一種反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)，包括熱功轉(zhuǎn)換裝置、分流筒、換熱器、汽包、銅管及合并筒，熱功轉(zhuǎn)換裝置由渦輪機(jī)和壓氣機(jī)同軸固裝構(gòu)成，在渦輪機(jī)的出口依次連接分流筒、換熱器、汽包、銅管及合并筒，合并筒與渦輪機(jī)的進(jìn)口連通，在壓氣機(jī)的出口連接一導(dǎo)風(fēng)管，該導(dǎo)風(fēng)管的出風(fēng)口正對換熱器，所述銅管為兩排，在兩排銅管之間由下到上依次嵌裝主熱源及過熱熱源，在銅管內(nèi)注入有工質(zhì)。本系統(tǒng)利用渦輪機(jī)與壓氣機(jī)同軸的結(jié)構(gòu)特性，完成熱變功的過程，把不能直接利用的熱量通過在渦輪機(jī)中熱變功，渦輪機(jī)與壓氣機(jī)的機(jī)械傳遞，使其轉(zhuǎn)化為可利用的功，并將這些功反饋于熱源的散熱。
【專利說明】一種反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于余熱利用領(lǐng)域和散熱領(lǐng)域，尤其是一種反饋型的余熱利用散熱系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多 余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余 熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。隨著節(jié)約資源、綠 色環(huán)保宣傳力度得逐漸增強(qiáng)，余熱利用問題也逐漸被人們重視并處在積極的解決當(dāng)中。如 何在解決余熱利用問題的同時(shí)解決散熱的問題，這正是本實(shí)用新型研究的意義。
[0003] 通過檢索，發(fā)現(xiàn)如下兩篇相關(guān)專利文獻(xiàn)：
[0004] 1、高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置（CN103527275A)，所述動力裝置是一個(gè)帶余 熱氣體進(jìn)口的主換熱器通過管道分別串連接回?zé)崞骱碗x心式壓氣機(jī)，并串連接高壓渦輪和 帶動力輸出軸的動力渦輪，在動力渦輪上設(shè)有管道與回?zé)崞飨噙B，高壓渦輪傳動軸與離心 式壓氣機(jī)相連，使用時(shí)，主換熱器與余熱氣體管相連接，離心式壓氣機(jī)將常溫空氣輸入，經(jīng) 主換熱器通過換熱后的空氣驅(qū)動高壓渦輪并驅(qū)動動力渦輪輸出動力供使用，同時(shí)，高壓渦 輪帶動離心式壓氣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005] 2、煙氣余熱利用系統(tǒng)（CN101900417A)，采用了化學(xué)工質(zhì)作為傳熱介質(zhì)，利用化學(xué) 工質(zhì)低沸點(diǎn)吸熱的特點(diǎn)，加快了熱循環(huán)和余熱利用的效率，同時(shí)，化學(xué)工質(zhì)的濃度可調(diào)整， 通過調(diào)整化學(xué)工質(zhì)濃度來調(diào)整工質(zhì)沸點(diǎn)，從而適應(yīng)余熱的不同參數(shù)，該煙氣余熱利用系統(tǒng) 的換熱沸騰裝置的布置范圍廣，既可安裝于水平煙道，也可安裝于與地面傾角大于15°的 煙道上，包括了垂直煙道和彎頭處。
[0006] 通過比較，上述專利與本專利申請?jiān)诮Y(jié)構(gòu)上有本質(zhì)的不同。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種能對散失的熱量進(jìn)行 回收利用、并最終反饋增強(qiáng)其散熱的余熱利用散熱系統(tǒng)。
[0008] 本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)，包括熱功轉(zhuǎn)換裝置、分流筒、換熱器、汽包、銅管 及合并筒，熱功轉(zhuǎn)換裝置由渦輪機(jī)和壓氣機(jī)同軸固裝構(gòu)成，在渦輪機(jī)的出口依次連接分流 筒、換熱器、汽包、銅管及合并筒，合并筒與渦輪機(jī)的進(jìn)口連通，在壓氣機(jī)的出口連接一導(dǎo)風(fēng) 管，該導(dǎo)風(fēng)管的出風(fēng)口正對換熱器，所述銅管為兩排，在兩排銅管之間由下到上依次嵌裝 主熱源及過熱熱源，在銅管內(nèi)注入有工質(zhì)。
[0010] 而且，在渦輪機(jī)和壓氣機(jī)的內(nèi)部分別同軸嵌裝渦輪機(jī)葉輪及壓氣機(jī)葉輪，兩葉輪 通過連接軸同軸連接。
[0011] 而且，所述的換熱器由冷凝管及翅片構(gòu)成，冷凝管均布間隔排布在分流筒與汽包 之間，沿冷凝管的軸向均布間隔安裝翅片，所述翅片將每一冷凝管連接在一起。
[0012] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0013] 1、本系統(tǒng)利用渦輪機(jī)與壓氣機(jī)同軸的結(jié)構(gòu)特性，完成熱變功的過程，把不能直接 利用的熱量通過在渦輪機(jī)中熱變功，渦輪機(jī)與壓氣機(jī)的機(jī)械傳遞，使其轉(zhuǎn)化為可利用的功， 并將這些功反饋于熱源的散熱。
[0014] 2、本系統(tǒng)在熱源的兩側(cè)均布間隔并排安裝銅管，銅管的散熱性能好，能夠使熱源 的熱量充分有效的傳遞到銅管的工質(zhì)中。
[0015] 3、本系統(tǒng)在每一銅管的內(nèi)部注入沸點(diǎn)合適的工質(zhì)，該工質(zhì)初態(tài)為液體，經(jīng)加熱后 蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，在這個(gè)過程中，工質(zhì)蒸發(fā)會帶走大量的熱量，達(dá)到熱源散熱的目的，而工質(zhì) 經(jīng)過渦輪機(jī)做功后進(jìn)入換熱器中被冷卻，凝結(jié)形成液體，再進(jìn)入到銅管內(nèi)重新被利用，形成 工質(zhì)的內(nèi)循環(huán)。
[0016] 4、本系統(tǒng)在冷凝管上沿軸向均布間隔固裝多個(gè)翅片，使冷凝管的換熱面積大大增 大，提1? 了熱受換的效率。
[0017] 5、本系統(tǒng)通過壓氣機(jī)吸入外界空氣，外界空氣通過管道進(jìn)入換熱器中，為裝置提 供冷介質(zhì)，這個(gè)過程不需要外界推力，壓氣機(jī)的能量來源于工質(zhì)，而工質(zhì)的能量來源于熱 源，在這一循環(huán)中，熱源的熱量得到利用并最后作用于工質(zhì)的冷卻，相對于間接作用于熱源 的散熱問題，形成一種反饋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的主視圖；
[0019] 圖2為圖1的右視圖；
[0020] 圖3為圖1的后視圖；
[0021] 圖4為本實(shí)用新型熱功轉(zhuǎn)換裝置的工作原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0023] -種反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)，包括熱功轉(zhuǎn)換裝置1、分流筒11、換熱器9、汽包 8、銅管6及合并筒4,熱功轉(zhuǎn)換裝置由渦輪機(jī)13和壓氣機(jī)12同軸固裝構(gòu)成，在渦輪機(jī)的出 口依次連接分流筒、換熱器、汽包、銅管及合并筒，合并筒與渦輪機(jī)的進(jìn)口 2連通，使之形成 一閉合的回路。在壓氣機(jī)的出口 3連接一導(dǎo)風(fēng)管10,該導(dǎo)風(fēng)管的出風(fēng)口正對換熱器。
[0024] 所述銅管為兩排，每一銅管的上端均與合并筒連接，每一銅管的下端均與汽包連 接，在兩排銅管之間由下到上依次嵌裝主熱源7及過熱熱源5。
[0025] 在渦輪機(jī)和壓氣機(jī)的內(nèi)部分別同軸嵌裝渦輪機(jī)葉輪16及壓氣機(jī)葉輪18,兩葉輪 通過連接軸17同軸連接。
[0026] 所述的換熱器由冷凝管及翅片構(gòu)成，冷凝管均布間隔排布在分流筒與汽包之間， 沿冷凝管的軸向均布間隔安裝翅片，所述翅片將每一冷凝管連接在一起。
[0027] 本實(shí)用新型的工作原理是：
[0028] 在每一銅管的內(nèi)部注入沸點(diǎn)合適的工質(zhì)，主熱源及過熱熱源通過熱傳導(dǎo)將熱量傳 向銅管內(nèi)的工質(zhì)，使工質(zhì)受熱蒸發(fā)形成蒸汽15,蒸汽通過合并筒整合集中為一束汽流進(jìn)入 渦輪機(jī)，在渦輪機(jī)中做功，再從渦輪機(jī)的出口進(jìn)入分流筒，分流筒起到分流的作用，將渦輪 機(jī)出口的氣流分為均勻的五股進(jìn)入冷凝管中進(jìn)行散熱。蒸汽經(jīng)冷卻后進(jìn)入汽包，汽包起儲 存工質(zhì)、防止蒸干和保證工質(zhì)在熱源處液面略高于發(fā)熱板的作用。
[0029] 在蒸汽的作用下，渦輪機(jī)內(nèi)的葉輪開始轉(zhuǎn)動，從而帶動壓氣機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動，壓氣機(jī) 葉輪的轉(zhuǎn)動會將外界空氣14吸入，經(jīng)導(dǎo)風(fēng)管直吹換熱器，與做完功的蒸汽進(jìn)行熱交換，冷 卻蒸汽，蒸汽冷凝后進(jìn)入到汽包中儲存，等待熱源再一次加熱，形成循環(huán)。
[0030] 該系統(tǒng)存在著兩個(gè)循環(huán)：
[0031] 其一是工質(zhì)的循環(huán)：工質(zhì)初態(tài)為液體，經(jīng)加熱后蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，在這個(gè)過程中，工 質(zhì)蒸發(fā)會帶走大量的熱量，達(dá)到熱源散熱的目的。之后氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)過渦輪機(jī)做功后進(jìn)入換 熱器中被冷卻，凝結(jié)形成液體，由此構(gòu)成一個(gè)工質(zhì)的循環(huán)；
[0032] 其二為外界空氣的循環(huán)：外界空氣被壓氣機(jī)吸入后，通過管道進(jìn)入換熱器中，為裝 置提供冷介質(zhì)，這個(gè)過程不需要外界推力，壓氣機(jī)的能量來源于工質(zhì)，而工質(zhì)的能量來源于 熱源，在這一循環(huán)中，熱源的熱量得到利用并最后作用于工質(zhì)的冷卻，相對于間接作用于熱 源的散熱問題，形成一種反饋。
[0033] 本系統(tǒng)的理論計(jì)算過程及結(jié)果為：
[0034] 將系統(tǒng)分成若干個(gè)控制體，將渦輪機(jī)和壓氣機(jī)視為絕熱系統(tǒng)，蒸汽沸騰膨脹過程 為定壓過程。
[0035] 渦輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)為Xi出口參數(shù)為X2
[0036] 壓氣機(jī)進(jìn)口參數(shù)為X3出口參數(shù)為X4
[0037] 蒸汽進(jìn)入渦輪機(jī)之前經(jīng)歷了過熱的過程，則根據(jù)第一熱源溫度及過熱溫度的不 同，可能產(chǎn)生兩種蒸汽，一為過熱蒸汽！\，一為干飽和蒸汽T/'。
[0038] 蒸汽經(jīng)過渦輪機(jī)做功之后，根據(jù)進(jìn)口溫度，渦輪機(jī)出口可能產(chǎn)生兩種蒸汽，一仍為 過熱蒸汽T 2，一為濕度為X的濕飽和蒸汽。
[0039] 綜上所述，蒸汽在渦輪機(jī)進(jìn)出口狀態(tài)一共有三種情況（進(jìn)口、出口）
[0040] (1)進(jìn)口是溫度為?\的過熱蒸汽，出口是溫度為Τ2的過熱蒸汽。
[0041] (2)進(jìn)口是溫度為?\的過熱蒸汽，出口是濕度為X的濕飽和蒸氣。
[0042] (3)進(jìn)口是溫度為Τ/'的干飽和蒸汽，出口是濕度為X的濕飽和蒸氣。
[0043] 我們以第一種情況為例進(jìn)行理論計(jì)算。在（1)情況下
[0044] 進(jìn)口過熱蒸汽的焓

【權(quán)利要求】
1. 一種反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)，其特征在于：包括熱功轉(zhuǎn)換裝置、分流筒、換熱 器、汽包、銅管及合并筒，熱功轉(zhuǎn)換裝置由渦輪機(jī)和壓氣機(jī)同軸固裝構(gòu)成，在渦輪機(jī)的出口 依次連接分流筒、換熱器、汽包、銅管及合并筒，合并筒與渦輪機(jī)的進(jìn)口連通，在壓氣機(jī)的出 口連接一導(dǎo)風(fēng)管，該導(dǎo)風(fēng)管的出風(fēng)口正對換熱器，所述銅管為兩排，在兩排銅管之間由下到 上依次嵌裝主熱源及過熱熱源，在銅管內(nèi)注入有工質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)，其特征在于：在渦輪機(jī)和壓氣 機(jī)的內(nèi)部分別同軸嵌裝渦輪機(jī)葉輪及壓氣機(jī)葉輪，兩葉輪通過連接軸同軸連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反饋型的余熱利用散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的換熱器由 冷凝管及翅片構(gòu)成，冷凝管均布間隔排布在分流筒與汽包之間，沿冷凝管的軸向均布間隔 安裝翅片，所述翅片將每一冷凝管連接在一起。
【文檔編號】F01D15/08GK203879561SQ201420322684
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】繆倫奇, 程友良, 周安鸝 申請人:華北電力大學(xué)（保定）