專利名稱：換熱適配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱適配裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，一般使用板式換熱器、容積式換熱器或混水缸等作為換熱適配裝置，并廣泛應(yīng)用于化工系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等領(lǐng)域。使用換熱器的目地是將冷源或熱源以流量LI和溫度Tl送入換熱適配裝置一次側(cè)的工質(zhì)轉(zhuǎn)換為二次側(cè)流量L3和溫度T3的工質(zhì)。目前普遍使用的這些換熱適配裝置均存在原理性換熱溫差損失和不完全換熱的問題，而且成本
曰蟲印貝ο所謂理論性換熱溫差損失，是指由于工作原理決定必然產(chǎn)生的溫差損失，即:在忽略散熱損失的條件下，無論任何時候總有:
一次側(cè)供熱溫度Tl >二次側(cè)供熱溫度T3 一次側(cè)返回溫度T2 >二次側(cè)返回溫度T4
所謂不完全換熱，是指在任何條件下，一次側(cè)的熱量均不能完全進入二次側(cè)，總有一部分熱量由一次側(cè)返回。板式換熱器和容積式換熱器的換熱溫差損失及不完全換熱的原因來自于換熱界面材料的熱阻，混水缸的換熱溫差損失及不完全換熱的原因來自于缸體內(nèi)的混水擾動。已有換熱技術(shù)存在的問題，在太陽能熱利用方面顯得非常突出。通常，在北方冬季，太陽能的工作溫差可能小于10°c，如果Λ T = Tl - Τ3 > 2°C，就意味著20%以上的能量不能被利用?？墒牵斝枰?T從5°C減小到2°C時，對于板式和容積式換熱器(或混水缸)需要增加一倍以上的換熱面積(或容積)，這意味著成本成倍的上升，而且Λ T ( 2°C通常是很聞的指標。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的換熱適配裝置，該裝置可以消除原理性溫差損失，并且可實現(xiàn)完全換熱。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一種換熱適配裝置，該裝置的一次側(cè)進口(I)與二次側(cè)出口(3)之間設(shè)置有第一通道，一次側(cè)出口(2)與二次側(cè)進口(4)之間設(shè)置有第二通道，第一通道和第二通道之間并聯(lián)有兩個單向閥，該兩個單向閥的導通方向相反，其中，靠近一次側(cè)的單向閥從一次側(cè)出口( 2 )向一次側(cè)進口( I)方向?qū)ā２捎帽景l(fā)明的換熱適配裝置后，能夠消除原理性溫差損失和不完全換熱的問題。當工質(zhì)以流量LI和溫度Tl從一次側(cè)進口進入后，若LI >二次側(cè)出口工質(zhì)流量L3，則一部分工質(zhì)經(jīng)靠近二次側(cè)的單向閥(9)分流L9與二次側(cè)進入的工質(zhì)L4匯合成L2返回一次測，另一部分從二次側(cè)出口以L3流出的工質(zhì)即為經(jīng)過換熱適配裝置輸出的供熱工質(zhì)。由于此工質(zhì)直接來自于LI，故其溫度T3 = Tl,消除了原理性換熱溫差損失。若LI < L3 = L4時，以流量L4進入二次側(cè)的工質(zhì)經(jīng)靠近一次側(cè)的單向閥(8)分流L8并與LI匯合為L3返回二次側(cè)。因L2是由L4分流而來，LI全部從二次側(cè)輸出，故為全部換熱。顯然，當LI = L3時，既無溫差損失，又為完全換熱。本發(fā)明換熱適配裝置因主要由兩個單向閥組成，所以體積小、重量輕，成本遠低于已有的換熱適配裝置。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的換熱器工作原理示意圖2是本發(fā)明的換熱適配裝置原理示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。圖1中所示是現(xiàn)有換熱適配裝置的示意圖。圖1中工質(zhì)從換熱適配裝置5的一次測進口 I以流量L1、溫度Tl進入，從一次側(cè)出口 2以溫度T2流量L2返回。二次側(cè)工質(zhì)從進口 4以流量L4溫度T4進入，以流量L3溫度T3從出口 3返回。換熱適配裝置5中的虛線表示內(nèi)部分隔結(jié)構(gòu)界面。對于板式換熱器來說，該界面是分隔工質(zhì)并起熱交換作用的材料界面，對于容積式換熱器而言表示容器內(nèi)盤管的界面。顯然，分別處于這個界面兩側(cè)的一次側(cè)與二次側(cè)的工質(zhì)分別相對界面運動的流速，以及各自與界面接觸的面積決定了換熱量和換熱效率，同樣也決定了換熱溫差。一個板式換熱器，在其他條件下相同的條件下，從5°C溫差降到2V，換熱面積需要增加一倍，價格也提高一倍以上。對于混水缸而言，其換熱量與流速和容積之間同樣是正相關(guān)的函數(shù)關(guān)系，但溫差損失和不完全換熱是由于兩側(cè)工質(zhì)在缸體內(nèi)混流產(chǎn)生的。圖2是本發(fā)明換熱適配裝置的原理示意圖。如圖中所示，換熱適配裝置的一次側(cè)進口 I與二次側(cè)出口 3之間設(shè)置有第一通道6，一次側(cè)出口 2與二次側(cè)進口 4之間設(shè)置有第二通道7，第一通道 6和第二通道7之間并聯(lián)有兩個單向閥8、9，形成四個連接節(jié)點:Pa、Pb、Pc、Pd，兩個單向閥8、9的導通方向相反，其中，靠近一次側(cè)的單向閥8從一次側(cè)出口 2向一次側(cè)進口 I方向?qū)ǎ拷蝹?cè)的單向閥9從二次側(cè)出口 3向二次側(cè)進口 4方向?qū)?。當工質(zhì)從一次側(cè)進口 I以流量LI進入時，先到達Pa點，與從單向閥8過來的流量為L8的工質(zhì)匯合于Pa并流動至Pc，并在Pc分流為流向二次側(cè)出口 3的流量L3，以及流經(jīng)單向閥9的流量L9，顯然，流入節(jié)點Pa處的流量與Pc處流出的流量相等，即滿足下述流量關(guān)系
LI + L8 = L3 + L9(I)
同理得到
L2 + L8 = L4 + L9(2)
并且 LI = L2、L3 = L4。因為Pa - Pc和Pb — Pd僅由很短的直通管路形成，水阻可忽略不計，故滿足假設(shè):忽略壓差Λ P = Pa — Pc = Pb — Pd = O。為簡化分析，在忽略單向閥并聯(lián)的節(jié)點壓差Pa - Pc 和 Pb - Pd 的假設(shè)下，當 LI = L2 > L4 = L3 時，必有 Pa > Pb 和 Pc > Pd,故 L8=O,式(I)簡化為 LI = L3 + L9(3)
即:進入一次側(cè)的工質(zhì)LI除分流L9外，另一部分直接進入二次側(cè)形成L3，沒有受到混流或換熱等任何影響溫度變化的因素作用，因此不會造成溫差損失，這時Δ T = Tl - T3 = O
同理，當L1<L4時，必有Pa<Pb和Pc<Pd，故L9 = 0，式(I)簡化為:
L3 = LI + L8(4)
即:LI與進入二次側(cè)工質(zhì)L4并分流于單向閥的L8匯合形成L3，進入一次側(cè)的工質(zhì)LI全部直接進入二次側(cè)，沒有不完全換熱的問題。同理，在LI = L4時，L8 = L9 = 0，既沒有溫差損失，也沒有不完全換熱的現(xiàn)象。與傳統(tǒng)換熱適配裝置相比，以20_通徑的產(chǎn)品規(guī)格為例，本發(fā)明換熱適配裝置不足60元，而相同換熱量的混水缸則為700元，釬焊板式換熱器則為1100元，容積式換熱器成本更高。隨著流量與換熱量指標的提高，不僅是價格差距增大，就連價格差距的比例也隨之增大?？傊?，本發(fā)明比已有的換熱適配裝置相比，還具有體積小、重量輕、成本低、無原理性溫差損失和可完全換熱等特點。尤其在太陽能熱利用領(lǐng)域、特別是在地板采暖領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種換熱適配裝置，其特征在于，所述換熱適配裝置的一次側(cè)進口(I)與二次側(cè)出口(3)之間設(shè)置有第一通道，一次側(cè)出口(2)與二次側(cè)進口(4)之間設(shè)置有第二通道，第一通道和第二通道之間并聯(lián)有兩個單向閥，該兩個單向閥的導通方向相反，其中，靠近一次側(cè)的單向閥從一次側(cè)出口( 2 )向一次側(cè)進口( I)方向?qū)ā?br>
2.如權(quán)利要求1所述的換熱適配裝置，其特征在于，所述兩個單向閥與所述第一通道和第二通道連接后，分別在第一通道上形成兩個連接節(jié)點Pa、Pc，在第二通道上形成兩個連接節(jié)點Pb、Pd，節(jié)點Pa、Pc之間的第一通道和節(jié)點Pb、Pd之間的第二通道均由直通管道構(gòu)成，并且所述直通管道足夠短，以便使其管阻能夠忽略不計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種換熱適配裝置，該裝置的一次側(cè)進口與二次側(cè)出口之間設(shè)置有第一通道，一次側(cè)出口與二次側(cè)進口之間設(shè)置有第二通道，第一通道和第二通道之間并聯(lián)有兩個單向閥，該兩個單向閥的導通方向相反，其中，靠近一次側(cè)的單向閥從一次側(cè)出口向一次側(cè)進口方向?qū)?。本發(fā)明換熱適配裝置消除了原理性溫差損失，可完全換熱，且體積小、重量輕、成本低。
文檔編號F28F27/02GK103175439SQ20131009408
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者陳志 , 王立新, 王子豪 申請人:北京詠輝飏能源科技發(fā)展有限公司