[发明专利]一种相变换热装置有效

专利信息
申请号: 201110097148.8 申请日: 2011-04-18
公开(公告)号: CN102748975A 公开(公告)日: 2012-10-24
发明(设计)人: 刘阳 申请(专利权)人: 北京实力源科技开发有限责任公司
主分类号: F28D20/02 分类号: F28D20/02;F24J2/34
代理公司: 北京亿腾知识产权代理事务所 11309 代理人: 陈霁
地址: 100195 北京*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 相变 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种换热装置。

背景技术

随着太阳能等可再生能源利用在全世界蓬勃发展,太阳能聚热发电(CSP)逐步为人们所认识,在CSP体系中,吸热传热部分具有非常重要的地位。太阳能的集热管技术的换热介质,目前主要采用导热油为传热工质,经导热油换热后驱动常规蒸汽轮机带动发电机组发电。由于目前的导热油工作温度必须控制在400℃以内,超出这一温度将会导致导热油裂解、粘度提高以及传热效率降低等问题,因此限制了太阳能聚热发电的工作温度。同时,导热油使用成本很高,因此迫切需要有新的传热工质取代导热油,以提高工作温度,并降低装置造价和运行成本。目前国际太阳能集热技术的换热介质的替代品有熔融盐类材料,但其结晶点较高,大多在230至260℃左右,因此直接替换仍有诸多困难,当前熔融盐主要用于热储能。

用水直接作为换热介质的直接蒸汽发生(DSG)技术已经试验多年,该技术与蒸汽锅炉受热管道运行原理相似,以水为工质,将低温水自吸热管路一端注入,水在沿管路轴向行进过程中吸热逐渐升温,达到沸点后变为饱和蒸汽,再继续吸热变为过热蒸汽。由于水在受热管内发生沸腾时状态不稳定,存在两相流传输和汽化压力在集热管内不均匀等问题,发生例如水锤、振动、管路材料疲劳破坏现象;另外在饱和蒸汽变为过热蒸汽段,由于蒸汽导热能力差,热吸收能力较弱,容易发生管路过温损毁,并且当管路受热不均匀时会发生严重弯曲,带来其他损失(如真空密封破坏)。因此该技术仍停留在试验阶段,但只要这些问题能够得以解决,DSG技术就成为成本最低、效率最高的环保安全型太阳能热发电关键技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题,提供一种可应用于多领域的相变换热装置。

本发明提供了一种相变换热装置。该相变换热装置包括内管、外管和换热介质;所述内管布置在外管内,内管管壁布置介质通道;所述换热介质以液态从所述内管端部流经整个内管,同时穿过内管的管壁介质通道进入内管和外管之间的空间,接收外管壁获得的热源,所述换热介质相变成气态蒸汽后自外管端部输送至所述相变换热装置的外部。

优选地,所述内管长度为外管长度的50%-100%。

优选地,所述介质通道为通孔、喷嘴或渗透材料。

优选地,所述内管的通孔方向与管截面半径方向形成夹角。

优选地,所述内管的通孔方向与所述蒸汽运行的方向相反且形成夹角。

优选地,所述内管内布置有第三管,所述换热介质从第三管中注入所述相变换热装置。

优选地,所述外管包括第四管,所述内管与外管之间同轴布置一个或多个沿轴向排列的第四管,且内管与所述第四管之间间隔一定距离。

优选地,所述内管、外管、第三管和第四管的所选材料为金属、陶瓷或玻璃材料。

优选地,所述换热介质为水或导热油或导热姆。

本发明提供了一种相变换热装置的应用,即所述相变换热装置应用于太阳能热利用领域及锅炉加热领域。

本发明的相变换热装置可以在沿管路轴向分布的多个位置点同时向受热空间内注入换热介质,使每个位置的注入换热介质质量相对很少,能够在整个相变换热装置的轴向上基本同时获得迅速的升温相变,从而克服传统的换热介质直接在受热管一端注入,在受热管内沿轴向运动过程中逐渐受热升温,发生局部突然沸腾的不稳定状态、受热管轴向上吸热能力不均匀、汽化后的受热管段圆周上的温度不均匀等现象,以及由此引起在轴向上发生的两相流变换和汽化压力的轴向非均匀带来的如水锤、振动现象和管路疲劳损坏,以及局部管温过高烧坏、管路弯曲等问题。并且使热吸收效率更高。

附图说明

图1是本发明的相变换热装置结构示意图。

图2是本发明的相变换热装置结构的金属内管通孔布置示意图。

图3是本发明的相变换热装置整体结构第一实施例示意图。

图4是本发明的相变换热装置整体结构第二实施例示意图。

图5是本发明的相变换热装置应用于太阳能领域的第三实施例示意图及局部放大图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方案进行详细的说明。

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