热管式双热源换热器以及双热源换热系统

摘要

本发明提供了一种能够利用两种热源，保证供热的稳定输出，简化系统的形式和运行控制的热管式双热源换热器以及包含该热管式双热源换热器的双热源换热系统。本发明提供的热管式双热源换热器，包含：主换热部，用于将主热源流体的热量传递给被加热流体；以及辅助换热部，与主换热部通过隔热层连接，用于将辅助热源流体的热量传递给被加热流体，其中，主换热部包括：若干个被加热流体通道和主热源流体通道，二者交错布置，其间为金属薄壁，被加热流体和主热源流体通过金属壁面进行换热，辅助换热部包括多个热管，穿过隔热层设置在被加热流体通道和辅助热源流体通道内，辅助热源流体的热量通过热管传递给被加热流体。

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器以及换热系统，具体涉及一种热管式双热源换热器以及包含该热管式双热源换热器的双热源换热系统。

背景技术

现有的换热器一般包括两个环路，加热流体环路和被加热流体环路，两股流体在换热器内进行换热，这种换热器十分适合于采用单一热源进行供热，直接把热源与加热流体环路连接即可。

可是当需要有两个热源进行供热时，就要设置多个阀门切换热源，如果两个热源提供的加热介质参数相差较大，有时需要采用两个换热器，系统变得相对复杂，控制要求也高，系统的故障率上升。

目前许多供热系统有两个热源，比如在太阳能供热系统中，由于在阴雨天与夜间没有太阳能，经常需要采用燃气锅炉作为辅助热源；再如，采用工业余热供热系统中，也经常采用集中供热管网作为辅助热源。因此有必要开发一种简化双热源供热系统的换热器。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够利用两种热源，保证供热的稳定输出，简化系统的形式和运行控制的热管式双热源换热器以及包含该热管式双热源换热器的双热源换热系统。

本发明提供了一种热管式双热源换热器，利用两种不同热源对被加热流体进行换热，具有这样的特征，包含：主换热部与辅助换热部，主换热部位于辅助换热部的正上方，与辅助换热部通过隔热层隔开，主换热部，设有若干个被加热流体通道和主热源流体通道，二者交错布置，其间为金属薄壁，被加热流体和主热源流体通过金属壁面进行换热，辅助换热部，设有若干个辅助热源流体通道；在辅助热源流体通道与被加热流体通道中设置若干个竖直放置、穿过隔热层的热管，辅助热源流体的热量通过热管传递给被加热流体。

在本发明提供的热管式双热源换热器中，还可以具有这样的特征：其中，金属薄壁上固定设置有肋片，用于增强扰动。

在本发明提供的热管式双热源换热器中，还可以具有这样的特征：其中，辅助热源流体通道由多块固定在下壳体的侧壁上并被热管穿过的折流板构成，用于使辅助热源流体与热管的工质充分接触换热。

在本发明提供的热管式双热源换热器中，还可以具有这样的特征：其中，热管为重力式热管。

在本发明提供的热管式双热源换热器中，还可以具有这样的特征：其中，辅助热源流体通道的出入口与主热源流体通道的出入口呈90°角设置，辅助热源流体通道的出入口和被加热流体通道的出入口呈90°角设置。

本发明还提供了一种双热源换热系统，具有这样的特征，包含：主热源；辅助热源；以及热管式双热源换热器，利用主热源和辅助热源对被加热流体进行换热，其中，主热源和辅助热源为不同热源，热管式双热源换热器为上述任意一种的热管式双热源换热器。

在本发明提供的双热源换热系统中，还可以具有这样的特征：其中，主热源为燃气锅炉，辅助热源为太阳能。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的热管式双热源换热器以及双热源换热系统，因为上下壳体间加装了隔热腔室以及重力式热管，阻断了上下壳体间的热量传递，所以，当辅助热源提供的热量不足时，本发明的热管式双热源换热器可以有效避免热量由上壳体传递到下壳体中，提高了换热器的传热效率。被加热流体、主热源流体、辅助热源流体通过各自的分水管将流体从进口分配到各自通道中，又通过集水管汇集到出口。而且，本发明所涉及的热管式双热源换热器使用热管传递热量，传热效率高，而且热管运行安全稳定，没有运动部件，可以提高整个系统的稳定性。

另外，本发明所涉及的热管式双热源换热器有三种运行方式，分别为：主热源单独供热方式、辅助热源单独供热方式、主热源与辅助热源联合供热方式，可以根据辅助热源的情况和供热要求自动切换不同的运行方式，简化了系统的控制模式，充分利用了辅助热源的能量，并且整个装置结构紧凑，安装使用方便。

此外，本发明所涉及的双热源换热系统采用一台换热器，就可以连接两个热源，十分适合于太阳能、工业余热与常规热源共同供热的系统，系统简单，无需阀门切换，运行方便。

附图说明

图1是本发明的实施例中双热源换热系统的示意图；

图2是本发明的实施例中热管式双热源换热器的示意图；

图3是本发明的实施例中热管式双热源换热器的侧剖图；以及

图4是本发明的实施例中热管式双热源换热器的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明热管式双热源换热器以及双热源换热系统作具体阐述。

图1是本发明的实施例中双热源换热系统的示意图。

如图1所示，本实施例中的双热源换热系统包括：主热源、辅助热源以及热管式双热源换热器20。

主热源为燃气锅炉，与主热源环路16连接。

辅助热源为太阳能，与辅助环路18连接。

图2是本发明的实施例中热管式双热源换热器的示意图；图3是本发明的实施例中热管式双热源换热器的侧剖图。

如图2和图3所示，热管式双热源换热器20包括主换热部21以及通过隔热层23和主换热部21连接的辅助换热部22。

主换热部21用于将主热源流体的热量传递给被加热流体。主换热部包括：上壳体211以及多个被加热流体通道6和主热源流体通道7。

上壳体211与隔热层22构成一个上腔室。

被加热流体通道6和主热源流体通道7设置在上腔室内，二者交错布置，其间为金属薄壁，被加热流体和主热源流体通过金属壁面进行换热。金属薄壁上固定设置有肋片5，用于增强扰动，进而增强相邻通道的换热强度。本实施例中被加热流体通道6和主热源流体通道7共六组。

被加热流体通过被加热流体环路17循环，从被加热流体分水管1进入被加热流体流道6并从被加热流体集水管2汇合。主热源流体通过主热源流体环路16循环，从主热源流体分水管3进入主热源流体通道7并从主热源流体集水管4汇合。被加热流体分水管1和主热源流体集水管4交错平行设置在上壳体211靠近隔热层22的一端，被加热流体集水管2和主热源流体分水管3交错平行设置在上壳体211远离隔热层22的一端。

辅助换热部22用于将辅助热源流体的热量传递给被加热流体。辅助换热部22包括下壳体221、辅助热源流体通道222以及多个热管8。

下壳体221与隔热层22构成一个下腔室。

辅助热源流体通道222设置在下腔室内，辅助热源流体通道222由多块固定在下壳体221的侧壁上并被热管8穿过的折流板9构成，辅助热源流体通过辅助热源流体通道222与热管8内的工质进行换热。如图1所示，辅助热源流体通过辅助热源流体环路18循环。辅助热源流体通道222的辅助热源流体入口12设置在下壳体靠近隔热层的一侧，辅助热源流体通道222的辅助热源流体出口13设置在下壳体远离隔热层的一侧。

热管8穿过隔热层22，两端分别设置在被加热流体通道6和辅助热源流体通道222内，辅助热源流体的热量通过热管传递给被加热流体。为达到更好的效果采用重力式热管，重力式热管位于下壳体的部分为吸热段，位于上壳体的部分为放热段，热量通过热管只能由下壳体传到上壳体中，而不能反向传递。

隔热层23用于阻断了上下壳体间的热量传递，由绝热隔板10和保温棉11组成。

图4是本发明的实施例中热管式双热源换热器的俯视图。

如图4所示，辅助热源流体通道222的出入口和被加热流体通道6的出入口呈90°角设置，辅助热源流体通道222的出入口与主热源流体通道7的出入口呈90°角设置。本实施例中热管8共设置了六组，每组四排。

本发明的原理如下：

太阳能集热器15吸收热量后加热辅助热源流体，吸热后的辅助热源流体由下壳体的辅助通道入口12进入换热器，经过折流板9形成的辅助通道，与热管8充分换热，将热量传递给热管8，之后由下壳体上的辅助热源出口13流出，经集热泵14的泵送作用流入太阳能集热器15继续吸热，从而完成一个循环。

被加热流体从被加热流体分水管1进入被加热流体流道6。主热源流体流道7中的热流体通过肋片5和金属薄壁把热量也传递给被加热流体流道6中的被加热流体，同时，热管8中的工质吸热后蒸发，在压差作用下升到热管8的放热侧，同时凝结成液体放出汽化潜热，将热量传递给被加热流体流道6中的被加热流体。待被加热流体流道6中的流体完全吸热达到设定值后，再通过被加热流体集水管2汇总流出，供用户使用。

辅助环路18采用温差循环的控制方式，在辅助热源入口12和辅助热源出口13分别设置温度感应器T2、T1，当温差超过启动设定值时，集热泵14启动运行，当温差小于停止设定值时，集热泵14停止运行。主热源环路16入口处设置温控阀V3，温控阀V3的启闭由被加热流体环路17出口处的温度控制器T3控制，当被加热流体出口处的温度高于上限设定值时，温控阀V3关闭；低于下限设定值时，温控阀V3开启。

根据上述控制模式，整个系统可有三种运行方式：

一、主热源单独供热方式。当辅助热源环路中流体的进出口温度差值低于下限设定值时，温差控制器C控制集热泵14自动关闭。太阳能提供的热量不能使被加热流体达到设定值，此时温控阀V3自动打开，由主热源单独供热。

二、辅助热源单独供热方式。太阳能集热器吸收热量，通过热管将热量传递给被加热流体，被加热流体的出口温度T3达到设定值，此时温控阀V3自动关闭，主热源环路停止供热，由辅助热源单独供热。

三、主热源与辅助热源联合供热方式。当辅助热源环路正常工作，但太阳能集热器吸收的热量不能使被加热流体的出口温度T3达到设定值，此时温控阀V3自动打开，主热源环路和辅助热源环路联合为被加热流体提供热量。

辅助热源环路和被加热流体环路中的阀门V1、V2主要起关断作用，系统需要检修时关闭，系统正常运行时打开。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的热管式双热源换热器以及双热源换热系统，因为上下壳体间加装了隔热腔室以及重力式热管，阻断了上下壳体间的热量传递，所以，当辅助热源提供的热量不足时，本实施例的热管式双热源换热器可以有效避免热量由上壳体传递到下壳体中，提高了换热器的传热效率。被加热流体、主热源流体、辅助热源流体通过各自的分水管将流体从进口分配到各自通道中，又通过集水管汇集到出口。而且，本实施例所涉及的热管式双热源换热器使用热管传递热量，传热效率高，而且热管运行安全稳定，没有运动部件，可以提高整个系统的稳定性。

另外，本实施例所涉及的热管式双热源换热器有三种运行方式，分别为：主热源单独供热方式、辅助热源单独供热方式、主热源与辅助热源联合供热方式，可以根据辅助热源的情况和供热要求自动切换不同的运行方式，简化了系统的控制模式，充分利用了辅助热源的能量，并且整个装置结构紧凑，安装使用方便。

此外，本实施例所涉及的双热源换热系统采用一台换热器，就可以连接两个热源，十分适合于太阳能、工业余热与常规热源共同供热的系统，系统简单，无需阀门切换，运行方便。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。