三通比例阀20、第二热交换器21、储油箱22、第一溢流管23、第二溢流管28、膨胀油箱24、第三热交换器25、中央控制器26、冷却水塔27；

外接设备1导热油出口通过导热油回流管路2连接加热系统17导热油入口，加热系统17导热油出口通过导热油输出管路3连接外接设备1导热油入口，加热系统17上设置有两个温度传感器15，导热油回流管路2由外接设备1导热油出口流向加热系统17方向依次设置有电磁阀12、过滤器13、压力传感器14、温度传感器15和高温导热油泵16，电磁阀12和过滤器13设置在导热油回流管路2和膨胀导热油回流管路11交接点靠近外接设备1导热油出口一侧，压力传感器14、温度传感器15和高温导热油泵16设置在导热油回流管路2和膨胀导热油回流管路11交接点靠近加热系统17一侧，导热油回流管路2和膨胀导热油回流管路11交接点与压力传感器14之间设置有支路，支路上设置有电磁阀12；导热油输出管路3上设置有第一热交换器19，三通比例阀20分别连通加热系统17导热油出口、导热油输出管路3和冷导热油输出管路8，冷导热油输出管路8上设置有高温导热油泵16，三通比例阀20上设置有温度传感器15，三通比例阀20与外接设备1连接的导热油输出管路3上设置有温度传感器15，第一热交换器19冷导热油入口和出口处分别设置有温度传感器15；第一热交换器19与储油箱22通过冷导热油回流管路9连接；储油箱22内设置第二热交换器21，第二热交换器21冷却水入口通过冷却水输出管路4连接冷却水塔27出口，冷却水出口通过冷却水回流管路5连接冷却水塔27入口，储油箱22上设置有温度传感器15，储油箱22顶端连接有第一溢流管23，冷却水塔27中冷却水温度保持在15℃；膨胀油箱24入口通过膨胀导热油输出管路10连接加热系统17导热油出口，出口通过膨胀导热油回流管路11连接在导热油回流管路2上，膨胀油箱24内设置有第三热交换器25，第三热交换器25冷却水入口通过冷却水输出管支路6连通冷却水输出管路4，冷却水出口通过冷却水回流管支路7连通冷却水回流管路5，冷却水输出管支路6上设置有流量传感器18，冷却水回流管支路7上设置有温度传感器15，膨胀导热油输出管路10靠近膨胀油箱24入口处设置有并联安装的两个流量传感器18，膨胀油箱24上设置有温度传感器15，膨胀油箱24顶端连接有第二溢流管28；冷却水输出管路4由冷却水塔27出口流向储油箱22方向依次设置有过滤器13、电磁阀12、流量传感器18、温度传感器15和压力传感器14；电磁阀12、过滤器13、压力传感器14、温度传感器15、高温导热油泵16、流量传感器18分别单独连接中央控制器26。

实施例一，外接设备1导热油出口通过导热油回流管路2连接加热系统17导热油入口，导热油回流管路2由外接设备1导热油出口流向加热系统17方向依次设置有电磁阀12、过滤器13、压力传感器14、温度传感器15和高温导热油泵16，电磁阀12和过滤器13设置在导热油回流管路2和膨胀导热油回流管路11交接点靠近外接设备1导热油出口一侧，压力传感器14、温度传感器15和高温导热油泵16设置在导热油回流管路2和膨胀导热油回流管路11交接点靠近加热系统17一侧，外界设备中的导热油在高温导热油泵16的作用下从外接设备1导热油出口流出，在导热油回流管路2打开电磁阀12，导热油经过过滤器13进行过滤，避免杂质影响导热油使用安全，压力传感器14检测导热油流经导热油回流管路2的压力值并发送指令到中央控制器26，温度传感器15检测导热油的温度并发送指令到中央控制器26，中央控制器26通过对数据的分析进行判断是否存在异常，如无异常，导热油进入加热系统17，加热系统17根据外接设备1需要导热油温度进行设置出口温度，加热系统17是一种电加热器，加热系统17上设置有两个温度传感器15，温度传感器15检测加热系统17中的导热油温度，采用两个温度传感器15能达到数据的更精准，避免检测温度的误差，加热达到指定温度的导热油由导热油输出管路3进入外接设备1中使用；加热系统17导热油出口通过导热油输出管路3连接外接设备1导热油入口，导热油回流管路2和膨胀导热油回流管路11交接点与压力传感器14之间设置有支路，支路上设置有电磁阀12，如有异常打开支路上的电磁阀12使导热油经由支路流出；膨胀油箱24入口通过膨胀导热油输出管路10连接加热系统17导热油出口，出口通过膨胀导热油回流管路11连接在导热油回流管路2上，膨胀油箱24上设置有温度传感器15，膨胀油箱24顶端连接有第二溢流管28，在加热过程中，导热油温度超过沸点后会有部分膨胀，膨胀的导热油就会经由膨胀导热油输出管路10进入膨胀油箱24中,当膨胀油箱24中的导热油到达满状态，多余的导热油会经由第二溢流管28流出，避免后续的导热油无法进入膨胀油箱24。

实施例二，储油箱22内设置第二热交换器21，第二热交换器21冷却水入口通过冷却水输出管路4连接冷却水塔27出口，冷却水出口通过冷却水回流管路5连接冷却水塔27入口，储油箱22上设置有温度传感器15，储油箱22顶端连接有第一溢流管23，冷却水塔27中冷却水温度保持在15℃，冷却水输出管路4由冷却水塔27出口流向储油箱22方向依次设置有过滤器13、电磁阀12、流量传感器18、温度传感器15和压力传感器14；膨胀油箱24内设置有第三热交换器25，第三热交换器25冷却水入口通过冷却水输出管支路6连通冷却水输出管路4，冷却水出口通过冷却水回流管支路7连通冷却水回流管路5，冷却水输出管支路6上设置有流量传感器18，冷却水回流管支路7上设置有温度传感器15；储油箱22存储并维持低温导热油温度在60℃，当储油箱22上的温度传感器15监测到导热油温度高于60℃时，将指令输送到中央控制器26，中央控制器26发送操作指令到冷却水塔27，冷却水输出管路4上的电磁阀12控制打开，冷却水塔27中15℃的冷却水由出口流出，经过冷却水输出管路4上的过滤器13过滤去除杂质，避免杂质影响储油箱22内的导热油的使用情况，靠近冷却水塔27的流量传感器18会监测冷却水总流量数据，靠近储油箱22的流量传感器18会检测流入第二热交换器21的冷却水流量情况，冷却水输出管路4上的温度传感器15和压力传感器14会检测冷却水流经管路时的温度和对管路的压力，如若检测出的温度高于或低于15℃，冷却水塔27会进行调节会冷却水进行降温或升温处理；冷却水进入到储油箱22内的第二热交换器21中对冷导热油进行冷却，将冷导热油温度降到60℃左右，在热交换过程中冷却水温度升高并经由冷却水回流管路5回到冷却水塔27中；由冷却水塔27出口流出的冷却水也会经由冷却水输出管支路6进入到膨胀油箱24中的第三热交换器25对膨胀导热油进行冷却，冷却水输出管支路6上的流量传感器18会监控冷却水流入第三热交换器25的流量情况，并发送数据到中央控制器26，中央控制器26会对监控到冷却水的各个流量情况进行分析、判断，如发现异常情况会停止冷却水的输出和回收；流入第三热交换器25的冷却水会对膨胀油箱24内的膨胀导热油进行冷却，在此过程中升温后的冷却水会由冷却水回流管支路7汇流到冷却水回流管路5中并流回冷却水塔27，冷却水回流管路5上的温度传感器15会检测回流的冷却水温度，并发送到中央控制器26，在冷却水冷却冷导热油的过程中，操作者可实时监测每一个环节的数据情况，并可及时地对异常情况进行处理；储油箱22顶端的第一溢流管23可防止储油箱22内导热油过多的情况发送，及时对储油箱22内导热油进行疏流处理；在冷却水冷却导热油的过程中，可根据导热油的温度进行控制冷却水的流入量，达到最优的处理效果且不造成能源的浪费。

导热油输出管路3上设置有第一热交换器19，三通比例阀20分别连通加热系统17导热油出口、导热油输出管路3和冷导热油输出管路8，冷导热油输出管路8上设置有高温导热油泵16，三通比例阀20上设置有温度传感器15，三通比例阀20与外接设备1连接的导热油输出管路3上设置有温度传感器15，第一热交换器19冷导热油入口和出口处分别设置有温度传感器15；第一热交换器19与储油箱22通过冷导热油回流管路9连接；外界设备中的高温导热油经过导热油回流管路2进入第一热交换器19中，导热油回流管路2上的过滤器13对高温导热油进行过滤处理，压力传感器14和温度传感器15检测压力值和温度值，并实时发送数据到中央控制器26，储油箱22中的冷导热油在冷导热油输出管路8上的高温导热油泵16的作用下进入到第一热交换器19中，在第一热交换器19中，60℃的冷导热油会对高温导热油进行冷却，降温过程中，加热系统17不输出功率，外接设备1回流的高温导热油，一部分通过冷导热油与高温导热油热交换器进行降温，另一部分直接达到三通比例阀20，在三通比例阀20处，通过调节冷导热油与高温导热油的流量，达到输出的温度满足设备所需要的温度，通过三通比例阀20上的温度传感器15检测到数据进行调节三通比例阀20对冷导热油和高温导热油的流量比例。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高温导热油热能转换系统，其特征在于，包括：外接设备、导热油回流管路、导热油输出管路、冷却水输出管路、冷却水回流管路、冷却水输出管支路、冷却水回流管支路、冷导热油输出管路、冷导热油回流管路、膨胀导热油输出管路、膨胀导热油回流管路、电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器、高温导热油泵、加热系统、流量传感器、第一热交换器、三通比例阀、第二热交换器、储油箱、第一溢流管、第二溢流管、膨胀油箱、第三热交换器、中央控制器、冷却水塔；

外接设备导热油出口通过导热油回流管路连接加热系统导热油入口，加热系统导热油出口通过导热油输出管路连接外接设备导热油入口，加热系统上设置有两个温度传感器；导热油输出管路上设置有第一热交换器，三通比例阀一端连接加热系统导热油出口，一端连接导热油输出管路，另一端连接第一热交换器的输出管路，冷导热油输出管路上设置有高温导热油泵；第一热交换器与储油箱通过冷导热油回流管路连接；储油箱内设置第二热交换器，第二热交换器冷却水入口通过冷却水输出管路连接冷却水塔出口，冷却水出口通过冷却水回流管路连接冷却水塔入口，储油箱上设置有温度传感器；膨胀油箱入口通过膨胀导热油输出管路连接加热系统导热油出口，出口通过膨胀导热油回流管路连接在导热油回流管路上；冷却水输出管路由冷却水塔出口流向储油箱方向依次设置有过滤器、电磁阀、流量传感器、温度传感器和压力传感器；电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器、高温导热油泵、流量传感器分别单独连接中央控制器。

2.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述膨胀油箱内设置有第三热交换器，第三热交换器冷却水入口通过冷却水输出管支路连通冷却水输出管路，冷却水出口通过冷却水回流管支路连通冷却水回流管路，冷却水输出管支路上设置有流量传感器，冷却水回流管支路上设置有温度传感器。

3.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述膨胀导热油输出管路靠近膨胀油箱入口处设置有并联安装的两个流量传感器。

4.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述导热油回流管路由外接设备导热油出口流向加热系统方向依次设置有电磁阀、过滤器、压力传感器、温度传感器和高温导热油泵。

5.如权利要求4所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述电磁阀和过滤器设置在导热油回流管路和膨胀导热油回流管路交接点靠近外接设备导热油出口一侧，压力传感器、温度传感器和高温导热油泵设置在导热油回流管路和膨胀导热油回流管路交接点靠近加热系统一侧。

6.如权利要求5所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述导热油回流管路和膨胀导热油回流管路交接点与压力传感器之间设置有支路，支路上设置有电磁阀。

7.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述三通比例阀上设置有温度传感器，三通比例阀与外接设备连接的导热油输出管路上设置有温度传感器。

8.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述第一热交换器冷导热油入口和出口处分别设置有温度传感器。

9.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述储油箱顶端连接有第一溢流管；膨胀油箱上设置有温度传感器，膨胀油箱顶端连接有第二溢流管。

10.如权利要求1所述的高温导热油热能转换系统，其特征在于：所述冷却水塔中冷却水温度保持在15℃。