CN201377999Y - 流体热能高效快速传导装置 - Google Patents

Abstract

一种用于两种流体热能高效快速传导装置，由使用热传导介质制作成的管件和液体容器两部分组成，安装在流体容器内的热交换管件的进、出口与流体容器的进、出口方向相反。管件制作成一组或多组的直管、弯管或螺旋管，其中管件的横截面采用圆型、正方形、长方形、正多边型或星型。流体容器制作成正方形、长方形或圆柱型，除了进出口以外，制作成封闭式或敞开式。由热传导介质将两种要进行热能传递交换的流体隔离，该两种流体在管件内外两侧进行反方向连续性或间歇性相对移动，使得该两种需要进行热能传导的流体之间持续保持比较大的温差，达到提高热能传导效率的同时提高热能传导速度。

Description

流体热能高效快速传导装置

技术领域

本实用新型涉及将两种流体中的热能进行传导的装置，尤其是同时达到热能传导高效和热能传导快速两个目的的热能传导装置。

背景技术

根据热力学理论，热能传导是从高温物质传导到低温物质。

在使用相同热传导介质和热传导面积，传导相等热能的情况下，高温物质与低温物质的温度相差越大，热能传导速度越快，所用时间越短。

在使用相同热传导介质，高温物质与低温物质的温度差相同，传导相等热能的情况下，热传导面积越大，热能传导速度越快，所用时间越短。

在使用相同热传导介质和热传导面积，高温物质与低温物质的热传导前初始温度差相同的情况下，在高温物质与低温物质温度达到相同之前，热能传导的时间越长，传导的热能越大，热能传导的效率越高。

目前的流体热能传导情况：

一般采用为以下两种方式的装置：

一种是：低温区流体是静止状态，另外一种流体也是静态或流动状态，将完成热传导之后的高温区流体排出，更换进新的高温区流体，当低温区流体的温度达到使用者所需要的温度后将该低温区流体排出，更换进新的低温区流体。

另外一种是：高温区流体与低温区流体在热传导介质两侧虽然也有流动，但是高温区流体与低温区流体的进出口方向是相同或者没有做到方向相反。

两种类型的装置都存在这样的问题：高温流体区流体与低温流体区流体进行热能传导后，即将高温流体区中温度已经有所降低的高温流体区流体排出，补充进新的高温流体区流体。这种热传导方式下，由于完成热传导后的高温流体区流体的温度最低限度也是只与经过热传导温度升高后的低温流体区流体的温度相同，其温度与热传导前的低温流体区流体的温度相比，温度差还比较大，但此时已经将该完成热传导的高温流体区流体排出，这种方式造成高温流体区流体的热能没有进行最大化高效传导，降低了热传导效率。同时，如果高温流体区所排出的流体不是循环加热利用的，还造成热能浪费，增加了高温流体区流体的制热成本。

现有的流体热传导中存在的矛盾：提高热传导效率与提高热传导速度之间的矛盾。具体体现为：

从节约制热成本的角度出发，需要最大限度地提高热传导的效率，则需要延长热传导时间，这样却导致了降低热传导的速度。在热传导过程中，随着高温流体区流体通过热传导介质向低温流体区流体传导热能，高温流体区流体温度在不断降低，向低温流体区流体温度接近，高温流体区流体与低温流体区流体的温度差越来越小，热传导的速度越来越慢，当高温流体区流体与低温流体区流体温度达到相同时，热传导停止。也就是如果要提高热传导效率，将高温流体区流体的热能尽可能多的传导到低温流体区流体，就要尽可能的延长热传导的时间，直到高温流体区流体与低温流体区流体的温度相同时，热传导才停止，此时传导的热能最大，热传导效率也就最高，但是热传导时间最长。

要提高热传导的速度，在使用相同的热传导介质和相同的热传导介质面积的情况下，则要提高进行热传导的两种物质的温度差，也就要迅速更换排出已经进行了部分热传导的高温流体区流体，补充进新的高温流体区流体，以保持高温流体区流体温度与低温流体区流体温度的高温差。被更换排出的进行了部分热传导的高温流体区流体，虽然温度比热传导前有所降低，但是相对于低温流体区流体的温度，特别是相对于进行热传导前的低温流体区流体的温度，还是比较高温的，还有大量可以传导的热能还没有进行传导到低温流体区流体，这样又必然造成了热传导效率的降低。

实用新型内容

为了克服提高热传导效率与提高热传导速度两者之间矛盾，本实用新型提供一种流体热传导装置，该装置不仅能提高热传导的效率，同时也提高热传导的速度，在非循环利用高温流体区流体的热传导中，还可节省大量的高温流体区流体的制热成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

由热传导介质将高温流体区流体与低温流体区流体分隔进行热能传导，并使得高温流体区流体与低温流体区流体在热传导介质两侧发生反方向相对移动，使得高温流体区流体与低温流体区流体在热传导介质两侧产生持续比较大的温差，同时通过增大热传导介质面积，达到了既提高热传导效率又提高热传导速度的两个目的。通过控制两种流体或任何一种流体的单位时间的流量，即可使得经过热传导后所排出的低温流体区流体达到使用者需要的设定需求温度：

①通过高温流体区流体与低温流体区流体在热传导介质两侧发生反方向相对流动，可以使得高温流体区流体与低温流体区流体在热传导介质两侧产生持续比较大的温差，提高了热传导的速度。

②当高温流体区流体刚进入高温流体区入口一端，通过热传导介质与低温流体区流体进行热传导时，由于此时高温流体区流体与低温流体区流体的温度相差还比较大，热传导速度比较快。

③在高温流体区流体在高温流体区入口一端通过热传导介质与低温流体区流体进行热传导过程中，在高温流体区流体温度达到与低温流体区流体温度相同之前，高温流体区流体温度在不断下降，热传导速度也在不断变慢。但是，采取本实用新型后，在高温流体区入口一端的某一单位体积的高温流体区流体(以下将该单位体积的高温流体区流体统一简称为“T”)在向低温流体区流体传导了部分热能之后，继续向高温流体区流体出口端移动，由于将T与低温流体区流体隔离的热传导介质的另一侧流体是离高温流体区出口端越近温度越低的低温流体区流体，在T向高温流体区流体出口端移动的过程中，虽然T在不断的与热传导介质另一侧的低温流体区流体进行热能传导而温度在不断下降，但是由于T每移动到下一个位置时，T所在新位置的热传导介质另一侧的流体都是比T移动前的位置另一侧温度更低的低温流体区流体，这样可以使得T在移动过程中的每一个新位置上，都始终与热传导介质的另一侧的低温流体区流体保持比较大的温差，热传导速度仍然比较快。

当T即将移动越靠近高温流体区流体出口处时，此时T的温度越低，甚至有可能比高温流体区入口热传导介质另一侧已经完成热传导的低温流体区流体的温度还低，如果没有采取本实用新型，T此时已经不可能向低温流体区流体进行热传导。但是，由于使用本实用新型，虽然此时T的温度虽然已经较低，但是仍然比低温流体区流体入口处的低温流体区流体的温度高，还可以进行热传导。

④如此类推，一直到T经过本实用新型进行热传导后，到高温流体区流体出口时，T的温度与低温流体区流体的入口处的所补充进低温流体区的低温流体区流体的温度已经接近或相同，极大提高了热传导效率，同时也提高了热传导速度。

完成热传导并达到所需要的温度后的低温流体区流体，从高温流体区流体入口端热传导介质另一侧的低温流体区排出。需要补充进低温流体区进行热传导的低温流体区流体从高温流体区流体出口端热传导介质另一侧进入。

本实用新型结构由使用热传导介质制作成的热交换管件和流体容器两部分组成。安装在流体容器内的热交换管件的进口、出口与流体容器的进口、出口方向相反。将热传导介质分别制作成一组或多组的直管状、弯管状、螺旋管状，其中管的横截面可以是圆型、正方形、长方形、正多边型或星型，以增大热传导的面积，进一步提高热传导效率。容纳流体的容器根据使用者的安装场地等要求，可以制作成正方形、长方形、圆柱型。

本实用新型的有益效果是：克服了提高热传导效率和提高热传导速度两者之间的矛盾，并快速获得了使用者所期望热传导完成后的低温流体区流体的温度。由热传导介质将两种要进行热能传递交换的流体隔离，该两种流体在管件内外两侧进行反方向连续性或间歇性相对移动，使得该两种需要进行热能传导的流体之间持续保持比较大的温差，达到提高热能传导效率的同时提高热能传导速度。特别是，如果高温流体区所排出的流体不是循环加热利用的情况下，则通过本实用新型，可以充分并高速地利用了高温流体区流体的热能，大幅度降低了高温流体区流体的制热成本，还可以达到节能减排的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的正面剖视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是图1的I-I视图。

图中所示，1.热交换管件，2.流体容器，3.流体容器出口，4.流体容器进口，5.管件进口，6.管件出口。

具体实施方式

该装置由使用热传导介质制作成的热交换管件和流体容器两部分组成。

管件1安装在流体容器2内部，管件进出口5、6分别开在容器两端，与流体容器2的进出口3、4方向相反。根据使用者的安装场地等要求，管件1可以分别制作成一组或多组的直管、弯管、螺旋管等，其中管的横截面可以是圆型、正方形、长方形、正多边型、星型等。容纳其中一种流体的容器2可以制作成正方形、长方形、圆柱型等，容器除了进出口以外，可以制作成封闭式，也可以制作成敞开式。

由热传导介质制作的管件1安装在流体容器2内，其连接方式可以为以下任何一种方式或同时使用两种以上方式：

①焊接；

②使用可以承受高温区流体温度并耐两种要进行热传导流体腐蚀的密封紧固件进行连接并密封紧固。

工作时，一种流体从流体容器进口4进入流体容器2内，从流体容器出口3排除，另外一种流体从管件进口5进入热交换管件1内，从管件出口6排出，由于管件1与流体容器2的进出口方向相反，造成要进行热传导的两种流体在由热传导介质制作的管件1的内外两侧进行间歇性或连续性相对移动，使得该两种需要进行热能传导的流体之间持续保持比较大的温差，可以达到提高热能传导效率的同时提高热能传导速度。

Claims (3)

1、一种流体热能高效快速传导装置，包括容器及热交换管，其特征是：安装在流体容器(2)内的热交换管件(1)的进口(5)、出口(6)与流体容器(2)的进口(4)、出口(3)方向相反。

2、根据权利要求1所述的流体热能高效快速传导装置，其特征是：管件(1)制作成一组或多组的直管、弯管或螺旋管，其中管件的横截面采用圆型、正方形、长方形、正多边型或星型。

3、根据权利要求1所述的流体热能高效快速传导装置，其特征是：流体容器(2)制作成正方形、长方形或圆柱型，除了进出口以外，制作成封闭式或敞开式。

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