CN113669932A - 多空间交互高温锡热传导装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多空间交互高温锡热传导装置，涉及热传导系统的技术领域，在本发明的技术方案中，使用液态的锡作为导热介质，结构上包括了第一容器和第二容器，通过设计的管路使得锡在第一容器和第二容器内循环输送，管路中的导热介质单向且依次流经热量采集装置和热量存储装置，通过热量采集装置将太阳能向导热介质传递热量，通过热量存储装置吸收导热介质内传导的热量，进而实现太阳能的高效收集利用。

Description

多空间交互高温锡热传导装置

技术领域

本发明涉及热传导系统的技术领域，具体是一种多空间交互高温锡热传导装置。

背景技术

太阳能是清洁能源，并且每天辐射到地球的体量十分巨大，目前人类还无法对太阳能充分的利用，尤其是在家庭内应用。目前最普遍的设备是太阳能热水器，随着技术的发展，已经出现了一些将太阳能直接在家庭内应用的技术案例，但是也存在着一些技术问题。

将太阳能在家庭内应用，需要导热介质将能量向屋内传输，传导介质根据其所能达到的温度，所承载的能量各不相同。常规的水在100摄氏度就沸腾了，导热油到了350摄氏度以上也会发生裂解，无法承载更高的温度的。受限于这些条件，导热介质不会达到很高的温度，这也就表明了导热介质所携带能量有限，无法有所突破，所以结果就是太阳能利用率有限。

更进一步的是，即便导热介质达到了更高的温度，也没有合适的泵使用。因为耐久性强，维修次数少时技术向民用转化时的常见目标。

本专利旨在针对上述问题，提出一种新的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种多空间交互高温锡热传导装置，包括：第一容器、第二容器、循环输送装置、热量采集装置、热量存储装置；第一容器和第二容器均连通有液体管道供液管；两根供液管分别伸到第一容器和第二容器内的底部；两根供液管在第一容器和第二容器外汇聚于一处形成液体管道；液体管道依次经过热量采集装置和热量存储装置；液体管道从热量存储装置引出后分开为两根回流管，分别连通到第一容器和第二容器的顶部；在供液管和回流管上均安装有单向阀；供液管上的单向阀的输送方向是朝向热量采集装置的方向；回流管上的单向阀的输送方向是背离热量存储装置的方向；循环输送装置用于提供动力以将锡在第一容器和第二容器中循环输送。

本发明的进一步设置为：所述循环输送装置包括气泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；气泵的出口通过管路分别连接第一阀门和第二阀门；第一阀门的另一端连通至第一容器的顶部以及第三阀门的一端；第二阀门的另一端连通至第二容器的顶部以及第四阀门的一端；第三阀门的另一端和第四阀门的另一端通过管路连通至气泵的入口。

本发明的进一步设置为：所述循环输送装置包括用于对流经的气体进行冷却的冷却装置。

本发明的进一步设置为：所述第三阀门和第四阀门的出气端连接至冷却装置的入口，冷却装置的出口通过管路连接所述气泵的入口。

本发明的进一步设置为：还包括用于向第一容器和第二容器放热的供热装置。

本发明的进一步设置为：所述供热装置包括热油管路和热油泵，所述热油管路内填充导热油；所述热油管路的一部分设置于所述热量采集装置处，所述热油管路的一部分设置于第一容器和第二容器处。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明利用锡作为导热介质，具有无毒、可承载300摄氏度以上的高温，携带能量多的特点，能够有效的提高热传导的效率，转化的能量多，提高了太阳能的利用率。

2、利用气压压动液态锡移动，解决了高温的导热介质无法找到合适的泵进行输送的问题。

附图说明

图1是本发明中的结构示意图。

附图标记：1、第一容器；2、第二容器；3、循环输送装置；31、气泵；32、第一阀门；33、第二阀门；34、第三阀门；35、第四阀门；36、冷却装置；4、热量采集装置；5、热量存储装置；6、供热装置；7、单向阀。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提出了一种多空间交互高温锡热传导系统，包括第一容器1、第二容器2、循环输送装置3、热量采集装置4、热量存储装置5、供热装置6。

第一容器1和第二容器2内均装有金属锡。第一容器1和第二容器2均连通有供液管，两根供液管分别伸到第一容器1和第二容器2内的底部。两根供液管在第一容器1和第二容器2外汇聚于一处，形成液体管道并引入到热量采集装置4。热量采集装置4是利用透镜将太阳光汇集并产生高温的装置，属于现有技术，在此不进行赘述。具体的原理是：通过将光线汇集的焦点直接照射到管路上，可以直接加热管路内的介质，在本发明中，管路内输送的是液体的锡。锡的熔点是231.89 ℃，沸点是2260 ℃。相比于其他金属，锡很容易被加热并形成液体，同时锡无毒。相比于其他的导热介质，锡能够达到更高的温度，并且不会像导热油一样发生裂解，当热量采集装置4使用菲涅尔透镜时，可以在光线焦点产生至少1000℃的温度。能够达到更高的温度就代表着能够携带更多的能量，有利于提高太阳能的收集效率。液体管道从热量采集装置4引出后，引入到热量存储装置5。在热量存储装置5处，液体管道进行换热，将热量释放并存储到镁砖中，此处同样是现有技术，在此不再赘述。液体管道从热量存储装置5引出后，分开为两根回流管，分别连通到第一容器1和第二容器2的顶部。

另外，在供液管和回流管上均安装有单向阀7。供液管上的单向阀7的输送方向是朝向热量采集装置4的方向；回流管上的单向阀7的输送方向是背离热量存储装置5的方向。液体的金属锡循环过程是：将第一容器1内的金属锡输送至液体管道内，经过热量采集装置4处吸热升温并在热量存储装置5处放热降温，然后锡被输送至第二容器2内。当第一容器1内的锡都被输送至第二容器2内后，进行反向输送。将锡从第二容器2输送至液体管道内，经过热量采集装置4处吸热升温并在热量存储装置5处放热降温，然后锡被输送至第一容器1内。至此，锡完成了一次循环。

上述第一容器、第二容器、液体管道、供液管以及回流管均做保温处理。另外需要补充说明的是，第一容器和第二容器的进料口设置于顶部，用于封盖进料口的盖子与容器的连接结构是密封的。

供热装置6用于向第一容器1和第二容器2放热，使第一容器1和第二容器2内部得到锡处于液体状态，具体包括热油管路和热油泵，热油管路内填充导热油。热油管路的一部分设置于热量采集装置4处，通过获取热量采集装置4处的热量使导热油升温，但需要强调的是热油管路获取热量并不是热量采集装置4的光线焦点直接照射导热油管上，可以利用例如液体管道的热辐射和/或导热的的方式；另外有一部分管路设置于第一容器1和第二容器2处，用于向第一容器1和第二容器2释放热量，可选择的结构例如将热油管贯穿第一容器1和第二容器2或者缠绕在第一容器1与第二容器2的外壁上。热油管路中导热油的温度要求高于锡的熔点并且低于自身的裂解温度，所以只要导热油释放的热量能够使第一容器1和第二容器2内的锡融化即可。

循环输送装置3用于提供动力，从而将第一容器1和第二容器2中金属锡输送走。循环输送装置3包括气泵31、第一阀门32、第二阀门33、第三阀门34和第四阀门35。气泵31的出口通过管路分别连接第一阀门32和第二阀门33。第一阀门32的另一端连接分叉管路，其中一条支路连通至第一容器1的顶部，另一条支路连接第三阀门34的一端。第二阀门33的另一端同样连接分叉管路，其中一条支路连通至第二容器2的顶部，另一条支路连接第四阀门35的一端。第三阀门34的另一端和第四阀门35的另一端通过管路连接至冷却装置36的入口，冷却装置36的出口通过管路连接气泵31的入口。冷却装置36用于对流经的气体进行冷却。

循环输送装置3的工作过程是：例如当第一容器1内的锡多而第二容器2内的锡少时，需要将第一容器1内的锡向第二容器2输送。首先开启第一阀门32和第三阀门34，第二阀门33和第四阀门35关闭。气泵31工作后高压气体会进入到第一容器1的顶部，在气压的作用下将液体的锡压入到液体管道内，锡经过热量采集装置4和热量存储装置5后进入到第二容器2内。随着第二容器2内锡的增多，第二容器2内的气体压强升高，所以第二容器2内的气体经第三阀门34后经冷却装置36到达气泵31处，为气泵31供气。当第一容器1内的锡输送完之后，第一阀门32和第三阀门34关闭，第二阀门33和第四阀门35开启。气泵31工作后高压气体会进入到第二容器2内的顶部，在气压的作用下将液体的锡压入到液体管道内，锡经过热量采集装置4和热量存储装置5后进入到第一容器1内。随着第一容器1内锡的增多，第一容器1内的气体压强升高，所以第二容器2内的气体经第四阀门35后经冷却装置36到达气泵31处，为气泵31供气。

循环输送装置3的设计解决了无法提供合适的泵输送高温的锡的问题，由于利用高压气体进行锡的输送工作，整个循环输送装置3不需要直接接触高温的锡，所以能够显著提高耐久性和可靠性，利于民用实施。

另外，在第一容器1内还设置有温度传感器和液位传感器；供热装置6在第一容器1和第二容器2处设置有温度传感器；热量采集装置4也设置有用于检测液体管道温度的温度传感器。当系统开始运行时，首先进行系统的自检。系统首先根据热量采集装置4内的温度传感器判断温度是否达标，若温度不达标，则系统等待；若温度达标，则进行下一步骤。随后系统根据供热装置6内的温度传感器判断温度是否达标，若温度不达标，则系统等待；若温度达标，则进行下一步骤。随后系统根据第一容器1和第二容器2内的温度传感器判断温度是否达标，若温度不达标，则系统等待；若温度达标，则进行下一步骤。随后系统根据第一容器1和第二容器2内的液位传感器判断哪个容器内的液位高，随后使循环输送装置3运转，使锡向另一个容器流动，整个系统开始工作。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多空间交互高温锡热传导装置，其特征在于，包括：第一容器(1)、第二容器(2)、循环输送装置(3)、热量采集装置(4)、热量存储装置(5)；

第一容器(1)和第二容器(2)均连通有液体管道供液管；

两根供液管分别伸到第一容器(1)和第二容器(2)内的底部；

两根供液管在第一容器(1)和第二容器(2)外汇聚于一处形成液体管道；

液体管道依次经过热量采集装置(4)和热量存储装置(5)；

液体管道从热量存储装置(5)引出后分开为两根回流管，分别连通到第一容器(1)和第二容器(2)的顶部；

在供液管和回流管上均安装有单向阀(7)；

供液管上的单向阀(7)的输送方向是朝向热量采集装置(4)的方向；

回流管上的单向阀(7)的输送方向是背离热量存储装置(5)的方向；

循环输送装置(3)用于提供动力以将锡在第一容器(1)和第二容器(2)中循环输送。

2.根据权利要求1所述的多空间交互高温锡热传导装置，其特征在于：

所述循环输送装置(3)包括气泵(31)、第一阀门(32)、第二阀门(33)、第三阀门(34)和第四阀门(35)；

气泵(31)的出口通过管路分别连接第一阀门(32)和第二阀门(33)；

第一阀门(32)的另一端连通至第一容器(1)的顶部以及第三阀门(34)的一端；

第二阀门(33)的另一端连通至第二容器(2)的顶部以及第四阀门(35)的一端；

第三阀门(34)的另一端和第四阀门(35)的另一端通过管路连通至气泵(31)的入口。

3.根据权利要求2所述的多空间交互高温锡热传导装置，其特征在于：所述循环输送装置(3)包括用于对流经的气体进行冷却的冷却装置(36)。

4.根据权利要求3所述的多空间交互高温锡热传导装置，其特征在于：所述第三阀门(34)和第四阀门(35)的出气端连接至冷却装置(36)的入口，冷却装置(36)的出口通过管路连接所述气泵(31)的入口。

5.根据权利要求1所述的多空间交互高温锡热传导装置，其特征在于：还包括用于向第一容器(1)和第二容器(2)放热的供热装置(6)。

6.根据权利要求5所述的多空间交互高温锡热传导装置，其特征在于：所述供热装置(6)包括热油管路和热油泵，所述热油管路内填充导热油；所述热油管路的一部分设置于所述热量采集装置(4)处，所述热油管路的一部分设置于第一容器(1)和第二容器(2)处。

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