CN208205886U - 一种新型相变余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型相变余热回收装置，能够提高换热效率，提高能源的利用效率。本实用新型的一种新型相变余热回收装置，包括：热端换热器；冷端换热器；中间水箱，连接在所述热端换热器和所述冷端换热器之间；所述热端换热器具有不锈钢管路，所述不锈钢管路的外表面具有焊接导热翅片，所述不锈钢管路的内表面具有毛细结构吸液芯。

Description

一种新型相变余热回收装置

技术领域

本实用新型涉及热工领域的余热回收技术，特别是涉及一种新型相变余热回收装置。

背景技术

当前，我国能源利用仍然存在着能源利用效率低、经济效益差，生态环境压力大等问题，节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率仍然是能源发展战略规划的重要内容，也是解决我国能源问题的根本途径，处于优先发展的地位。

在提高能源综合利用率的各项措施中，工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”，近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。在工业余热回收技术中，根据原理不同，现在以下两种换热器应用的最为广泛：

1)同相换热器

换热器冷、热端均为液体或气体的换热方式。利用显热来传输热能、达到加热低温气体或液体的换热器，从而实现节省能源的目的。

2)相变换热器

相变换热器是在换热器内部液体受热变成气体吸收热量，将热量传递走，依靠介质在气态与液态之间转换，实现传递热量。

综上所述，相变换热器具有换热效率高的特点，在利用热能、回收废热、节约原料、降低成本等方面优势明显，因此，相变余热回收装置具有较高的推广价值。

目前，相变余热回收技术主要为以下两种：

a)热管余热回收，

图1为热管余热回收原理示意图，如图1所示，热管余热回收是在相对独立的密闭单根构件内利用相变工质汽化潜热传递热量，在热管下端加热，水吸收热量汽化为饱和蒸汽，在微小的毛细管压差作用下上升到热管上端，向外界放出热量，然后凝结成液体，饱和水沿管壁回流到受热段，并再次汽化，往复循环，完成了把热量从高端向低端的单向导热。

b)复合相变余热回收

图2为复合相变余热回收原理示意图，如图2所示，复合相变余热回收是将原来热管换热器中一根根相互独立的热管，构造成整体热管。相变下段的水吸收热量汽化为饱和蒸汽，蒸汽在一定的压差下上升到相变上段，放出热量，然后凝结成液体，饱和水经汽水分离器回到相变下段，并再次汽化，往复循环，完成了把热量从高端向低端的单向导热。

图3为相变余热回收装置示意图，如图3所示，相变余热回收装置主要由以下结构构成：热端换热器；冷端换热器；中间水箱。

复合相变余热回收技术是热管技术的延伸，将单根的热管进行了集合，利用了热管技术中高效的潜热(气化和冷凝)传热原理。

在复合相变余热回收技术中，起主要作用的就是热端与冷端的换热器，换热器的换热效率决定了整个余热回收系统的效率。

图4为传统热端换热器截面图，图5为传统热端换热器汽化示意图。如图4、图5所示，热端换热器吸收热量，将水有液态转换成气态。因此，该结构的导热工质，应具有高导热性和高汽化潜热。同样考虑到热端换热器主要放置于烟道中，其可能会很有较高的硫化物，因此，需采用耐腐蚀的不锈钢材质管路，而传统导热工质的不锈钢管路很难对其内部管路构造进行改造，主要在其外部焊接翅(导热)片。

因此，现有的传统热端换热器的换热效率有限，如何提高热端换热器的换热效率，是有待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种新型相变余热回收装置，能够提高换热效率，提高能源的利用效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种新型相变余热回收装置，包括：热端换热器；冷端换热器；中间水箱，连接在所述热端换热器和所述冷端换热器之间；

所述热端换热器具有不锈钢管路，所述不锈钢管路的外表面具有焊接导热翅片，所述不锈钢管路的内表面具有毛细结构吸液芯。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述毛细结构吸液芯通过烧结方式均匀设置在所述不锈钢管路的内表面。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述冷端换热器具有铝合金材质管路，所述铝合金材质管路的外表面具有外部铝合金翅片，所述铝合金材质管路的内表面具有内部铝合金翅片。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述外部铝合金翅片和所述内部铝合金翅片与所述铝合金材质管路一体压制成型。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述热端换热器为多个所述不锈钢管路并联。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述冷端换热器为多个所述铝合金材质管路并联。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述中间水箱包括：

水箱箱体；

外部补水口，设置在所述水箱箱体的液面下方；

出水口，设置在所述水箱箱体的底部，连通所述热端换热器；

进水口，设置在所述水箱箱体的液面上方，连通所述冷端换热器；

蒸汽出口，设置在所述水箱箱体的顶部，连通所述冷端换热器；

蒸汽入口管，所述水箱箱体的底部延伸到液面上方，连通所述热端换热器。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述水箱箱体为中空的球形。

优选的，上述的新型相变余热回收装置中，所述外部补水口设置有阀门。

本实用新型实施例具有以下技术效果：

1)先进：新型新型余热回收装置在换热器采用了毛细结构和内沟槽技术，提高了装置效率,使得装置的回收效率得到保证。

2)节能：通过提高热端换热器的蒸发效率和冷端的冷凝效率，起到节能降耗的作用，节能效果明显。

3)轻便：由于采用了高效的换热元件以及合理的结构，使得该产品重量轻，尺寸小。

4)耐用：装置换热器在制作时就充分考虑了热应力、防腐性能和强度等，采用先进生产工艺能够保证设备的安全、可靠、稳定。

5)安全：结构合理、操作简单，长期运行无需调整检修。

6)经济效益好：可以很快收回该设备的投资成本，获得节能受益。可以为用户带来显著的经济效益。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为热管余热回收原理示意图；

图2为复合相变余热回收原理示意图；

图3为相变余热回收装置示意图；

图4为传统热端换热器截面图；

图5为传统热端换热器汽化示意图；

图6为本实用新型提供的新型相变余热回收装置的结构示意图；

图7为本实用新型提供的热端换热器的结构剖视图；

图8为本实用新型提供的热端换热器的汽化示意图；

图9为本实用新型提供的所述冷端换热器的结构剖视图；

图10为本实用新型提供的中间水箱的结构示意图。

具体实施方式

图6为本实用新型提供的新型相变余热回收装置的结构示意图，图7为本实用新型提供的热端换热器的结构剖视图，如图6、图7所示，本实用新型提供一种新型相变余热回收装置，包括：热端换热器10；冷端换热器20；中间水箱30，连接在所述热端换热器10和所述冷端换热器20之间；其中，所述热端换热器10具有不锈钢管路101，所述不锈钢管路的外表面具有焊接导热翅片102，所述不锈钢管路101的内表面具有毛细结构吸液芯103。

可见，本实用新型通过改进热端换热器10的不锈钢管路，增加毛细结构吸液芯103来增加汽化效率从而增加换热效率，从而实现提高能源的利用效率。

图8为本实用新型提供的热端换热器的汽化示意图；如图8所示，本实用新型通过烧结工艺在不锈钢管路内部形成毛细结构吸液芯103，其具有孔隙率高、比表面积大等特点。图5的普通换热芯只在液体所在位置(主要是液下表面)产生汽化，而图8中本实用新型通过毛细结构可以使得整个换热芯均可产生汽化换热，进而强化其传热效率，因此，其汽化效率高于传统热端换热器。

在本实用新型的一个实施例中，所述毛细结构吸液芯通过烧结方式均匀设置在所述不锈钢管路的内表面。

图9为本实用新型提供的所述冷端换热器的结构剖视图，如图6、图9所示，在本实用新型的一个实施例中，所述冷端换热器20具有铝合金材质管路201，所述铝合金材质管路的外表面具有外部铝合金翅片202，所述铝合金材质管路的内表面具有内部铝合金翅片203。

冷端换热器放出热量，将水有气态转换成液态。因此，该换热器的结构也应具有高导热性和高汽化潜热特性。图4的传统冷端换热器采用不锈钢材质管道，其也只能在外部二次焊接翅片；本实用新型实施例针对相变余热回收装置的冷端来深入研究，发现其冷端均为外界空间，其对管道的腐蚀性微乎其微，因此本实用新型完全采用高标号铝合金材质将该冷端换热器管路一次性压制而成，进而可以保证其内部带有与外壁相似的翅片结构，极大提高其传热效率。

因此，在本实用新型的一个实施例中，所述外部铝合金翅片202和所述内部铝合金翅片203与所述铝合金材质管路201一体压制成型。

参考图6所示，在本实用新型的一个实施例中，所述热端换热器10为多个所述不锈钢管路101并联，例如可以是2个、3个(图6所示)或4个并联。

参考图6所示，在本实用新型的一个实施例中，所述冷端换热器20为多个所述铝合金材质管路201并联，例如可以是2个、3个(图6所示)或4个并联。

图10为本实用新型提供的中间水箱的结构示意图。如图10所示，所述中间水箱包括：

水箱箱体；

外部补水口，设置在所述水箱箱体的液面下方；

出水口，设置在所述水箱箱体的底部，连通所述热端换热器；

进水口，设置在所述水箱箱体的液面上方，连通所述冷端换热器；

蒸汽出口，设置在所述水箱箱体的顶部，连通所述冷端换热器；

蒸汽入口管，所述水箱箱体的底部延伸到液面上方，连通所述热端换热器。

其中，出水口中为去往热端换热器的水；进水口中为来自冷端换热器的冷凝水；蒸汽出口中为去冷端换热器的蒸汽；蒸汽入口管中为来自热端换热器的蒸汽。

所述水箱箱体为中空的球形。所述外部补水口设置有阀门。

参考图6和图10所示，本实用新型的中间水箱主要由1根外部补水管线、2根热端换热器管线、2根冷端换热器管线构成。

外部补水管线接于中间水箱下部，用于调节该水箱液位，以保证相变余热回收装置冷/热端换热器工作正常。

根据水、蒸汽的物理特性，去往冷端换热器的蒸汽以及去往热端换热器的水分别接中间水箱的上、下两端。

根据设备工艺需求，来自冷端换热器的冷凝水管接于中间水箱上部，以保证冷端换热器冷凝水回流顺畅，同时保证水箱中的水不会倒流至冷端管路；来自热端换热器的蒸汽管插深至中间水箱中部以上，保证其热效率最大限度的传导至冷端换热器。

由上可知，本实用新型的相变余热回收装置其结构具有如下优势：

1)先进：新型新型余热回收装置在换热器采用了毛细结构和内沟槽技术，提高了装置效率,使得装置的回收效率得到保证。

2)节能：通过提高热端换热器的蒸发效率和冷端的冷凝效率，起到节能降耗的作用，节能效果明显。

3)轻便：由于采用了高效的换热元件以及合理的结构，使得该产品重量轻，尺寸小。

4)耐用：装置换热器在制作时就充分考虑了热应力、防腐性能和强度等，采用先进生产工艺能够保证设备的安全、可靠、稳定。

5)安全：结构合理、操作简单，长期运行无需调整检修。

6)经济效益好：可以很快收回该设备的投资成本，获得节能受益。可以为用户带来显著的经济效益。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种新型相变余热回收装置，包括：热端换热器；冷端换热器；中间水箱，连接在所述热端换热器和所述冷端换热器之间；其特征在于，

所述热端换热器具有不锈钢管路，所述不锈钢管路的外表面具有焊接导热翅片，所述不锈钢管路的内表面具有毛细结构吸液芯。

2.根据权利要求1所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，所述毛细结构吸液芯通过烧结方式均匀设置在所述不锈钢管路的内表面。

3.根据权利要求1所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，

所述冷端换热器具有铝合金材质管路，所述铝合金材质管路的外表面具有外部铝合金翅片，所述铝合金材质管路的内表面具有内部铝合金翅片。

4.根据权利要求3所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，所述外部铝合金翅片和所述内部铝合金翅片与所述铝合金材质管路一体压制成型。

5.根据权利要求2所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，

所述热端换热器为多个所述不锈钢管路并联。

6.根据权利要求4所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，

所述冷端换热器为多个所述铝合金材质管路并联。

7.根据权利要求4所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，所述中间水箱包括：

水箱箱体；

外部补水口，设置在所述水箱箱体的液面下方；

出水口，设置在所述水箱箱体的底部，连通所述热端换热器；

进水口，设置在所述水箱箱体的液面上方，连通所述冷端换热器；

蒸汽出口，设置在所述水箱箱体的顶部，连通所述冷端换热器；

蒸汽入口管，所述水箱箱体的底部延伸到液面上方，连通所述热端换热器。

8.根据权利要求7所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，

所述水箱箱体为中空的球形。

9.根据权利要求7所述的新型相变余热回收装置，其特征在于，所述外部补水口设置有阀门。