CN109631131B - 一种基于热辐射传输管的集中供热系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于热辐射传输管的集中供热系统，它及家用多热源利用集成系统，它包括热源和热辐射运输管网；热源包括：炉膛聚光镜、热辐射传输干管、热辐射汇集器和多根热辐射传输支管；热辐射运输管网包括热辐射导管和热辐射分束器；锅炉内炉排的上方的前供上设置有能收集炉排散发的热量的炉膛聚光镜，炉膛聚光镜上设置有能吸收由炉膛聚光镜聚集的热量的多根辐射热传输支管，多根辐射热传输支管与热辐射汇集器连接，热辐射汇集器与热辐射传输干管连接，热辐射汇集器将辐射热传输支管内携带的辐射能汇聚后经热辐射传输干管运输至多个热辐射分束器，多个热辐射分束器分别通过热辐射导管将热量供给用户。本发明节能可靠，使用舒适度好。
Description
技术领域
本发明涉及家用多热源利用集成系统，具体涉及一种基于热辐射传输管的集中供热系统。
背景技术
目前的集中供热形式是在热源处利用流体机械装置驱动热水或蒸汽，经供热管网向一片区域的用户供应生活和生产用热。区域集中供热相较于个体供热具有诸多优点，但由于需要驱动介质经热网将热量长距输送至用户，存在着诸多限制与弊端，主要体现在以下4点：
1、现有区域集中供热形式，输送热水或蒸汽等介质泵功消耗大，长距输送时尤为明显；
2、管网动态水力平衡不易实现，且管网系统越复杂动态水力平衡越难实现；
3、出于减少热损耗、不影响城市功能的目的热网往往敷设于地下，一方面加大了热网敷设投资，另一方面降低了维修便捷性；
4、由于上述三个原因，集中供热的供应半径会受到限制，集中供热难以得到真正的体现。
发明内容
本发明为克服现有技术不足，提供一种热舒适度好、节能可靠的基于热辐射传输管的集中供热系统。
本发明的技术方案为：
一种基于热辐射传输管的集中供热系统，它包括热源和热辐射运输管网；
热源包括：炉膛聚光镜、热辐射传输干管、热辐射汇集器和多根热辐射传输支管；
热辐射运输管网包括热辐射导管和热辐射分束器；
锅炉内炉排的上方的前供上设置有能收集炉排散发的热量的炉膛聚光镜，炉膛聚光镜上设置有能吸收由炉膛聚光镜聚集的热量的多根热辐射传输支管，多根热辐射传输支管与热辐射汇集器连接，热辐射汇集器与热辐射传输干管连接，热辐射汇集器将热辐射传输支管内携带的辐射能汇聚后经热辐射传输干管运输至多个热辐射分束器，多个热辐射分束器分别通过热辐射导管将热量供给用户。
进一步地，一种基于热辐射传输管的集中供热系统包括炉膛辅助聚光镜；炉排的上方的后供上设置有炉膛辅助聚光镜，多根热辐射传输支管与炉膛辅助聚光镜相邻设置并能吸收由炉膛辅助聚光镜聚集的热量。
本发明相比现有技术的有益效果是：
由于本发明利用热辐射的自然传递进行集中供热的热量的运输，相较于传统的利用流体机械驱动介质输热具有诸多优点，
集中供热方式首先，可提高能源利用率。其次，采用集中供热可以腾出城市中大批分散的小锅炉房的占地，减少司炉人员，免除城市中分运燃料和灰渣的运输量，消除这些运输过程中灰尘颗粒的散落，并大大节约用地、降低运行费用、减少劳动力、改善市容和环境卫生。但是现有的集中供热技术存在动力装置能耗大等诸多缺点，无法真正体现集中供热的优越性。针对这些问题，本发明申请提出了一种基于热辐射导管的集中供热系统，改变传统的热量传输形式，能有效规避传统的集中供热方式的弊端。
具体如下：
1、不再需要水介质，节省水处理的一系列费用，节约运输热水所需的能耗；
2、热量传输速度等于光速，大大提升供热速度；
3、降低热量输运过程中的能耗损失；
4、由对流换热采暖方式改为辐射换热方式，提高热舒适度；
5、可以实现远距离输送，而不增加能耗，可以因地制宜的选择锅炉房地点，例如选在郊区，避免造成市中心的影响。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的热辐射传输支管在锅炉内的热量吸收示意图；
图3为热辐射汇集器示意图；
图4为一个实施例中热辐射分束器示意图；
图5为另一个实施例中热辐射分束器示意图。
具体实施方式
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，显然以下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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2所示，一种基于热辐射传输管的集中供热系统，它包括热源和热辐射运输管网；热源包括：炉膛聚光镜5、热辐射传输干管9、热辐射汇集器8和多根热辐射传输支管2；
热辐射运输管网包括热辐射导管和热辐射分束器；
锅炉内炉排6的上方的前供上设置有能收集炉排散发的热量的炉膛聚光镜5，炉膛聚光镜5上设置有能吸收由炉膛聚光镜5聚集的热量的多根热辐射传输支管2，多根热辐射传输支管2与热辐射汇集器8连接，热辐射汇集器8与热辐射传输干管9连接，热辐射汇集器8将热辐射传输支管2内携带的辐射能汇聚后经热辐射传输干管9运输至多个热辐射分束器11，多个热辐射分束器分别通过热辐射导管12将热量供给用户。
实施上述方案的锅炉中，还设置如下部件：出风管道4、送风管道1和温度数显仪3；
热辐射汇集器8上还设置有温度数显仪3，温度数显仪3检测热辐射汇集器8上储存的热能温度，送风管道1和出风管道4以确保炉内良好的燃烧，
大型锅炉处于燃烧状态时，炉膛内的中心温度一般为900-1100℃，炉膛内的热量传递以辐射传热为主。根据普朗克黑体定律，炉膛发射辐射能的极值波长约为2μm，属于近红外线波长范围。近红外线的传播规律与可见光一致。根据菲涅尔反射定律，当光线以某一夹角从密质介质射入疏质介质中时，不会发生折射，光线会发生全部反射。如图2所示，基于利用这一原理可将锅炉内的热辐射线利用炉膛聚光镜5以及炉膛辅助聚光镜7，炉排6的上方的后供上设置有炉膛辅助聚光镜7，多根热辐射传输支管2与炉膛辅助聚光镜7相邻设置并能吸收由炉膛辅助聚光镜7聚集的热量。热辐射能被汇集并被调整热辐射线角度，使得热辐射线以可实现全反射的夹角入射至热辐射传输支管2内，使得热辐射线在热辐射传输支管2内不断发生全反射，进而经热辐射传输干管9和热辐射分束器11可将热量从热源处转运至热网，并由热网输送至用户。作为一种可实施方式，炉膛聚光镜5与炉膛辅助聚光镜7可将炉膛前拱和后拱部分做成一定弧度再镀上高反耐热材料制成。
参见图2所示，热辐射传输干管9上还设置有辐射强度测试仪10，热辐射汇集器8汇聚的热辐射能量可由辐射强度测试仪10检测，辐射强度测试仪10选用EKO公司生产的MS-56型测试仪。温度数显仪选用HZS-90型数显仪，接R型热电偶监测锅炉炉膛内温度。基于热辐射传输管的集中供热系统的热网部分中，多种仪器可相互配合，实现热辐射能的动态可控传输。辐射强度测试仪10与温度数显仪3一起可实现热辐射能的动态可控传输。
参见图1和图3所示，热辐射汇集器8包括具有光通道的容纳壳81、反射镜82和透镜阵列一83；容纳壳81内设置有透镜阵列一83和与反射镜82；每根热辐射传输支管2携带的热辐射波先后经对应的透镜阵列一83和反射镜82后，将热辐射波平行汇聚到最后一组透镜阵列一83，之后进入热辐射传输干管9。热辐射汇集器8内部以一定角度规则排布的高反面反射镜，可将不同热辐射传输支管2内传输的辐射波汇集成同一方向传播，最终经透镜阵列一83汇聚后输出。
参见图4所示，一个实施例中，热辐射分束器11包括具有光通道的容纳盒111、半透反射镜112和透镜阵列二113；容纳盒111内设置有半反射透镜112，热辐射传输干管9将热辐射汇集器8汇聚的辐射波依次经过透镜阵列二113和半透反射镜112，热辐射波经半透反射镜112分束后进入热辐射导管12。上述方案中在经半透反射镜112折射和反射后的路线上没有单独设置透镜阵列，如此一来，可减少占有空间，但是可操作的空间较小。
参见图5所示，另一个实施例中，热辐射分束器11包括具有光通道的容纳盒111、半透反射镜112和透镜阵列二113；容纳盒111内设置有半反射透镜112，热辐射传输干管9将热辐射汇集器8汇聚的热辐射波依次经过透镜阵列二113和半透反射镜112，热辐射波经半透反射镜112反射和折射后再经透镜阵列二113，进入对应的热辐射导管12。如此设置，可操作的空间较大，便于热辐射波的收集和传输。
参见图1所示，作为上述实施例的改进，一个或多个热辐射导管12上安装有热辐射降幅仪14。辐射降幅仪可降低辐射射线得振幅，降低热辐射导管12供应辐射能的能流密度，实现对低温用户的热量供给，送至近侧低温用户13。或者，另一个实施例中，一个或多个热辐射导管12上安装有中继器15。中继器可对热辐射波进行二次调整(提升能量及调整传播的矢量角度)，实现热辐射波的长距离高效输送，送至远侧低温用户13。热辐射导管12上未采用热辐射降幅仪14和中继器15的送至高温用户13。
在本发明申请集中供热系统中，可针对用户实际情况将热辐射导管12连接至各种类型的末端装置进行高效供热。如用于居民采暖时，可将热辐射导管12连接具有散射性能的末端装置。进行工业供热时，如激光切割，可将热辐射导管12连接聚光镜等具有汇集功能的末端装置，将辐射能汇聚在激光刀头处。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (5)
1.一种基于热辐射传输管的集中供热系统，其特征在于：它包括热源和热辐射运输管网；
热源包括：炉膛聚光镜(5)、热辐射传输干管(9)、热辐射汇集器(8)和多根热辐射传输支管(2)；
热辐射运输管网包括热辐射导管和热辐射分束器；
锅炉内炉排(6)的上方的前拱上设置有能收集炉排散发的热量的炉膛聚光镜(5)，炉膛聚光镜(5)上设置有能吸收由炉膛聚光镜(5)聚集的热量的多根热辐射传输支管(2)，多根热辐射传输支管(2)与热辐射汇集器(8)连接，热辐射汇集器(8)与热辐射传输干管(9)连接，热辐射汇集器(8)将热辐射传输支管(2)内携带的热辐射波汇聚后经热辐射传输干管(9)运输至多个热辐射分束器(11)，多个热辐射分束器分别通过对应的热辐射导管(12)将热量供给用户(13)；
所述热辐射汇集器(8)包括具有光通道的容纳壳(81)、反射镜(82)和透镜阵列一(83)；
容纳壳(81)内设置有透镜阵列一(83)和反射镜(82)；每根热辐射传输支管(2)携带的热辐射波先后经对应的透镜阵列一(83)和反射镜(82)后，将热辐射波平行汇聚到最后一组透镜阵列一(83)，之后进入热辐射传输干管(9)；
所述热辐射分束器(11)包括具有光通道的容纳盒(111)、半透反射镜(112)和透镜阵列二(113)；
容纳盒(111)内设置有半反射透镜(112)，热辐射传输干管(9)将热辐射汇集器(8)汇聚的热辐射波依次经过透镜阵列二(113)和半透反射镜(112)，热辐射波经半透反射镜(112)分束后进入热辐射导管(12)。
2.根据权利要求1所述一种基于热辐射传输管的集中供热系统，其特征在于：所述的集中供热系统还包括炉膛辅助聚光镜(7)；炉排(6)的上方的后拱上设置有炉膛辅助聚光镜(7)，多根热辐射传输支管(2)与炉膛辅助聚光镜(7)相邻设置并能吸收由炉膛辅助聚光镜(7)聚集的热量。
3.根据权利要求2所述一种基于热辐射传输管的集中供热系统，其特征在于：热辐射传输干管(9)上还设置有辐射强度测试仪(10)。
4.根据权利要求1、2或3所述一种基于热辐射传输管的集中供热系统，其特征在于：一个或多个热辐射导管(12)上安装有热辐射降幅仪(14)。
5.根据权利要求1、2或3所述一种基于热辐射传输管的集中供热系统，其特征在于：一个或多个热辐射导管(12)上安装有中继器(15)。
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