CN108801031A - 一种增强换热管和换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增强换热管和换热系统，涉及热交换领域。该增强换热管，包括管体和纳米件，纳米件与管体内壁连接，纳米件能够在与流体接触时析出纳米颗粒，纳米件的构成材料的导热系数大于流体的导热系数。通过在流体中加入纳米颗粒，提高流体的热交换效率和热容量，从而提高热交换效率。

Description

一种增强换热管和换热系统

技术领域

本发明涉及热交换器领域，具体而言，涉及一种增强换热管和换热系统。

背景技术

现有换热系统是通过燃气燃烧产生烟气，或电加热产生高温水蒸气等方式产生传热介质，并使烟气或水蒸气经过热交换器换热使循环水升温。热交换器材质主要是由无氧铜或是不锈钢构成，为了增加热交换器换热效率，一般在加热管上布有翅片，但过多的翅片又会增加烟气阻力，导致换热效率不高。目前常见的改进多集中于对换热器的换热部位的形状、结构进行改进，进展较慢，提升较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强换热管，该增强换热管能够析出纳米颗粒，使管内流体中分散有纳米颗粒，以提高管内流体的热传导效率和热容量。

本发明的另一目的在于提供一种换热系统，其采用本发明提供的增强换热管，该系统能够提高换热效率，并检测系统内纳米颗粒的分散情况，使使用者能够及时更换增强换热管。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：

本发明提供的一种增强换热管，包括管体和纳米件，所述纳米件设置于所述管体内，所述纳米件能够在与流体接触时析出纳米颗粒，所述纳米件的构成材料的导热系数大于流体的导热系数。通过在流体中加入所述纳米颗粒，提高流体的热交换效率和热容量，从而提高热交换效率。

进一步地，所述纳米颗粒上开设有换热孔，以增大纳米颗粒的表面积，从而提高换热面积，提高换热效率。

进一步地，所述纳米件还包括基材，所述纳米颗粒分散于所述基材中，所述基材能够在与流体接触时降解，使得纳米颗粒析出。以使所述纳米颗粒能够逐步释放至流体中，且可通过调整基材的材料来控制纳米颗粒析出的速度，从而提高整体的热交换效率。

进一步地，所述纳米件还包括稳定剂，所述稳定剂分散于所述基材中，所述稳定剂能够使所述纳米颗粒在基材和流体中稳定分散，以提高纳米颗粒析出过程的稳定性。

进一步地，所述纳米件包括第一功能部，所述纳米件的外壁与所述管体的内壁配合，以保证纳米件与管体的稳定装配，并提高管内流体的通过面积，从而提高流体的通过量。

进一步地，所述纳米件还包括连接部和第二功能部，所述连接部和所述第二功能部均设置于所述第一功能部内。所述连接部的一端与所述第一功能部的内壁连接，所述连接部的另一端与所述第二功能部连接，所述第一功能部与所述第二功能部之间形成通过空间。以增大所述纳米件与流体的接触面积，提高流体内所述纳米颗粒的分散量。

进一步地，所述第二功能部沿流体流动方向的两端的截面积小于所述第二功能部沿流体流动方向的中段的截面积。以减小流体在流动时的阻力，从而提高流体的通过速率。

本发明还提供一种换热系统，其包括热交换管、循环管和所述增强换热管。所述热交换管与所述增强换热管连接并连通，所述循环管的一端与所述热交换管连接并连通，所述循环管的另一端与所述增强换热管连接并连通。以使得内部分散有所述纳米颗粒的流体，能够在所述热交换管、所述循环管和所述增强换热管连通形成的闭合管路中循环流动，从而实现循环换热。同时，所述增强换热管与所述热交换管可拆卸连接，所述增强换热管和所述循环管可拆卸连接。当所述纳米件的纳米颗粒已完全析出后，能够便捷地更换增强换热管。

进一步地，所述换热系统还包括温控组件，所述温控组件包括第一温度感应件、第二温度感应件、控制件和告警件。所述第一温度感应件设置于所述热交换管与所述循环管的连接处，所述第二温度感应件设置于所述循环管与所述增强换热管的连接处。所述第一温度感应件和所述第二温度感应件分别与所述控制件之间电连接，所述控制件与所述告警件之间电连接。当所述第一温度感应件与第二温度感应件的温差超过设定值时，所述控制件触发所述告警件告警，提醒使用者更换所述增强换热管。

进一步地，所述换热系统还包括对流管、加热装置和供水管路，所述对流管与所述加热装置连接，所述对流管贴紧所述热交换管，并与所述热交换管并列设置。以通过对流管与所述热交换管内流体的对流传热，实现流体的换热。所述供水管路包括进液管、加热管和出液管，所述增强换热管、所述进液管、所述加热管和所述出液管依次连接并连通，所述对流管贴紧所述加热管，并与所述热交换管并列设置。以充分利用所述加热装置，并使换热后流体能够直接被使用，而不仅限于在循环管路中与外界进行热交换。

本发明实施例的有益效果是：

本发明公开的增强换热管可以在与流体接触时析出纳米颗粒，纳米颗粒分散于流体内部，从而提高流体的热交换效率和热容量，进而提高热交换效率。

本发明公开的换热系统，由于采用本发明公开的增强换热管，能够以较高的换热效率进行换热，且能够将换热后的流体用于环境采暖和洗浴等多方面，提高了加热装置的利用率。同时，用户能够监测管路内纳米颗粒的浓度，从而及时更换增强加热管。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为第一实施例提供的换热系统的结构示意图。

图2为第一实施例提供的增强换热管的结构示意图。

图3为第一实施例提供的增强换热管的剖面示意图。

图4为第一实施例提供的纳米件的结构示意图。

图5为第一实施例提供的纳米颗粒的结构示意图。

图6为第二实施例提供的增强换热管的结构示意图。

图7为第二实施例提供的增强换热管的剖面示意图。

图8为第二实施例提供的纳米颗粒的结构示意图。

图标：100-增强换热管；110-管体；120-纳米件；121-纳米颗粒；1211-换热孔；122-基材；123-稳定剂；200-换热系统；210-热交换管；220-循环管；230-对流管；240-温控组件；241-第一温度感应件；242-告警件；243-控制件；244-第二温度感应件；250-加热装置；260-供水管路；261-进液管；262-加热管；263-出液管；300-增强换热管；310-管体；320-纳米件；321-第一功能部；322-连接部；323-第二功能部；330-通过空间；324-纳米颗粒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另外有更明确的规定与限定，术语“设置”、“连接”应做更广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一个实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

图1为第一实施例提供的换热系统200的结构示意图。请参照图1，本实施例公开了一种换热系统200，换热系统200包括增强换热管100、热交换管210、循环管220、对流管230、温控组件240、加热装置250和供水管路260。其中，热交换管210与增强换热管100连接并连通，循环管220的一端与热交换管210连接并连通，循环管220的另一端与增强换热管100连接并连通。对流管230与加热装置250连接，对流管230贴紧热交换管210，并与热交换管210并列设置，温控组件240与热交换管210连接，。以使得流体能够在热交换管210、循环管220和增强换热管100连通形成的闭合管路中循环流动，并通过对流管230与热交换管210内的对流传热，从而实现流体的循环换热和对管路内温度的检测。

供水管路260一端连接外部水体，供水管路260的另一端连接用水设备，供水管路260与对流管230并列设置。以通过对流管230同时对供水管路260和增强换热管100进行换热，提高换热效率。

图2为第一实施例提供的增强换热管100的结构示意图，图3为第一实施例提供的增强换热管100的剖面示意图。请结合参照图2和图3，增强换热管100包括管体110和纳米件120，纳米件120设置于管体110内。

可选地，在本实施例中，膜状的纳米件120与管体110内周壁贴合，以保证管内流体的通过面积，从而提高流体的通过量。

图4为第一实施例提供的纳米件的结构示意图。请参照图4，可选地，在本实施例中，纳米件120包括基材122、纳米颗粒121和稳定剂123，纳米颗粒121和稳定剂123分散于基材中，基材122能够在与流体接触时降解，使得纳米颗粒121析出。以使纳米颗粒121能够逐步释放至流体中，且可通过调整基材122的材料来控制纳米颗粒121析出的速度，从而提高流体的热交换效率。

其中，稳定剂123分散于基材122中，并与纳米颗粒121化学连接，稳定剂123能够使纳米颗粒121在基材122和流体中稳定分散，以提高纳米颗粒121析出过程的稳定性。

图5为第一实施例提供的纳米颗粒121的结构示意图。请结合参照图4和图5，纳米件120能够在与流体接触时析出纳米颗粒121。通过在流体中加入纳米颗粒121，提高流体的热交换效率和热容量，从而提高热交换效率。

其中，纳米件120的构成材料的导热系数大于流体的导热系数，以提高加入纳米颗粒121的流体的传热系数，从而提高整体的热交换效率。

可选地，在本实施例中，球型的纳米颗粒121上开设有换热孔1211，以增大纳米颗粒121的表面积，增大换热面积，从而提高流体的换热效率。

可选地，在本实施例中，纳米件120的构成材料具有磁性，从而能够通过磁力吸附纳米颗粒121，便于回收析出的纳米颗粒121。

请继续参照图1。其中，增强换热管100与热交换管210可拆卸连接，增强换热管100和循环管220可拆卸连接。当纳米件120的纳米颗粒121已完全析出后，能够便捷地更换增强换热管100。

可选地，在本实施例中，增强换热管100与热交换管210可以通过卡扣连接的形式可拆卸连接，增强换热管100和循环管220可以通过卡扣连接的形式可拆卸连接。

可以理解的是，在其它实施例中，增强换热管100与热交换管210还可以通过螺纹连接或键连接等形式可拆卸连接，增强换热管100和循环管220还可以通过螺纹连接或键连接等形式可拆卸连接。

可选地，在本实施例中，温控组件240包括第一温度感应件241、第二温度感应件244、控制件243和告警件242。第一温度感应件241设置于热交换管210与循环管220的连接处，第二温度感应件244设置于循环管220与增强换热管100的连接处。

其中，第一温度感应件241和第二温度感应件244分别与控制件243之间电连接，控制件243与告警件242之间电连接。当第一温度感应件241与第二温度感应件244的温差超过设定值时，控制件243触发告警件242告警，提醒使用者更换增强换热管100。

可选地，在本实施例中，供水管路260包括进液管261、加热管262和出液管263。增强换热管100、进液管261、加热管262和出液管263依次连接并连通，对流管230贴紧加热管262，并与热交换管210并列设置。以充分利用加热装置250，并使换热后流体能够直接被使用，而不仅限于在循环管220路中与外界进行热交换。

其中，在本实施例中，供水管路260内的流体可以是水，增强换热管100连接外部水体，出液管263连接花洒或水龙头等用水设备。

可以理解的是，在其它实施例中，供水管路260内的流体还可以是其它液体、气体或气液混合物等流体。

本实施例中，换热系统200通过如下方式进行装配：

将纳米件120设置于管体110内，将热交换管210与增强换热管100连接并连通，循环管220的一端与热交换管210连接并连通，循环管220的另一端与增强换热管100连接并连通。之后，将对流管230与热交换管210紧贴地并列设置，将加热装置250与对流管230连接。之后，将第一温度感应件241设置于热交换管210与循环管220的连接处，第二温度感应件244设置于循环管220与增强换热管100的连接处。将第一温度感应件241和第二温度感应件244分别与控制件243之间电连接，控制件243与告警件242之间电连接。之后，将增强换热管100、进液管261、加热管262和出液管263依次连接并连通，且对流管230与热交换管210紧贴地并列设置。

本实施例提供的换热系统200的工作原理是：

热交换管210、循环管220和增强换热管100依次连接并连通，形成闭合回路。对流管230与加热装置250连接，对流管230与热交换管210紧贴地并列设置，对流体进行对流换热。流体流经增强换热管100时，纳米件120析出纳米颗粒121，纳米颗粒121分散于流体中，从而提高流体的热交换效率和热容量。同时，第一温度感应件241、第二温度感应件244、控制件243和告警件242相配合，监测管路内纳米颗粒121的浓度，并在管路内纳米颗粒121的浓度过低时告警。同时，增强换热管100、进液管261、加热管262和出液管263依次连接并连通形成供水管路260，对流管230贴紧加热管262，并与热交换管210并列设置。流体在供水管路260内单向流动并进行换热，换热后的流体从出液管263流出。

第二实施例

图6为第二实施例提供的增强换热管300的结构示意图，图7为第二实施例提供的增强换热管300的剖面示意图，图8为第二实施例提供的纳米颗粒324的结构示意图。请结合参照图6、图7和图8，本实施例公开了一种增强换热管300，增强换热管300包括管体310和纳米件320，纳米件320设置于管体310内，纳米件320能够在与流体接触时析出纳米颗粒321。通过在流体中加入纳米颗粒324，提高流体的热交换效率和热容量，从而提高热交换效率。

该实施例与第一实施例的区别在于，在本实施例中，述纳米件320包括第一功能部321、连接部322和第二功能部323，第一功能部321与管体310内周壁贴合，连接部322和第二功能部323均设置于第一功能部321内。其中，连接部322的一端与第一功能部321的内壁连接，连接部322的另一端与第二功能部323连接，第一功能部321与第二功能部323之间形成通过空间330。以增大流体与纳米件320的接触面积，便于纳米颗粒324的析出。

可选地，在本实施例中，第二功能部323沿流体流动方向的两端的截面积小于第二功能部323沿流体流动方向的中段的截面积。以减少对流体流动的阻力，提高流体的通过效率。

其它不再赘述，流体在于纳米件320接触时，纳米件320会析出纳米颗粒324，从而提高流体的导热系数和热容量，提高换热效率。

综上所述，流体流经增强换热管100时，纳米件120析出纳米颗粒121，纳米颗粒1211分散于流体中，从而提高流体的热交换效率和热容量。同时，第一温度感应件241、第二温度感应件244、控制件243和告警件242相配合，监测管路内纳米颗粒1211的浓度，并在管路内纳米颗粒1211的浓度过低时告警。供水管路260中，加热管262贴紧对流管230，并与热交换管210并列设置，流体在供水管路260内单向流动并进行换热，换热后的流体从出液管263流出。提高了换热系统200的换热效率，能够更好地进行环境供暖，并为用水设备提供热水。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强换热管，其特征在于，包括管体和纳米件，所述纳米件与所述管体内壁连接，所述纳米件包括纳米颗粒，所述纳米件能够在与流体接触时析出所述纳米颗粒，所述纳米颗粒的导热系数大于所述流体的导热系数。

2.如权利要求1所述的增强换热管，其特征在于，所述纳米颗粒上开设有换热孔。

3.如权利要求1所述的增强换热管，其特征在于，所述纳米件还包括基材，所述纳米颗粒分散于所述基材中，所述基材能够在与流体接触时降解，使得纳米颗粒析出。

4.如权利要求3所述的增强换热管，其特征在于，所述纳米件还包括稳定剂，所述稳定剂分散于所述基材中，所述稳定剂能够使所述纳米颗粒在所述流体中稳定分散。

5.如权利要求1所述的增强换热管，其特征在于，所述纳米件的外壁与所述管体的内壁配合。

6.如权利要求5所述的增强换热管，其特征在于，所述纳米件包括第一功能部、连接部和第二功能部，第一功能部与所述管体内周壁贴合，所述连接部和所述第二功能部均设置于所述第一功能部内；

所述连接部的一端与所述第一功能部的内壁连接，所述连接部的另一端与所述第二功能部连接，所述第一功能部与所述第二功能部之间形成通过空间。

7.权利要求6所述的增强换热管，其特征在于，所述第二功能部沿流体流动方向的两端的截面积小于所述第二功能部沿流体流动方向的中段的截面积。

8.一种换热系统，其特征在于，包括热交换管、循环管和如权利要求1-7任一项所述的增强换热管，所述热交换管与所述增强换热管连接并连通，所述循环管的一端与所述热交换管连接并连通，所述循环管的另一端与所述增强换热管连接并连通；

所述增强换热管与所述热交换管可拆卸连接，所述增强换热管和所述循环管可拆卸连接。

9.如权利要求8所述的换热系统，其特征在于，还包括温控组件，所述温控组件包括第一温度感应件、第二温度感应件、控制件和告警件；

所述第一温度感应件设置于所述热交换管与所述循环管的连接处，所述第二温度感应件设置于所述循环管与所述增强换热管的连接处，所述第一温度感应件和所述第二温度感应件分别与所述控制件之间电连接，所述控制件与所述告警件之间电连接；

所述控制件用于在所述第一温度感应件与所述第二温度感应件的温差超过设定值时，控制所述告警件告警。

10.如权利要求8所述的换热系统，其特征在于，还包括对流管、加热装置和供水管路，所述对流管与所述加热装置连接，所述对流管贴紧所述热交换管，并与所述热交换管并列设置，所述对流管首尾闭合，构成封闭回路；

所述供水管路包括进液管、加热管和出液管，所述增强换热管、所述进液管、所述加热管和所述出液管依次连接并连通，所述对流管贴紧所述加热管，并与所述热交换管并列设置。