專利名稱：熱媒相變的循環(huán)傳熱方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及到一種熱能的傳輸技術(shù)，特別是涉及通過熱媒的相變將熱能循環(huán)傳輸?shù)姆椒捌溲b置。
背景技術(shù)：
眾所周知，在熱能供給系統(tǒng)中，需要如容積式水加熱器、快速水加熱器、燃氣加熱器、電水加熱器以及太陽能水加熱器等加熱設備對液體進行加熱。上述的加熱設備都是利用水受熱后的密度變化實現(xiàn)對流換熱，而這種對流換熱存在著熱交換對流速度低、循環(huán)速度慢等缺陷。因此當用于大流量供熱時，就必須通過增加換熱面積來達到使用要求，這勢必要求一個龐大的加熱設備。再則上述加熱設備以及換熱方法是直接對液體加熱并對液體進行傳輸，由于液體的流動阻力大，循環(huán)速度慢，當需要遠距離傳輸熱能時，必需增設外部動力，通過外部動力來實現(xiàn)熱能的強制循環(huán)，但隨之需配套一系列的控制系統(tǒng)，這樣既增加了熱能供給系統(tǒng)的復雜性，同時也增加了制造成本和使用成本，給熱能供給系統(tǒng)的維護帶來不便，降低了供熱系統(tǒng)的可靠性。此外，供熱系統(tǒng)中的熱能傳輸都是以液相流體作為傳熱媒介進行輸送和循環(huán)，由于液體的流動阻力大，因此在傳熱系統(tǒng)的布置過程中，通過減少彎管來降低液體的流動阻力和損失，施工操作受到較大的制約，增加了施工的復雜性。再則，是對管內(nèi)的液體加熱、傳輸以及使用，不是作為循環(huán)的熱媒，當直接加熱水時，因各地區(qū)的水質(zhì)不同，會隨著水溫的升高，使水中的鈣、鎂、鹽類溶解度降低，易形成水垢而沉積在輸送管上，降低熱能的導熱系數(shù)和傳輸能力，影響傳熱效率，同時也加速了輸送管道的腐蝕，縮短使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無外加動力實現(xiàn)大流量、遠距離傳熱，傳熱系統(tǒng)簡單，成本低，熱效率穩(wěn)定的熱媒相變的循環(huán)傳熱方法及其裝置。
本發(fā)明為達到上述目的的技術(shù)方案是一種熱媒相變的循環(huán)傳熱方法，其特征在于
(1)、將液相熱媒置于相通的存液管和蒸發(fā)管內(nèi)；(2)、加熱蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒，致使液相熱媒的溫度等于或大于汽化溫度，蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒相變成氣相熱媒而向上蒸發(fā)，使存液管內(nèi)的液相熱媒與蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒存在相變溫度差；(3)、存液管內(nèi)的液相熱媒進入蒸發(fā)管內(nèi)以補充蒸發(fā)的液相熱媒量；(4)、相變成蒸汽的氣相熱媒進入換熱器的冷凝管，放熱冷凝相變成液相熱媒在其重力作用下自動流入下部的存液管內(nèi)，冷凝管內(nèi)向下流動的液相熱媒產(chǎn)生的勢能作為熱媒的循環(huán)動力，使熱媒在集熱管、冷凝管和蒸發(fā)管之間進行相變循環(huán)傳熱。
本發(fā)明的熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，包括集熱器和換熱器，其特征在于所述的集熱器由蒸發(fā)管和存液管構(gòu)成，該存液管與蒸發(fā)管相通，冷凝管位于蒸發(fā)管的上部，蒸發(fā)管上部的出口通過管路接入換熱器的冷凝管內(nèi)，換熱器的冷凝管的出口通過管路與存液管的進口相連接。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后的優(yōu)點在于1、熱交換速度快。本發(fā)明利用熱媒在不同溫度時相變而實現(xiàn)熱能的輸送，當液相熱媒加熱相變成氣相熱媒時，因氣態(tài)熱媒在傳輸過程中的阻力較小、流動快，能大幅度地提高傳熱速度，熱媒循環(huán)速度快，所以換熱效率高，因此在配套較小體積的加熱設備下，可實現(xiàn)在大流量和需要遠距離傳輸熱能的場所。另外，也因氣態(tài)熱媒在傳輸過程中的阻力較小，能量損失小，因此在管道的布置過程中，可根據(jù)施工要求而布置，管道布置靈活、方便，提高了施工效率。
2、無外加動力實現(xiàn)傳輸循環(huán)。本發(fā)明通過冷凝管內(nèi)的液相熱媒在其重力作用下自動向下流動所產(chǎn)生的勢能作為熱媒的循環(huán)動力，傳輸熱能的熱媒無需外加動力就能實現(xiàn)循環(huán)，不僅滿足了實用要求，而且簡化供熱系統(tǒng)，提高了供熱系統(tǒng)工作的可靠性。
3、供熱系統(tǒng)使用壽命長。本發(fā)明供熱系統(tǒng)中的熱能傳輸是通過傳熱媒介進行輸送和循環(huán)，由于輸送管內(nèi)是熱媒是循環(huán)使用，有效地減少了輸送管內(nèi)的水垢，熱效率較為穩(wěn)定，同時也減緩了輸送管道的腐蝕現(xiàn)象，延長使用壽命。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的詳細描述。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
其中1-存液管；2-隔熱層；3-熱媒；4-蒸發(fā)管；5-冷凝管；6-換熱器。
具體實施例方式
本發(fā)明的熱媒相變的循環(huán)傳熱方法，(1)、將液相熱媒置于相通存液管和蒸發(fā)管內(nèi)；(2)、加熱蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒，致使液相熱媒的溫度等于或大于汽化溫度，蒸發(fā)管上部的液相熱媒相變成氣相熱媒而蒸發(fā)，使存液管內(nèi)的液相熱媒與蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒存在相變溫度差；(3)、存液管內(nèi)的液相熱媒進入蒸發(fā)管內(nèi)以補充蒸發(fā)的液相熱媒量；相變成蒸汽的氣相熱媒進入換熱器的冷凝管，放熱冷凝相變成的液相熱媒在其重力作用下自動流入下部的存液管內(nèi)，冷凝管內(nèi)向下流動的液相熱媒所產(chǎn)生的勢能作為熱媒的循環(huán)動力，使熱媒在集熱管、冷凝管和蒸發(fā)管之間進行相變循環(huán)傳熱。
在上述的第二步中，可同時對蒸發(fā)管和存液管內(nèi)的液相熱媒進行加熱，由于蒸發(fā)管的導熱系數(shù)大于存液管的導熱系數(shù)，使蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒與存液管內(nèi)的液相熱媒產(chǎn)生溫度差。
在上述的第二步中，也能單獨對蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒進行加熱，使蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒與存液管內(nèi)的液相熱媒產(chǎn)生溫度差。
本發(fā)明的熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，包括集熱器和換熱器6，本發(fā)明的集熱器由蒸發(fā)管4和存液管1構(gòu)成，該存液管1與蒸發(fā)管4相通，冷凝管5位于蒸發(fā)管4的上部，冷凝管5內(nèi)的液相熱媒3在其重力作用下自然下落進入存液管1內(nèi)，而自然下落的液相熱媒3產(chǎn)生的勢能作為熱媒傳輸?shù)难h(huán)動力，實現(xiàn)無外加動力而能遠距離傳輸，蒸發(fā)管4與換熱器6的冷凝管5連接相通，換熱器6內(nèi)的冷凝管5與存液管1連接相通，熱媒在蒸發(fā)管4、冷凝器5以及存液管1內(nèi)進行相變循環(huán)傳熱，本發(fā)明的熱媒可采用水、液胺、乙二醇、甲醇或氟里昂等。
見圖1所示的一種熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，集熱器由蒸發(fā)管4和存液管1構(gòu)成，存液管1置于蒸發(fā)管4內(nèi)，存液管1的表面涂有隔熱層2，或存液管1是由具有隔熱性能的管材制成，使蒸發(fā)管4的導熱系數(shù)大于存液管1的導熱系數(shù)，存液管1的底部與蒸發(fā)管4相通，本發(fā)明的蒸發(fā)管4可采用導熱金屬管，當把蒸發(fā)管4和存液管1同時置于太陽能真空管內(nèi)或其它加熱裝置內(nèi)，同時對蒸發(fā)管4和存液管1內(nèi)的液相熱媒加熱，由于蒸發(fā)管4的導熱系數(shù)與存液管1的導熱系數(shù)不同，使蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3與存液管1內(nèi)的液相熱媒3產(chǎn)生一定的溫度差。當蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3相變成氣相熱媒時就會向上蒸發(fā)，送到換熱器6內(nèi)的冷凝管5內(nèi)，冷凝管5內(nèi)的氣相熱媒3放熱與換熱器6內(nèi)的低溫水進行換熱，而再次相變成液相熱媒作為循環(huán)動力進入存液管1內(nèi)，補充蒸發(fā)管4蒸發(fā)損失的液量，以此進行相變循環(huán)傳熱。本發(fā)明由于將存液管1設置在蒸發(fā)管4內(nèi)，一方面可減小加熱裝置的體積，另一方面由于能對存液管1內(nèi)的液相熱媒3進行預加熱，可充分利用熱量，迅速實現(xiàn)熱能的傳輸循環(huán)。
見圖2所示是本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)的熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，集熱器由蒸發(fā)管4和存液管1構(gòu)成，存液管1與蒸發(fā)管4相通并呈U形，存液管1的管壁上涂有隔熱層2或包裹有隔熱層，因此可將蒸發(fā)管4和存液管1置于太陽能真空管內(nèi)或其它加熱裝置中，同時對蒸發(fā)管4和存液管1內(nèi)的液相熱媒3加熱，由于蒸發(fā)管4的導熱系數(shù)大于存液管1的導熱系數(shù)，使蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3與存液管1內(nèi)的液相熱媒3產(chǎn)生溫度差，當蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3相變成氣相熱媒時就會向上蒸發(fā)，送到換熱器6內(nèi)的冷凝管5內(nèi)，使冷凝管5內(nèi)的氣相熱媒3放熱與換熱器6內(nèi)的低溫水進行換熱，再次相變成液相熱媒進入存液管1，不僅補充蒸發(fā)管4所蒸發(fā)損失的液量，使熱媒以此進行循環(huán)傳熱。
見圖3本發(fā)明再一種結(jié)構(gòu)的熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，存液管1和與蒸發(fā)管4相通并呈U形，只把蒸發(fā)管4置于太陽能真空管內(nèi)或其它的加熱裝置中，對蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3加熱，由于蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3溫度大于存液管1內(nèi)的液相熱媒3溫度，使蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3與存液管1內(nèi)的液相熱媒3產(chǎn)生溫度差，當蒸發(fā)管4內(nèi)的液相熱媒3相變成氣相熱媒就會向上蒸發(fā)，送到換熱器6內(nèi)的冷凝管5內(nèi)，使冷凝管5內(nèi)的氣相熱媒3放熱與換熱器6內(nèi)的水進行換熱，再次相變成液相熱媒進入存液管1內(nèi)，補充蒸發(fā)管4所蒸發(fā)損失的液量，使熱媒循環(huán)傳熱。
權(quán)利要求
1.一種熱媒相變的循環(huán)傳熱方法，其特征在于(1)、將液相熱媒置于相通的存液管和蒸發(fā)管內(nèi)；(2)、加熱蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒，致使液相熱媒的溫度等于或大于汽化溫度，蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒相變成氣相熱媒而向上蒸發(fā)，使存液管內(nèi)的液相熱媒與蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒存在相變溫度差；(3)、存液管內(nèi)的液相熱媒進入蒸發(fā)管內(nèi)以補充蒸發(fā)的液相熱媒量；(4)、相變成蒸汽的氣相熱媒進入換熱器的冷凝管，放熱冷凝相變成液相熱媒在其重力作用下自動流入下部的存液管內(nèi)，冷凝管內(nèi)向下流動的液相熱媒產(chǎn)生的勢能作為熱媒的循環(huán)動力，使熱媒在集熱管、冷凝管和蒸發(fā)管之間進行相變循環(huán)傳熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱媒相變的循環(huán)傳熱方法，其特征在于其中在(2)中，同時加熱蒸發(fā)管和存液管內(nèi)的液相熱媒，且蒸發(fā)管的導熱系數(shù)大于存液管的導熱系數(shù)，蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒與存液管內(nèi)的液相熱媒產(chǎn)生溫度差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱媒相變的循環(huán)傳熱方法，其特征在于其中在(2)中，單獨加熱蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒，使蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒與存液管內(nèi)的液相熱媒產(chǎn)生溫度差。
4.一種熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，包括集熱器和換熱器，其特征在于所述的集熱器由蒸發(fā)管和存液管構(gòu)成，該存液管與蒸發(fā)管相通，蒸發(fā)管與換熱器內(nèi)的冷凝管連接相通，且冷凝管位于蒸發(fā)管的上部，冷凝管與存液管連接相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，其特征在于所述的存液管置于蒸發(fā)管內(nèi)，存液管的底部與蒸發(fā)管相通，且存液管的表面涂有隔熱層，或存液管自身具有隔熱性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，其特征在于所述的存液管和與蒸發(fā)管相通并呈U形，存液管的管壁上涂有隔熱層或包裹有隔熱層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱媒相變的循環(huán)傳熱裝置，其特征在于所述的存液管與蒸發(fā)管相通并呈U形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱媒相變的循環(huán)傳熱方法，(1)將液相熱媒置于相通的存液管和蒸發(fā)管內(nèi)；(2)加熱蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒，致使液相熱媒的溫度等于或大于汽化溫度，蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒相變成氣相熱媒而向上蒸發(fā)，存液管內(nèi)的液相熱媒與蒸發(fā)管內(nèi)的液相熱媒存在相變溫度差；(3)存液管內(nèi)的液相熱媒進入蒸發(fā)管內(nèi)以補充蒸發(fā)的液相熱媒量；(4)相變成蒸汽的氣相熱媒進入換熱器的冷凝管，放熱冷凝相變成的液相熱媒在其重力作用下自動流入下部的存液管內(nèi)，該向下流動的液相熱媒產(chǎn)生的勢能作為熱媒的循環(huán)動力，使熱媒在集熱管、冷凝管和蒸發(fā)管之間進行相變循環(huán)傳熱。本發(fā)明具有無外加動力實現(xiàn)大流量、遠距離傳熱，傳熱系統(tǒng)簡單，成本低，熱效率穩(wěn)定的特點。
文檔編號F28D15/02GK1811326SQ20061003834
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者楊家華, 王偉強 申請人:楊家華