[发明专利]用于在与自然对流方向相反的方向中自动传热的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在与自然对流方向相反的方向中自动传热的方法和装置。该方法及该装置可在各种经济部门中用于加热位于热源下方的设施，例如，用于将热量自太阳能集热器传递给位于下方的水箱，用于在高输出量时加热在地下储气槽中的液化石油气（丙烷-丁烷），用以加热在高速公路、机场跑道以及车库的车道下的地面，用于温室或温床中以及用于自烟囱气体回收的废热的传递等等。

背景技术

专利PL192167的描述公开了一种用于在与自然对流方向相反的方向中的热传递的方法及装置。根据专利PL192167的方法在于在周期操作的循环回路中使用气液溶液（例如，二氧化碳水溶液）作为传热剂的技术。该循环回路并非完全由液体填充。气体饱和的液体传热剂在该回路的下降分支的上部部分中被加热。所溶解的气体自该溶液释出，且其压力将经稀释的热的传热剂推动向下通过下降分支。在该回路的底部部分，该传热剂被冷却且随后流入上升分支中。因此，该液体的液位在上升分支中上升；在冷且经稀释的容器上方的气体体积降低且该气体溶解于其中。

当在冷分支与热分支之间达到某个压力差及液位差时，在该回路的上部部分中的通路被打开，且气体自该热下降分支通过该通路流向该冷上升分支的上部部分。同时，多余的变浓的冷却溶液借由重力而自冷上升分支经由中间通道向下流向热下降分支的上部部分。在该回路的上部部分中的通路接着关闭且重复该周期。

根据专利PL192167的装置由具有如下两个分支的封闭循环回路构成：上升分支和下降分支；质量交换器，该质量交换器经设计以溶解位于该上升分支的上部部分中的气体；以及气体容器，该气体容器具有连接至该质量交换器的挠性壁。下降分支的上部部分合并有加热器且冷却器被置于该回路的底部部分中。此外，该循环回路具备中间通道，该中间通道用于将该上部下降部分与该上部上升部分连接，其中该通道的入口被置于液体液位下方。另外，该循环回路包含液体密封类型的控制阀，控制阀位于下降分支的上部部分；同时液体密封件的通路管连接至上升分支的上部部分。液体密封件取决于这里的两个分支之间的压力差（因而还取决于在这两个分支中的液体液位差）而自动打开和关闭。为了在该回路中实现传热剂的单向流动（也就是自热下降分支经由冷却器流向冷上升分支，以及自冷上升分支的上部部分经由中间通道流向热下降分支的上部部分），将止回阀装设于流动路径上。

发明内容

根据本发明，在与自然对流的流动方向相反的方向中的热传递的方法在于引入额外的泵送物质到受热区域。该泵送物质不能溶解于传热剂中且其沸腾温度低于传热剂的沸腾温度。传热剂被加热，泵送物质蒸发且该泵送物质的蒸汽压力用以驱使热的传热剂沿着循环回路的分支流动。接着，该泵送物质的废弃蒸汽自热下降分支的上部部分转移至具有较低温度的区域，在该区域中该蒸汽发生冷凝。随后将所获得的冷凝物重新引入至受热区域。该泵送物质的量不小于用以填充该循环回路的未由带有自身蒸汽的液体传热剂所占据的剩余体积以及用以填充自冷凝区域通向蒸发区域的冷凝物排放路径所必需的量。该泵送物质的密度优选地小于传热剂的密度。

根据本发明，将用于在与自然对流方向相反的方向中的热传递装置设计成合并有如下两个分支的封闭流动环路：热下降分支和冷上升分支，其中两个分支经由位于该回路的底部部分中的冷却器互相连接，同时在上部部分中这两个分支终止于两个容器：热流体容器和冷流体容器。该装置还具有控制阀及中间通道，控制阀为液体密封类型，其具有用于连接上面提到的容器的蒸汽区域的通路管，中间通道用于将传热剂自冷流体容器排放至热流体容器。该装置还具有用于确保在该回路的分支中及在中间通道中液体单向流动的止回阀。该装置的特征在于其设计包括用于该泵送物质的蒸汽冷凝技术手段以及用于将冷凝物自冷凝区域向下排放至蒸发区域的技术手段。

根据本发明，该装置的特征在于用于该泵送物质的蒸汽冷凝手段为储存于冷流体容器中的冷的传热剂，且该泵送物质的蒸汽借由与该传热剂直接接触而冷凝。

根据本发明，用于将泵送物质的冷凝物排放至蒸发区域的手段为中间通道，中间通道在其入口处具有套筒伸缩管，该管经固定以使得其具有在中间通道内部进行不受限制的垂直运动的可能性，而该管的入口位于中间通道外部且借助于浮子而刚好保持处于冷流体容器的液面下方。