CN111998556A - 一种粮仓无源单向导热系统及导热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粮仓无源单向导热系统及导热方法，系统包括集热管和散热管，所述的散热管包括自然散热管，集热管布置于粮仓内墙的顶部，所述的自然散热管的首端与集热管的尾端相连，且自然散热管布置于粮仓外侧，且所述的集热管水平设置，所述的自然散热管由首端至尾端倾斜向上设置；方法为在粮仓室内的顶部设置集热管，在粮仓的室外设置散热管，自然散热管的高度高于集热管，集热管与散热管相连，集热管内的液体吸收室内的热量发生汽化，汽化后的蒸汽在浮力作用下进入室外的散热管，蒸汽在散热管遇室外低温液化，液化后的液体在重力作用下流入室内的集热管形成循环。既可以在不损耗能源的条件下对粮仓降温，又可以避免粮食结露、结霜的问题。

Description

一种粮仓无源单向导热系统及导热方法

技术领域

本发明涉及粮仓散热技术领域，具体涉及一种粮仓无源单向导热系统及导热方法。

背景技术

目前国内粮食储存普遍采用高大平房类仓库。密闭粮仓内因粮食缓慢发热导致室内温度上升，需要利用散热系统对外排出热量。传统的散热方式有空调散热和机械通风散热等方式，机械通风散热需要将冷空气通过鼓风装置吹入粮仓内的粮堆内，如果对进风温度控制不当，容易出现结露、结霜等现象，轻则引起库存粮食失水或受潮，重则引起粮食发霉甚至变质；此类方法不仅控制难度大，而且也耗费大量的能源对空气进行降温及送风，运行成本高且存在散热系统发生故障导致粮仓散热中断、粮食温度上升而发霉变质的风险。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种粮仓无源单向导热系统及导热方法，既可以在不损耗能源的条件下对粮仓降温，又可以避免粮食结露、结霜的问题。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种粮仓无源单向导热系统，包括集热管和散热管，所述的散热管包括自然散热管，所述的集热管布置于粮仓内墙的顶部，所述的自然散热管的首端与集热管的尾端相连，且自然散热管布置于粮仓外侧，且所述的集热管水平设置，所述的自然散热管由首端至尾端倾斜向上设置。

进一步地，所述的散热管包括强制散热管，所述的强制散热管设置于自然散热管的首端与集热管的尾端之间，所述的强制散热管设置于粮仓的外侧，所述的强制散热管由首端至尾端倾斜向上设置，所述的强制散热管连接有冷却装置。

进一步地，所述的集热管内设置有液位传感器和测量集热管温度的测温单元，且所述的粮仓内、外分别设置有测温单元，且所述的液位传感器、三个测温单元、冷却装置分别与控制器连接。

进一步地，所述的集热管与自然散热管带有翅片。

进一步地，所述的集热管与粮仓顶部的距离小于50cm。

进一步地，所述的强制散热管与自然散热管之间具有夹角，强制散热管与自然散热管之间的夹角为锐角。

进一步地，所述的集热管的首端与自然散热管的尾端分别设置有冷媒补充口，且冷媒补充口设置有堵头封堵。

一种粮仓无源单向导热方法，在粮仓室内的顶部设置集热管，在粮仓的室外设置散热管，自然散热管的高度高于集热管，集热管与散热管相连，集热管内的液体吸收室内的热量发生汽化，汽化后的蒸汽在浮力作用下进入室外的散热管，蒸汽在散热管遇室外低温液化，液化后的液体在重力作用下流入室内的集热管形成循环。

进一步地，测量粮仓室内、室外的温度，并计算室内温度减去室外温度的温差，在温差小于20℃时，控制开启冷却装置对室外的散热管进行降温处理。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1、本发明通过集热管设置在粮仓内的顶部，沿粮仓墙壁四周墙壁布置一周，粮仓内的热空气上升，集热管吸收粮仓内的热量，使集热管内的冷媒液体汽化形成蒸汽，蒸汽在浮力作用下输送至粮仓室外的自然散热管内，并在室外受冷后凝结成液体，回流至室内的集热管内，从而完成热交换，使粮仓达到降温冷却的作用，无源散热系统不仅在运行成本上，相对比现有技术，可以避免室内的粮食结露、结霜等现象，也可以避免散热系统发生故障导致粮仓散热中断的问题，从而在粮食安全上也具有积极效果。

2、本发明既具有热管的无源散热能力，也考虑了在高温天气下的散热能力，通过冷却装置的启停的控制来满足高温条件下的主动散热能力；并通过液位传感器、三个测温单元以及控制器实现自动控制冷却装置的启停，可根据室外温度与室内温度自动控制，提高了自动化程度，提高了降温效果。

3、集热管与散热管均由热管制成，热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛细作用等流体原理，起到良好的制冷效果，具有极高的导热性、良好的等温性、温度可控制等特点，充分发挥大能量热传输、环保节能、高效比的优势，且结构简单，投资低、便于安装，安全可靠，能够广泛应用于粮仓内节能改造和换热。

4、所述的强制散热管与自然散热管之间具有夹角，强制散热管与自然散热管之间的夹角为锐角，蒸汽在强制散热管内液化后，向下流动，在经过强制散热管与自然散热管的拐角处时，可形成水幕，从而对上升至水幕位置的蒸汽进行冷却，提高换热速度，进而提高散热效率。

附图说明

图1为本发明的粮仓外墙的结构示意图；

图2为本发明粮仓内部的俯视结构示意图；

图3为图1中E部分的放大图；

图4为图1中F部分的放大图；

图5为三通法兰的剖视结构图；

图中，集热管1，法兰盘10，托架11，液位传感器12，三通法兰13，集热管的首端14，自然散热管2，两孔法兰21，固定支架22，强制散热管3，冷却装置4，相变热交换器壳体41，管子出口42，管子进口43，制冷设备44，冷却进口45，冷却出口46，控制器5。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

一种粮仓无源单向导热系统，包括集热管1和散热管，所述的散热管包括自然散热管2，所述的集热管1布置于粮仓内墙的顶部，所述的集热管沿墙水平设置，并绕粮仓一周，集热管沿轴向方向2m间距均匀布置托架11及法兰盘10用于固定集热管，所述的集热管的拐角处通过三通法兰13连接，所述的自然散热管2的首端与集热管1的尾端相连并布置于粮仓的外侧，且所述的集热管1水平设置，所述的自然散热管2由首端至尾端倾斜向上设置，具体的自然散热管2沿粮仓的墙壁水平向上倾斜15度设置，自然散热管2的长度不小于20m，集热管1和自然散热管2材料为铝制。本发明通过集热管设置在粮仓内的顶部，沿粮仓墙壁四周墙壁布置一周，粮仓内的热空气上升，集热管吸收粮仓内的热量，使集热管内的冷媒液体汽化形成蒸汽，蒸汽在浮力作用下输送至粮仓室外的自然散热管内，并在室外受冷后凝结成液体，回流至室内的集热管内，从而完成热交换，使粮仓达到降温冷却的作用，无源散热系统不仅在运行成本上，相对比现有技术，可以避免室内的粮食结露、结霜等现象，也可以避免散热系统发生故障导致粮仓散热中断的问题，从而在粮食安全上也具有积极效果。

所述的散热管还包括强制散热管3，强制散热管3设置于所述的自然散热管2的首端与集热管1的尾端之间，所述的强制散热管3设置于粮仓的外侧，所述的强制散热管3由首端至尾端倾斜向上设置，所述的强制散热管3连接有冷却装置4。具体的，所述的集热管的首端14与尾端均布置在粮仓的墙壁上，所述的强制散热管与自然散热管利用两孔法兰21连接，在距离强制散热管首端50cm处设置冷却装置的相变热交换器壳体41，相变热交换器壳体41将强制散热管3包裹在内，相变热交换器壳体41上有管子出口42和管子进口43，且管子出口42、管子进口43分别与制冷设备44的冷却进口45、冷却出口46连接，通过制冷设备44冷却相变热交换器壳体41内的冷却媒，所述的制冷设备布置在粮仓外墙的下方，所述的相变热交换器壳体41的外径不小于强制散热管外径的5倍，相变热交换器壳体41的长度不小于2m，所述的自然散热管2与强制散热管通过固定支架22固定于粮仓的外墙，所述的强制散热管为铜管。

进一步地，所述的集热管1内设置有液位传感器12和测量集热管1温度的测温单元，用于实现集热管内液面高度及液体温度的实时监控，且所述的粮仓内、外分别设置有测温单元，且所述的液位传感器12、三个测温单元、冷却装置4分别与控制器5连接，具体的所述的液位传感器12与测量集热管温度、测量粮仓室内温度的测温单元均安装于三通法兰上。本发明既具有热管的无源散热能力，也考虑了在高温天气下的散热能力，通过冷却装置的启停的控制来满足高温条件下的主动散热能力；并通过液位传感器、三个测温单元以及控制器5实现自动控制冷却装置的启停，可根据室外温度与室内温度自动控制，提高了自动化程度，提高了降温效果。

进一步地，所述的集热管1与自然散热管2带有翅片，所述的翅片的外径大于集热管或自然散热管外径的两倍，提高换热效率。集热管1与散热管均由热管制成，热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛细作用等流体原理，起到良好的制冷效果，具有极高的导热性、良好的等温性、温度可控制等特点，充分发挥大能量热传输、环保节能、高效比的优势，且结构简单，投资低、便于安装，安全可靠，能够广泛应用于粮仓内节能改造和换热。

进一步地，所述的集热管1与粮仓顶部的距离小于50cm。

进一步地，所述的强制散热管3与自然散热管2均布置于同一竖直面上，且强制散热管3与自然散热管2之间具有夹角，强制散热管3与自然散热管2之间的夹角为锐角，蒸汽在强制散热管内液化后，向下流动，在经过强制散热管与自然散热管的拐角处时，可形成水幕，从而对上升至水幕位置的蒸汽进行冷却，提高换热速度，进而提高散热效率。

进一步地，所述的集热管1的首端与自然散热管2的尾端分别设置有冷媒补充口，且冷媒补充口设置有堵头封堵，用于补充集热管与自然散热管内的冷媒。

一种粮仓无源单向导热方法，在粮仓室内的顶部设置集热管1，在粮仓的室外设置散热管，自然散热管的高度高于集热管，集热管1与散热管相连，集热管1内的液体吸收室内的热量发生汽化，汽化后的蒸汽在浮力作用下进入室外的散热管，在散热管遇室外低温使蒸汽液化，液化后的液体在重力作用下流入室内的集热管1形成循环。

测量粮仓室内、室外的温度，并计算室内温度减去室外温度的温差，在温差小于20℃时，且在室内的温度高于理想温度时，控制开启冷却装置对室外的散热管进行降温处理。在温差大于20℃时，利用自然散热即可实现较好的降温效果。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，包括集热管(1)和散热管，所述的散热管包括自然散热管(2)，所述的集热管(1)布置于粮仓内墙的顶部，且所述的集热管(1)水平设置，所述的自然散热管(2)的首端与集热管(1)的尾端相连，且自然散热管(2)布置于粮仓外侧，所述的自然散热管(2)由首端至尾端倾斜向上设置。

2.如权利要求1所述的一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，所述的散热管还包括强制散热管(3)，所述的强制散热管(3)设置于自然散热管(2)的首端与集热管(1)的尾端之间，所述的强制散热管(3)设置于粮仓的外侧，所述的强制散热管(3)由首端至尾端倾斜向上设置，所述的强制散热管(3)连接有冷却装置(4)。

3.如权利要求2所述的一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，所述的集热管(1)内设置有液位传感器(12)和测量集热管(1)温度的测温单元，且所述的粮仓内、外分别设置有测温单元，且所述的液位传感器(12)、三个测温单元、冷却装置(4)分别与控制器(5)连接。

4.如权利要求1～3任一项所述的一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，所述的集热管(1)与自然散热管(2)带有翅片。

5.如权利要求1～3任一项所述的一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，所述的集热管(1)与粮仓顶部的距离小于50cm。

6.如权利要求2或3所述的一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，所述的强制散热管(3)与自然散热管(2)之间具有夹角，强制散热管(3)与自然散热管(2)之间的夹角为锐角。

7.如权利要求1～3任一项所述的一种粮仓无源单向导热系统，其特征在于，所述的集热管(1)的首端与自然散热管(2)的尾端分别设置有冷媒补充口，且冷媒补充口设置有堵头封堵。

8.一种粮仓无源单向导热方法，其特征在于，在粮仓室内的顶部设置集热管(1)，在粮仓的室外设置散热管，自然散热管的高度高于集热管，集热管(1)与散热管相连，集热管(1)内的液体吸收室内的热量发生汽化，汽化后的蒸汽在浮力作用下进入室外的散热管，蒸汽在散热管遇室外低温液化，液化后的液体在重力作用下流入室内的集热管(1)形成循环。

9.如权利要求8所述的一种粮仓无源单向导热方法，其特征在于，测量粮仓室内、室外的温度，并计算室内温度减去室外温度的温差，在温差小于20℃时，控制开启冷却装置对室外的散热管进行降温处理。

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