[发明专利]热能再生设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能再生设备，更具体地讲，涉及一种由脉动热管构成的热能再生设备。

背景技术

在工业生产和民用的加热炉中，通常排放出大量的高温废气、废水。这些高温废气废水所散失的热量占总能耗的很大一部分，例如，在玻璃工业熔窑中，排烟所散失的热量约占总能耗的1/3。这种高温废气废水的排放，不仅是一种能源的浪费，而且造成环境的污染。

为了对废水废气进行余热回收，提出了很多余热回收方法和设备。目前，应用较广的是将热管换热器用作热能再生设备。热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝(轧)翅片管经清洗并抽成高真空后注入液态工质而成。热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借毛细力和重力的作用回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。将热管元件按一定行列间距布置，成束装在框架的壳体内，用中间隔板将热管的加热段和散热段隔开，构成热管换热器。

然而，传统热管式热能再生设备具有如下缺点：(1)热管制造工艺复杂，成本高，单位传热效能相对较低。对于普通钢水热管还有因析氢现象而导致的工作寿命降低；而对于铜水热管，制造成本更高、结构强度变低，因此不能适应高温废热的回收。(2)翅片结构制造复杂，成本高。翅片诱导的边界层厚，流速低，降低了有效传热系数，并造成积灰问题，从而增加了系统维护周期和成本。(3)单一整体系统且无模块化设计，使用同一类热管作为传热部件。其导致热管在热气来流和去流方向受热不均衡，热回收再生效率较低。其中，来流方向上的热管难以充分发挥在高温下传热效能，去流方向上需考虑尺寸的限制而减少对热能的回收率。系统故障的检测、维修和热管元件的更换也因此更为复杂。

因此，需要提供一种工作稳定、制造成本低、工艺简单的热能再生设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉动热管式热能再生设备、脉动热管模块以及一种余热回收系统，以解决现有技术中的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种热能再生设备，包括主体、高温流体通道和低温流体通道。所述主体包括箱体和平行安装在箱体中的多个脉动热管模块，所述脉动热管模块包括高温工作区和低温工作区；所述高温流体通道连接到箱体上，以使流入的高温流体流经脉动热管模块的高温工作区；所述低温流体通道连接到箱体上，以使流入的低温流体流经脉动热管模块的低温工作区。

其中，脉动热管模块可包括：脉动热管，由多个U形金属管串联而成；固定夹板，分别安装在脉动热管的两端，用于将脉动热管固定在箱体中；分隔件，安装在脉动热管的中部，用于使高温流体和低温流体隔开。

根据本发明的一方面，所述热能再生设备还可包括安装在箱体内壁上的绝热材料。

其中，多个脉动热管模块可被分为至少两组，每组脉动热管模块的脉动热管中充注不同的工质。所述工质可以是水、水银或金属钠等热管常用工质。

根据本发明的另一方面，还提供了一种脉动热管模块，一种脉动热管模块，包括脉动热管和分隔件，所述脉动热管由多个U形金属管串联而成，并且金属管内充注有工质，该脉动热管模块分为高温工作区和低温工作区，所述分隔件设置在脉动热管模块的高温工作区和低温工作区之间。

根据本发明的另一方面，所述脉动热管模块还包括顶部绝热安装板，该顶部绝热安装板平行于U形金属管，安装在脉动热管的顶部，包括外层的包板和包板内侧的绝热材料；固定夹板，分别安装在脉动热管的两端，用于固定脉动热管；

附图说明

通过下面结合附图对本发明实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是脉动热管的工作原理图；

图2脉动热管、普通热管和金属棒的传热效果比较图；

图3是根据本发明实施例的脉动热管式热能再生设备的结构图；

图4是图3中热能再生设备中的脉动热管模块的结构图；

图5是根据本发明实施例的热能再生设备的正视剖面图；

图6是根据本发明实施例的热能再生设备的侧视剖面图；

图7是示出不同脉动热管充液在各温度端的传热性能的曲线图；

图8是示出脉动热管加工中弯曲部分连接工艺的示出；

图9是根据本发明实施例的热能再生设备的应用示意图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

本发明提供了一种脉动热管式热能再生设备。在描述本发明实施例的热能再生设备之前，先在下面介绍一下脉动热管的工作原理以及特点。