[发明专利]一种流体之间进行热量交换的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体之间进行热量交换的方法和装置，属热交换设备和方法。

背景技术

在日常生活和工业生产各领域，经常需要进行流体之间的热量交换，这些交换通常发生在液体与液体之间，气体与气体之间，气体与液体之间，主要的交换形式包括蒸发、冷凝、加热、冷却等，如中央空调的冷却，水蒸汽的蒸发、冷凝，化工过程的热交换等。

常用的热量交换手段有管式换热、板式换热、喷淋换热等，在各行业中应用极为广泛，但是普遍存在换热效率低，设备结构复杂、体积大等缺陷，尤其是换热效率低，热量利用不充分，造成大量浪费，每年因此损失的能源十分惊人。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种流体之间进行热量交换的方法和装置，可以有效地提高能源利用效率。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种流体之间进行热量交换的装置，其特征是：包括两个管径大小不同的大直径管道和小直径管道，小直径管道套装在大直径管道内，小直径管道采用导热性能良好的金属材料制成，在小直径管道内和两个管道的间隙中充填有可以使流体通过且导热性能良好的金属丝传热体。

一种流体之间进行热量交换的方法，在上述的热量交换装置中进行；两种流体在大直径管道和小直径管道内分别流动，流动方向相反，当两种流体具有温度差时，热量便通过金属丝传热体和小直径管道的表面由高温流体向低温流体传导，实现热量交换。

本发明的有益效果是：结构简单，换热效率大幅度提高，可以有效地提高能源利用效率。

附图说明

以下将结合附图和实施例对本发明的装置和方法作进一步详细描述。

图1是本发明原理示意图。

图2是图1的横向剖面图。

图3是本发明的一个实施例示意图。

图中：1、大直径管道，2、小直径管道，3金属丝传热体。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本装置中，大直径管道1、小直径管道2均采用截面是圆形的管道；大直径管道1和小直径管道2同轴心安装。也可以采用矩形截面管道。或者说大直径管道1套装在小直径管道2的外部。小直径管道2采用导热性能良好的金属管，两种液体在大直径管道1和小直径管道2内分别流动，方向相反，如箭头所示。当两种流体具有温度差时，热量便通过小直径管道2的表面由高温流体向低温流体传导，实现热量交换。如果大直径管道1和小直径管道2具有足够的长度，能够实现充分的热量交换。

为提高换热效率：在两个管道的间隙中和小直径管道2中均填放有由导热性能良好的金属细丝缠绕制成的金属丝传热体3，流体在流动过程中必须穿越金属丝传热体3，并且金属丝传热体3与小直径管道2表面接触充分。当两种温度不同、流动方向相反的流体在两个管道的间隙中和小直径管道2中分别流动时，高温流体所携带的热量的一部分通过小直径管道2表面，直接被小直径管道2吸收，高温流体所携带的另一部分热量则在高温流体穿越金属丝传热体3的过程中被金属丝传热体3吸收，并传给小直径管道2。由于金属丝传热体3的表面远大于小直径管道2的表面，并且由于金属丝传热体3的热传导能力远高于流体介质，使得小直径管道2获得了更多的热量。

当小直径管道2获得了更多的热量后，一部分通过小直径管道2的表面向低温流体传导，另一部分热量则传导给金属丝传热体3，由金属丝传热体3进一步向低温流体传导。这样由于金属丝传热体3的参与，大大加速了两种流体的热量交换过程的进行。

由于金属丝传热体3是由导热性能良好的金属细丝缠绕制成的，内部存在非常多的空隙，这些空隙为流体通过了通道，并且流体在这些空隙间绕行的过程也进一步加强了换热效果。

下面以气体热交换为例对本发明进一步说明。

如图1和图2所示，大直径管道1按箭头方向流动常温空气，小直径管道2按箭头方向流动高温烟气。在两种气体相向流动的过程中，由于存在温差，高温烟气中携带的热量一部分直接传导到小直径管道2，另一部分首先由金属丝传热体3吸收，然后再传导到小直径管道2，高温烟气失去热量后温度降低。小直径管道2获得热量后，一部分直接加热大直径管道1中的冷空气，另一部分加热金属丝传热体3，由金属丝传热体3加热大直径管道1中的空气，常温空气得到热量后温度升高。交换结束后，小直径管道2中的高温烟气得到冷却，大直径管道1中的常温空气得到加热，高温烟气中携带的热量被交换到空气中，以便热能回用。

在热交换过程中，金属丝传热体3始终保持与小直径管道2表面良好的接触。

金属丝传热体3可以不规则缠绕。