CN109185966B - 一种水分子高频振荡热能成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水分子高频振荡热能成套设备，通过微波使水分子产生高频振荡摩擦升温，加热过程中的水进行多次循环加热，使温度逐步升温，并且逐步升温也有助保证热反应器内部压力的稳定，热反应器的进水端延伸到热反应器内的端部安装有高压喷头，热反应器内位于高压喷头上方空间成水平状态安装有若干个带孔隔板，相邻两个带孔隔板与反应器内壁之间围成一个热反应层，每个热反应层的内壁均安装有多个微波发生器。本发明采用微波高频振荡升温，效率高于传动的电加热炉，加热过程中不会产生有害物质。广泛运用于室内采暖、工业用热水，宾馆用热水、现代农业自动化蔬菜大棚采暖、石油野外勘探临时采暖、油井加热等一切需要热源的场所。

Description

一种水分子高频振荡热能成套设备

技术领域

本发明涉及供暖设备技术领域，具体地，涉及一种水分子高频振荡热能成套设备。

背景技术

在我国，北方地区在进入到冬季是会实行集中供暖，将暖气通过管道输送到千家万户的室内暖气片内，通过热传动方式提高室内温度。

在暖气片内流动的是较高温度的水蒸气，即将水较热至沸点变成高温水蒸气。比较常见的加热设备是电热炉或者燃煤炉，其中燃煤炉会对大气中排放大量有害气体，随着环保意识的增强，以燃煤炉为基础的功能设备逐渐被国家所废止，而电热炉由于要消耗大量的电能，在用电高峰期会占用大量电力资源，进而影响企业用电甚至是社会公共用电。

基于能够产生高温水蒸气的高效能设备对节能环保的贡献，新型的热水加热或者水蒸气生产设备具有较大的市场应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种水分子高频振荡热能成套设备。

本发明公开的一种水分子高频振荡热能成套设备，包括控制柜、储水箱和水分子振荡升温设备，水分子振荡升温设备包括底座和安装在底座上的热反应激发器、高压泵组和热反应器，高压泵组的进入端与热反应激发器的出水端连通，高压泵组的出水端与热反应器的进水端连通，热反应激发器的进水端与储水箱之间连通有进水管道，热反应器的出水端与储水箱之间连通有出水管道，高压泵组与控制柜电性连接，热反应激发器内安装有气泡发生装置，热反应器的进水端延伸到热反应器内的端部安装有高压喷头，热反应器内位于高压喷头上方空间成水平状态安装有若干个带孔隔板，相邻两个带孔隔板与反应器内壁之间围成一个热反应层，每个热反应层的内壁均安装有多个微波发生器，微波发生器外部安装有防水罩，所有微波发生器均与控制柜电性连接，储水箱安装有液位传感器，该液位传感器与控制柜电性连接，常温水在高频热反应激发器的作用下，产生了负压气泡，这些负压气泡随着液体的流动气泡周围的压力迅速增大，气泡被压缩体积急剧缩小直至溃灭，这些气泡在溃灭的瞬间产生高温、高压、高射流、高氧化性，物理和化学反应极其复杂，溃灭的瞬间在微观的局部将产生约400m/h的微射流速、5000℃的高温和50MPa以上的高压而形成局部热场，常温水在极短时间里在数亿万级热场效应作用下而逐渐升温被加热到所需要的温度。

优选地，所述高压泵组包括至少2个高压水泵，热反应激发器的出水端设置有与高压水泵的进水端连接的第一出水管接头，热反应激发器的进水端设置有与进水管道连接的第一进水管接头，所述热反应器的底部设有与高压水泵的出水端连接的第二进水管接头，热反应器的顶部中央位置设置有与出水管管道连接的第二出水管接头。

优选地，所述高压泵组包括有4个高压水泵，热反应器内部案子有四个高压喷头，每个高压喷头均设有高压喷嘴，设有高压喷嘴呈环形布置，所有高压喷嘴均向上倾斜相同角度。

优选地，所述热反应器内设置有若干个竖直设置的加强隔板，加强隔板将热反应器的内部空间分割为横向排列的第一反应室、第二反应室和第三反应室，每个反应室对应一个位于其底部的高压喷头；加强隔板的顶部与位于最顶层位置的带孔隔板的底部焊接连接，加强隔板的底部与位于最底层位置的带孔隔板的顶部焊接连接。

优选地，热反应器的底部安装有中央位置安装有回水结构，回水接头与储水箱之间安装有回水管道，回水管道的一端与回水接头连接，回水管道的另一端与出水管道并联到储水箱的顶部。

优选地，回水接头上安装有电磁阀，回水管道上安装有抽水泵，电磁阀和抽水泵均与控制柜电性连接。

优选地，所述气泡发生装置为称水平状态安装在热反应发生器内的搅拌杆，第一进水管接头的轴线与搅拌杆的轴线垂直，搅拌杆的周围固定安装有搅拌叶片，热反应激发器为呈水平放置的圆柱形罐体结构，热反应发生器的内部的两端均安装有轴承座，搅拌杆的两端通过轴承与轴承座连接。

优选地，搅拌叶片的数量是第一出水管接头数量的2~3倍，与第二出水管接头正对的搅拌叶片相互间隔设置，正对第二出水管接头的搅拌叶片上设置有发泡孔，

优选地，所述搅拌叶片为整体焊接固定在搅拌杆上的螺旋叶片，该螺旋叶片正对第二出水管接头的部分设置有发泡孔。

优选地，热反应激发器安装有第一泄压阀和第一压力传感器，热反应器安装有第二泄压阀、第二压力传感器和第一温度传感器，第一温度传感器安装在热反应器的顶部并且位于第二出水管接头旁侧，储水箱安装有第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均与控制柜电性连接，控制柜设有数显控制面板。

有益效果： 本发明的一种水分子高频振荡热能成套设备通过高压泵组将水泵入到热能反应器内，并通过高压喷头行程向上喷射的水雾，在高压喷头行程的压力作用下，高压水雾进入到热反应层内，由分布在热反应层内的微波发生器对雾化状态的水分子进行加热，加速水分子的运动，水分子之间剧烈摩擦最终导致水分子升温，被送入到热反应器内的水每次被加热升高10度，通过多次循环加热，最终水温超过沸点行程水蒸气，进入到储水箱内的水蒸气不进入下一阶段的水循环加热工程，最终将储水箱内的水全部加热成高温水蒸气，由于本发明是通过微波使水分子产生高频振荡摩擦升温，在单次循环中水温上升速度有限，因此需要对加热过程中的水进行多次循环加热，使温度逐步升温，并且逐步升温也有助保证热反应器内部压力的稳定。由于是微波高频振荡升温，效率高于传动的电加热炉，加热过程中不会产生有害物质。

本发明广泛运用于室内采暖、工业用热水，宾馆用热水、现代农业自动化蔬菜大棚采暖、石油野外勘探临时采暖、油井加热等一切需要热源的场所。以运用最广泛的采暖为例，本发明有以下优点：

1、水分子高频震荡热能技术（无锅炉采暖）设备设计原理先进。结构简单；

2、不需要集中供热一网水所以也不需要铺设接一网水的管道，直接为用户节约大量的管网铺设成本，运行成本低，低于集中供暖的成本的70%；

3、设备自动化程度高，无人值守、自动运行、远程遥控运行两种模式用户可自由切换；

4、配套的系统防结垢技术，可以防止因管道系统结垢而造成管道及阀门的堵塞和损坏，减少维修成本和维护人员。在原供暖系统的基础上可以直接旁通连接不影响原有的管网系统，新老系统均可快速连接；

5、设备无故障率在99%以上。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的前视图；

图4为本发明中热反应器的剖视图；

图5是图4中A处的放大示意图；

图6为本发明中气泡发生装置的结构示意图；

图7是本发明的工作原理图。

附图标记说明：控制柜1，数显控制面板1a，储水箱2，热反应激发器3，气泡发生装置3a，搅拌叶片3a1，发泡孔3a2，轴承座3b，高压水泵4，热反应器5，高压喷头6，高压喷嘴6a，带孔隔板7，微波发生器8，进水管道9，出水管道10，第二进水接头11，回水接头12，加强隔板13。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1至图7所示的一种水分子高频振荡热能成套设备，其包括控制柜1、储水箱2和水分子振荡升温设备，水分子振荡升温设备包括底座和安装在底座上的热反应激发器3、高压泵组和热反应器5，高压泵组的进入端与热反应激发器3的出水端连通，高压泵组的出水端与热反应器5的进水端连通，热反应激发器3的进水端与储水箱2之间连通有进水管道9，热反应器5的出水端与储水箱2之间连通有出水管道10，高压泵组与控制柜1电性连接，热反应激发器3内安装有气泡发生装置3a，热反应器5的进水端延伸到热反应器5内的端部安装有高压喷头6，热反应器5内位于高压喷头6上方空间成水平状态安装有若干个带孔隔板7，相邻两个带孔隔板7与反应器内壁之间围成一个热反应层，每个热反应层的内壁均安装有多个微波发生器8，微波发生器8外部安装有防水罩，防水罩为防锈金属找，避免高压水雾进入到微波发生器8内导致短路，同时不影响微波的辐射。所有微波发生器8均与控制柜1电性连接，储水箱2安装有液位传感器，该液位传感器与控制柜1电性连接。通过液位传感器监测储水箱2内的液态水水位，该液位传感器也控制柜1电性连接。控制柜1根据液位传感器反馈的储水箱2内液态水的水位控制高压泵组中工作的高压水泵4的数量，即储水箱2内水位较低时，为了节约电能，可以关闭个别高压水泵4。当储水箱2内水位到标定最低点时关闭所有高压水泵4，最终设备停机。储水箱2外部包裹有保温层，当储水箱2内存有大量高温水蒸气时，保温层可以降低水蒸气降温速度，尽可能降低热传导导致的热能浪费。

所述高压泵组包括至少2个高压水泵4，热反应激发器3的出水端设置有与高压水泵4的进水端连接的第一出水管接头，热反应激发器3的进水端设置有与进水管道9连接的第一进水管接头，所述热反应器5的底部设有与高压水泵4的出水端连接的第二进水管接头，热反应器5的顶部中央位置设置有与出水管管道连接的第二出水管接头。

所述高压泵组包括有4个高压水泵4，热反应器5内部案子有四个高压喷头6，每个高压喷头6均设有高压喷嘴6a，设有高压喷嘴6a呈环形布置，所有高压喷嘴6a均向上倾斜相同角度。

所述热反应器5内设置有若干个竖直设置的加强隔板13，加强隔板13将热反应器5的内部空间分割为横向排列的第一反应室、第二反应室和第三反应室，每个反应室对应一个位于其底部的高压喷头6，加强隔板13可以有效的增加热反应器5的强度，避免由于内部压力过大导致结构损坏，同时加强隔板13将热反应层分割为第一反应室、第二反应室和第三反应室，保证单个反应室中单个热反应层内热能转换效率。加强隔板13的顶部与位于最顶层位置的带孔隔板7的底部焊接连接，加强隔板13的底部与位于最底层位置的带孔隔板7的顶部焊接连接。

热反应器5的底部安装有中央位置安装有回水结构，回水接头12与储水箱2之间安装有回水管道，回水管道的一端与回水接头12连接，回水管道的另一端与出水管道10并联到储水箱2的顶部。

回水接头12上安装有电磁阀，回水管道上安装有抽水泵，电磁阀和抽水泵均与控制柜1电性连接。热反应器5内高压水雾自下而上依次穿过带孔隔板7时会有大量的水被阻挡并流到热反应器5的底部并形成积水，通过电磁阀控制回水接头12定时开启，并通过抽水泵将热反应器5的积水抽送到储水箱2内重新回到循环加热过程中。

所述气泡发生装置3a为称水平状态安装在热反应发生器3内的搅拌杆，第一进水管接头的轴线与搅拌杆的轴线垂直，搅拌杆的周围固定安装有搅拌叶片3a1，热反应激发器3为呈水平放置的圆柱形罐体结构，热反应激发器3的内部的两端均安装有轴承座3b，搅拌杆的两端通过轴承与轴承座连接。

搅拌叶片3a1的数量是第一出水管接头数量的2~3倍，与第二出水管接头正对的搅拌叶片3a1相互间隔设置，正对第二出水管接头的搅拌叶片3a1上设置有发泡孔3a2。在高压泵组4的作用下水通过进水管道快速冲入到热反应激发器3内形成对搅拌杆的冲击，驱动搅拌杆高速旋转。

所述搅拌叶片3a1为整体焊接固定在搅拌杆上的螺旋叶片，该螺旋叶片正对第二出水管接头的部分设置有发泡孔3a2。

部分或者局部叶片上设置发泡孔3a2，可以有助于气泡的产生。

气泡发生装置3a的作用是在水通过高压泵组3进入到热反应器之间产生较多气泡，即使得溶于水中的空气以气泡的形式均有分布，以便在后期通过高压喷头6喷射出水雾时能快速释放所有空气，使得在高频振动时，水分子的相互摩擦更加充分，更快升温。

气泡发生装置的原理与船舶螺旋桨的空泡原理相同。当螺旋桨高速旋转时，叶片附近的气压降低到低于水的蒸汽压，水中的空气的溶解度会降低，进而溢出产生气泡。但是气泡破裂时产生的力会对螺旋桨产生损伤，再加上气泡破裂过程中，气泡内的气体被加热会反射声波，综合起来就损坏了螺旋桨。

由于本申请中热反应激发器3主要作用是使得水中的空气溢出，因此气泡发生装置属于易损件，长期使用后搅拌叶片3a1会发生损坏，因此需要定期对搅拌杆进行更换，或者整个更换热反应激发器3。

热反应激发器3安装有第一泄压阀和第一压力传感器，热反应器5安装有第二泄压阀、第二压力传感器和第一温度传感器，第一温度传感器安装在热反应器5的顶部并且位于第二出水管接头旁侧，储水箱2安装有第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均与控制柜1电性连接，控制柜1设有数显控制面板1a。数显控制面板1a具有温度显示区和压强显示区，其中，温度显示器用以实时显示储水箱2和热反应器5的内部温度，压强显示区用以实时显示热反应激发器3和热反应器5的内部压强，尤其是实时监控热反应器5内的内部压强，因为热反应器5最终完成将液态水加热成为高温水蒸气，因为水蒸汽的温度主要与压强相关，如在1atm下，100度；1.2atm下，120度左右。 而根据临界温度，水蒸汽不能超过384度，在此温度以上，已经不可能是蒸汽，而是气体了。通过压力传感器和温度传感器对热反应器5的内部压强和水蒸气温度进行实时监控，以获得符合要求的高温水蒸气用以供暖。

工作原理：本发明的一种水分子高频振荡热能成套设备通过高压泵组将水泵入到热能反应器内，并通过高压喷头6行程向上喷射的水雾，在高压喷头6行程的压力作用下，高压水雾进入到热反应层内，由分布在热反应层内的微波发生器8对雾化状态的水分子进行加热，加速水分子的运动，水分子之间剧烈摩擦最终导致水分子升温，被送入到热反应器5内的水每次被加热升高10度，通过多次循环加热，最终水温超过沸点行程水蒸气，进入到储水箱2内的水蒸气不进入下一阶段的水循环加热工程，最终将储水箱2内的水全部加热成高温水蒸气，由于本发明是通过微波使水分子产生高频振荡摩擦升温，在单次循环中水温上升速度有限，因此需要对加热过程中的水进行多次循环加热，使温度逐步升温，并且逐步升温也有助保证热反应器5内部压力的稳定。由于是微波高频振荡升温，效率高于传动的电加热炉，加热过程中不会产生有害物质。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种水分子高频振荡热能成套设备，其特征在于：包括控制柜（1）、储水箱（2）和水分子振荡升温设备，水分子振荡升温设备包括底座和安装在底座上的热反应激发器（3）、高压泵组和热反应器（5），高压泵组的进入端与热反应激发器（3）的出水端连通，高压泵组的出水端与热反应器（5）的进水端连通，热反应激发器（3）的进水端与储水箱（2）之间连通有进水管道（9），热反应器（5）的出水端与储水箱（2）之间连通有出水管道（10），高压泵组与控制柜（1）电性连接，热反应激发器（3）内安装有气泡发生装置（3a），热反应器（5）的进水端延伸到热反应器（5）内的端部安装有高压喷头（6），热反应器（5）内位于高压喷头（6）上方空间成水平状态安装有若干个带孔隔板（7），相邻两个带孔隔板（7）与反应器内壁之间围成一个热反应层，每个热反应层的内壁均安装有多个微波发生器（8），微波发生器（8）外部安装有防水罩，所有微波发生器（8）均与控制柜（1）电性连接，储水箱（2）安装有液位传感器，该液位传感器与控制柜（1）电性连接，所述热反应器（5）内设置有若干个竖直设置的加强隔板（13），加强隔板（13）将热反应器（5）的内部空间分割为横向排列的第一反应室、第二反应室和第三反应室，每个反应室对应一个位于其底部的高压喷头（6）；加强隔板（13）的顶部与位于最顶层位置的带孔隔板（7）的底部焊接连接，加强隔板（13）的底部与位于最底层位置的带孔隔板（7）的顶部焊接连接，热反应器（5）的底部中央位置安装有回水结构，回水接头（12）与储水箱（2）之间安装有回水管道，回水管道的一端与回水接头（12）连接，回水管道的另一端与出水管道（10）并联到储水箱（2）的顶部，所述气泡发生装置（3a）为成水平状态安装在热反应激发器（3）内的搅拌杆，第一进水管接头的轴线与搅拌杆的轴线垂直，搅拌杆的周围固定安装有搅拌叶片（3a1），热反应激发器（3）为呈水平放置的圆柱形罐体结构，热反应激发器（3）的内部的两端均安装有轴承座（3b），搅拌杆的两端通过轴承与轴承座连接，搅拌叶片（3a1）的数量是第一出水管接头数量的2~3倍，与第二出水管接头正对的搅拌叶片（3a1）相互间隔设置，正对第二出水管接头的搅拌叶片（3a1）上设置有发泡孔（3a2），所述搅拌叶片（3a1）为整体焊接固定在搅拌杆上的螺旋叶片，该螺旋叶片正对第二出水管接头的部分设置有发泡孔（3a2）。

2.根据权利要求1所述的一种水分子高频振荡热能成套设备，其特征在于：所述高压泵组包括至少2个高压水泵（4），热反应激发器（3）的出水端设置有与高压水泵（4）的进水端连接的第一出水管接头，热反应激发器（3）的进水端设置有与进水管道（9）连接的第一进水管接头，所述热反应器（5）的底部设有与高压水泵（4）的出水端连接的第二进水管接头，热反应器（5）的顶部中央位置设置有与出水管管道连接的第二出水管接头。

3.根据权利要求2所述的一种水分子高频振荡热能成套设备，其特征在于：所述高压泵组包括有4个高压水泵（4），热反应器（5）内部案子有四个高压喷头（6），每个高压喷头（6）均设有高压喷嘴（6a），设有高压喷嘴（6a）呈环形布置，所有高压喷嘴（6a）均向上倾斜相同角度。

4.根据权利要求3所述的一种水分子高频振荡热能成套设备，其特征在于：回水接头（12）上安装有电磁阀，回水管道上安装有抽水泵，电磁阀和抽水泵均与控制柜（1）电性连接。

5.根据权利要求1~4任一项所述的一种水分子高频振荡热能成套设备，其特征在于：热反应激发器（3）安装有第一泄压阀和第一压力传感器，热反应器（5）安装有第二泄压阀、第二压力传感器和第一温度传感器，第一温度传感器安装在热反应器（5）的顶部并且位于第二出水管接头旁侧，储水箱（2）安装有第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均与控制柜（1）电性连接，控制柜（1）设有数显控制面板（1a）。