機械虹吸相變循環傳熱系統的製作方法
2023-05-10 23:33:26 1
專利名稱：機械虹吸相變循環傳熱系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及分離式熱管傳熱系統、鍋爐熱管體系與鍋爐供熱流程。
一種分離式熱管採暖系統(專利號91103204.5)實質上就是一種分體熱虹吸相變循環傳熱系統，按其設計要求，用熱設備冷凝器必須設置在以鍋爐為蒸發器的上方且要有一定的高度差，才能產生熱虹吸效應使冷凝液流回鍋爐再吸熱，實現相變循環，這在工程上應用受到極大限制。那些較遠距離的或較大功率的或較高壓力的供熱系統，都很難利用熱虹吸回流冷液。一種鍋爐熱管體系(專利號98124252.9)是在冷液管上設置貯液貯汽罐和輸液泵，冷凝液收集在貯液貯汽罐由泵輸入鍋爐。由於這一區間存在滿管流、非滿管流、兩相流等複雜情況，特別是對於供熱範圍大，多種用熱工況並存的複雜體系，設計要求嚴格，操作要求更嚴。目前有些鍋爐供熱流程採用往復式柱塞泵回收凝結水，由於其傳動軸密封易磨損洩漏，因此無法滿足傳熱系統成為熱管體系的要求。此外，還有採用熱水泵(離心泵)與貯熱水箱、高位槽組成凝結水回收系統，同樣不能滿足熱管體系的要求，回收率低，同時還受到安裝現場地形坡向及落差的限制。尤其是閉式凝水回收系統，容易造成冷凝液流動不暢，甚至停滯在用熱設備內影響傳熱性能。
本發明的目的是提供一種機械虹吸裝置安裝在冷液管上，產生虹吸效應，對於從排液阻汽閥出來的流體，包括冷凝液及其二次蒸汽、洩漏蒸汽都具有抽吸與增能輸送作用，使之及時輸入鍋爐或貯液貯汽罐，而不受供熱範圍、現場坡向與落差的限制，適用於各種供熱工況，都能按照熱管工況高效運行。
為實現上述目的，本發明的機械虹吸相變循環傳熱系統由鍋爐充當熱管蒸發器，由間壁式用熱設備充當熱管冷凝器，由工質充當汽液相變傳熱載能體，鍋爐蒸發器與用熱設備冷凝器分體遠離，它們通過蒸汽管與冷液管互相聯通。冷液管上安裝排液阻汽控制閥和機械虹吸裝置，或者還安裝貯液貯汽罐及輸液泵，構成機械虹吸熱管迴路。所說用熱設備冷凝器包括單臺或多臺，它們的用熱溫度/壓力包括同一個指標或多種指標，它們按照並聯、串聯或混聯組成若干支路，各支路安裝排液阻汽控制閥(疏水閥)、單向閥，匯集於冷液總管，在總管上安裝機械虹吸裝置接通鍋爐或貯液貯汽罐。也可以組成若干支路安裝排液阻氣控制閥與機械虹吸裝置，接通於鍋爐或貯液貯汽罐。還可以在虹吸裝置出口管段上安裝除氣缸或在冷液管網上設置若干除氣缸。還可以附設貯液槽旁路並聯於虹吸裝置。
此機械虹吸相變循環傳熱系統，使用機械虹吸裝置具有如下技術經濟特徵無密封洩漏，有自吸能力，有適配的工作溫度、工作壓力和流量，且單向抽吸與輸送汽液混合的流體，可適當調節流量/壓力，還能幹運轉與報警，長壽命，造價適中，性價比好。目前最好採用隔膜泵，它已充分具備了上述這些技術經濟特徵。因為它最具虹吸功能，所以可稱為虹吸泵或虹吸機。
所說鍋爐蒸發器也包括單臺或多臺組成的聯合供熱系統，凡有2臺以上的系統可以設置一個回液分配器，由各臺鍋爐的液位器控制每臺鍋爐的回液量。
由於虹吸泵具有汽液混輸功能，因此能適應於滿管、非滿管流動工況，也適用於兩相流流動的工況。特別是對排液阻汽控制閥洩漏的蒸汽及二次蒸汽也能加予吸納傳輸。它的單向傳輸，為相變循環創造了必要的條件。
由於流量壓力可適當調節，且可以幹運轉，因此便於調試，哪怕是不穩定的供熱工況也可適用；由於虹吸泵具有極佳的自吸性能與增壓性能，可以分散安裝在支路上，因此不受供熱現場地形坡向及落差的限制，能適應於大範圍的供熱工況。可方便地將供熱流程按工作溫度/壓力指標分級或按供熱地域劃分若干支路，組成循環系統，因此還可適應於多種供熱工藝並存的複雜系統。虹吸泵的應用，有望使所有間壁式用熱設備100％實現相變循環傳熱。
由於結構上無密封洩漏，因此能適配於鍋爐與用熱設備組成的傳熱系統，形成全封閉的熱管體系而按照熱管的工況高效運行。這是普通鍋爐供熱系統採用開式或閉式凝結水回收流程無法比拼的。
下面結合附圖及實施細則加以說明。
圖1為本發明單虹吸熱管迴路實施方式的示意圖。
圖2為本發明若干虹吸迴路實施方式示意圖。
圖3為本發明單虹吸迴路另一種實施方式的示意圖。
圖4為本發明單虹吸迴路又一種實施方式的示意圖。
如圖1所示，本發明包括充當蒸發器的鍋爐1，充當冷凝器的間壁式用熱設備4、5、6、7、8、9，充當熱媒的工質2及蒸汽管道3、冷液管道11-14。其中用熱設備5、6互相併聯，7、8、9互相串聯成獨立支路12、13與另一個支路11匯集於總管14，支路11、12、13分別安裝排液阻氣控制閥10、單向閥17，總管14安裝虹吸泵15，虹吸機15出口設置除氣缸16，通過單向閥17連接於鍋爐1。熱媒工質2可採用複合工質，它在鍋爐1內吸收熱量，由液相變成汽相；汽相工質沿著蒸汽管3進入用熱設備4-9，釋放熱量凝結成液相，俗稱冷液或凝結液。由於虹吸泵15作用，冷液管道11-14產生虹吸效應，將管內冷液吸納並增能輸出，流入鍋爐蒸發器1再吸熱循環。當有不凝性氣體隨工質流體流經除氣缸16時，即被分離貯存在除氣缸16內，可以從排氣閥18適時給予排除。為了及時徹底地排除不凝性氣體，最好在冷液管網上設置若干除氣缸，例如在冷液管道拐彎處，或在冷液支管與總管的連接處安裝除氣缸。
回液管14附設貯液槽旁路23，並聯於虹吸泵15與除氣缸16。旁路23安裝貯液槽21，當鍋爐液位超過上限時，打開旁路閥19讓多餘工質從鍋爐1流出存放在貯槽21內；當系統洩漏損耗工質時，打開旁路閥24，由虹吸機15將貯存工質輸入鍋爐1加予補充。貯液槽21安裝有液位計20，便於監視存放量，還安裝有安全水封22，防止貯槽內壓力過高，兼作溢流管使用，又防止空氣進入貯槽內。
圖2為由若干虹吸迴路匯集於貯液貯汽罐再由泵輸入鍋爐的循環流程圖。工作溫度/壓力相同或相近的用熱設備5、6，互相併聯安裝虹吸機15成獨立虹吸迴路12。另一工作溫度/壓力指標的用熱設備4出口也安裝疏水閥10與虹吸機15成獨立虹吸迴路11，它與虹吸迴路12又並聯成總虹吸迴路14聯通於貯液貯汽罐25。另一工作溫度/壓力指標的用熱設備7、8、9互相串聯安裝疏水閥10、虹吸裝置15成獨立虹吸迴路13聯通於貯液貯汽罐25，形成多迴路循環的形式。冷液工質受機械虹吸作用流入貯液貯汽罐25，由泵26輸入鍋爐1再吸熱循環。
圖3所示單虹吸迴路的循環流程是一種利用二次蒸汽的機械相變循環傳熱系統，高溫工況用熱設備7工作壓力P1與低溫工況用熱設備8工作壓力P2互相串聯，它們之間連接二次蒸發箱28。從用熱設備7排出的高溫液相工質經二次蒸發箱28產生二次蒸汽送到低溫用熱設備8進一步放熱冷凝，從管道13流出與二次蒸發箱28凝結液都經過多級水封30引入室外冷液管網14，在機械虹吸泵15作用下返回鍋爐1再吸熱循環。當二次汽不夠用時，可通過減壓閥27調節補汽。低壓用熱設備冷液支路13設有調節閥29，使得虹吸回液流量/壓力能夠適配。該系統適用於能分散利用二次汽，供熱範圍內地形不受限制，鍋爐房位置可任意安裝，外管網管徑較小。
圖4所示單虹吸迴路相變循環流程是一種供熱與冷卻交替作業的機械虹吸相變循環系統。用熱設備5、6分別安裝進汽閥31及疏水閥10、自控閥32，各支路匯集於冷液總管14，總管14上安裝虹吸泵15，對冷液進行虹吸輸送返回鍋爐1，在自控閥34、35的控制下，虹吸泵15也交替地抽吸冷卻水及系統內空氣，從冷卻水總管33排去冷卻水槽。
權利要求
1.一種機械虹吸相變循環傳熱系統，由鍋爐充當熱管蒸發器(1)，由間壁式用熱設備充當熱管冷凝器(4、5、6、7、8、9)，由工質充當汽液相變傳熱載能體(2)，鍋爐蒸發器與用熱設備冷凝器分體遠離，它們通過蒸汽管(3)與冷液管(11、12、13、14)互相聯通，冷液管上安裝排液阻汽控制閥(10)，或者還安裝貯液貯汽罐(25)、輸液泵(26)，其特徵在於在冷液管(11、12、13、14)上安裝機械虹吸裝置(15)，形成機械虹吸熱管迴路。
2.根據權利要求1所說機械虹吸相變循環傳熱系統，其特徵在於所說機械虹吸熱管迴路是在若干冷液支路(11、12、13)匯集的冷液總管(14)上安裝機械虹吸裝置(15)形成單虹吸迴路。
3.根據權利要求1所說機械虹吸相變循環傳熱系統，其特徵在於所說機械虹吸熱管迴路是在若干冷液支路(11、12、13)安裝機械虹吸裝置形成多個虹吸迴路。
4.根據權利要求1所說機械虹吸相變循環傳熱系統，其特徵在於所說機械虹吸熱管迴路還安裝除氣缸(16)。
5.根據權利要求1所說機械虹吸相變循環傳熱系統，其特徵在於所述虹吸迴路附設貯液槽旁路(23)並聯於虹吸裝置，旁路(23)安裝貯液槽(21)及控制閥(19)、(24)。
6.根據權利要求1所說機械虹吸相變循環傳熱系統，其特徵在於所述機械虹吸裝置最好採用虹吸泵。
全文摘要
本發明公開了機械虹吸相變循環傳熱系統，系將鍋爐充當熱管蒸發器，將間壁式用熱設備充當熱管冷凝器，用複合介質充當汽液相變傳熱媒體，通過蒸汽管與冷液管互相聯通，且在冷液管上安裝虹吸機形成分離式熱管系統或虹吸增壓鍋爐熱管體系。虹吸效應與增壓輸送使之適用於各種供熱流程而總是按照熱管工況運行，不結垢、不腐蝕、耐低溫、熱效率極高，有望節水100％，節電40％，節燃料30％，無需日常加藥處理排汙水，少排煙氣30％。這是普通鍋爐凝水回收系統不能比拼的。
文檔編號F28D15/02GK101050885SQ20061007426
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月5日 優先權日2006年4月5日
發明者陳烈濤, 陳偉達 申請人:陳偉達