CN201184766Y - 冷热水隔离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷热水隔离装置，包括板体支架、安装在板体支架底部的不动板，电机，转动叶片，带有小孔的薄片，上、下感温元件，齿轮，齿条，控制器；板体支架内，不动板上面置有转动叶片，转动叶片与固定在板体支架上的旋转电机连接，板体支架上面安装有带有小孔的薄片和上、下感温元件，板体支架中间安装有驱动板体支架上、下移动的电机及齿轮，与齿轮啮合的齿条固定在蓄热罐内；二个电机分别与控制器相连。该装置可以广泛应用于一些冷、热两种流体的混合的蓄能容器中，它主要利用了冷热流体之间存在的斜温层，同时利用了热力学第二定律和火用分析法等的原理而设计出来的，经过严格的理论分析和计算，说明它有节能、方便用户等特点。

Description

冷热水隔离装置

技术领域

本实用新型涉及一种隔离装置，尤其是一种利用斜温层，应用热力学第二定律和(火用)分析法而设计出来的冷热水隔离装置。

背景技术

近年来，由于能源的日益缺乏，节能成为了热门的话题，政府和各个行业都在寻找节能的途径。传统的各种冷热水混合的循环系统中，是将冷热流体直接混合，然后进行循环，这种方法有很大的缺点，1：冷热流体直接混合降低了它们的总做功能力，不节能；2：用户不能得到稳定的高温水。而冷热水隔离装置可以解决这些问题，达到节能和方便的效果。

由于能源的短缺，太阳能倍受人们的关注，因为它洁净，环保，取之不尽，但是它能源密度小、收集困难，目前主要的收集方式是真空管式。所以在当我们把太阳能收集之后应该充分的去利用它，提高它的利用率。在太阳能收集中，蓄热罐的作用是储藏能量(热能)，然后用于其它的用途。如：人们的生活用热水，太阳能-制冷系统，太阳能-取暖系统等。而在太阳能收集中，其重要部位——蓄热罐，其作用是储藏能量(热能)，然后用于其它的用途。传统的太阳能(其它)蓄热罐缺点很明显，在用户端开始用热水时，补水管同时给蓄热罐里面补充冷水，这时如果不控制补水的流速以及它的流量时，就会和蓄热罐中的原有热水混合，这样就降低了能源的品质，同时用户得到水将是温度逐渐降低的水，即供热不稳定。同时在传统的饮水机中，也由于热水的不断放出，冷水不断的补充，使得热水的温度不断降低，用户得到的水温度降低，不利于人体的健康。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提出一种冷热水隔离装置，该装置利用斜温层原理，当冷热流体混合时，在冷热流体的界面形成厚度很薄(温度梯度大)的斜温层，具有节能、使用方便等特点。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种冷热水隔离装置，包括板体支架、安装在板体支架底部的不动板，其特点是：该装置还包括二个电机，转动叶片，带有小孔的薄片，上、下感温元件，齿轮，齿条，控制器；板体支架内，不动板上面置有转动叶片，转动叶片与固定在板体支上的旋转电机连接，板体支架上面安装有带有小孔的薄片和上、下感温元件，板体支架中间安装有驱动板体支架上、下移动的电机及齿轮，与齿轮啮合的齿条固定在蓄热罐内；二个电机分别与控制器相连。

板体支架由保温材料制作而成；旋转电机的自动旋转闭合角度为20°。

控制器包括微机，A/D转换器，信号放大器，控制电路，其中，上、下感温元件的温度信号经信号放大器，A/D转换器后进入微机，微机控制信号经控制电路分别驱动二个电机旋转。

本实用新型的有益效果是：

1.节能：可以由下面的分析得到：(火用分析法)

假设1：原来蓄热罐里面有高温水温度为30℃，水的重量为100kg，低温水温度为12℃，重量20kg，环境温度为10℃，则由下式：

${\mathrm{Ex}}_Q={\∫}_{\left(Q\right)}{\mathrm{\δW}}_{\max }={\∫}_{\left(Q\right)}(1-\frac{T_0}{T})\mathrm{\δQ}=Q-T_0{S}_f$

式中 $S_f={\∫}_{\left(Q\right)}\frac{\mathrm{\δQ}}{T}$ ---随热流携带的熵流

假设2：水重量仍然为100kg，温度为30℃，充入冷水20kg，温度为12℃，环境温度为10℃。将它们混合得到23℃，质量为120kg。

${{\mathrm{Ex}}_Q}^1=120\×4.2\×{10}^3\×7(1-\frac{296}{303})\≈81.5\mathrm{KW}$

比较上面两个假设，可以得出一个结论：两种温度不同的水混合导致了整体的做功能力下降，既能源的品质大大的降低；

2.操作方便；

3.用户能得到温度稳定的流体；

4.反应及时迅速。

附图说明

图1是本实用新型的冷热水隔离板结构立体示意图；

图2是转动叶片和带有小孔的薄片示意图；

图3是本实用新型的冷热水隔离板分解结构示意图；

图4是本实用新型在太阳能蓄热系统的应用示意图；

图5是控制器的控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1至图3所示，本实用新型的冷热水隔离装置，包括板体支架、安装在板体支架底部的不动板，二个电机3，14，转动叶片1，带有小孔的薄片2，上、下感温元件6，齿轮7，齿条11，控制器8。板体支架5内，不动板4上面置有转动叶片1，转动叶片1与固定在板体支架5上的旋转电机3连接，板体支架5上面安装有带有小孔的薄片2和上、下感温元件6，板体支架5中间安装有驱动板体支架5上、下移动的电机14及齿轮7，与齿轮7啮合的齿条11固定在蓄热罐9内；二个电机3，14分别与控制器8相连。

板体支架5由保温材料制作而成；旋转电机3的自动旋转闭合角度为20°。

如图5所示，控制器8包括微机，A/D转换器，信号放大器，控制电路，其中，上、下感温元件6的温度信号经信号放大器，A/D转换器后进入微机，微机控制信号经控制电路分别驱动二个电机3，14旋转。

如图4所示，本实用新型应用在太阳能或者其它蓄热系统中，当被太阳板13加热的流体流回蓄热罐9顶部的时候，热流体由于密度相对冷流体而言略小，在没有较大扰动的情况下，热流体在蓄热罐9的顶部慢慢的积累，下面的冷流体也不断的流到加热装置中去被加热，整个蓄热过程不间断。随着热流体的慢慢积累，热流体与冷流体之间存在一个温度梯度较大的斜温层，并且斜温层随着热流体的增加，会慢慢下移，此时冷热水隔离装置10上面的上、下的感温元件6得到温度差较小的信号，并将信号传给控制器8，然后控制器8发出信号，控制板体支架5也向下移动，当温度差比较大的时候，板体支架5找到了斜温层，就停止下来。当用户打开放水阀门12的时候，控制器控制电机3旋转，从而控制叶片1闭合，使上下热冷流体隔离开来。所以冷热水隔离装置10在该系统中可以应用，并且会得到很好的效果。

设定斜温层的上下温度差为5度(根据不同流体可以改变该设定)，当感温元件6得到板体上下的温度差值少于5度时，将信号传给控制器8，然后控制器8发出信号给电机14，控制齿轮7的转动，使板体支架5下移，当温度差值大于或者等于5度时，停此移动，使其停在斜温层存在的地方，也就是说使隔离装置10一直和斜温层在一起。当用户打开阀门12要求用热水时，阀门12将信号传给控制器8，控制器发出让电机3运动的信号，使叶片1旋转，将上下温度差较大的流体隔离开来。

Claims (4)

1.一种冷热水隔离装置，包括板体支架(5)、安装在板体支架(5)底部的不动板(4)，其特征在于，该装置还包括二个电机(3，14)，转动叶片(1)，带有小孔的薄片(2)，上、下感温元件(6)，控制器(8)，齿轮(7)，齿条(11)；所述板体支架(5)内，不动板(4)上面置有转动叶片(1)，转动叶片(1)与固定在板体支架(5)上的旋转电机(3)连接，板体支架(5)上面安装有带有小孔的薄片(2)和上、下感温元件(6)，板体支架(5)中间安装有驱动板体支架(5)上、下移动的电机(14)及齿轮(7)，与齿轮(7)啮合的齿条(11)固定在蓄热罐(9)内；所述二个电机(3，14)分别与控制器(8)相连。

2.根据权利要求1所述的冷热水隔离装置，其特征在于，所述板体支架(5)由保温材料制作而成。

3.根据权利要求1所述的冷热水隔离装置，其特征在于，所述旋转电机(3)的自动旋转闭合角度为20°。

4.根据权利要求1所述的冷热水隔离装置，其特征在于，所述控制器(8)包括微机，A/D转换器，信号放大器，控制电路，其中，上、下感温元件(6)的温度信号经信号放大器，A/D转换器后进入微机，微机控制信号经控制电路分别驱动二个电机(3，14)旋转。

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