用于傳熱的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及熱力工程且可用于以小的溫度差(梯度)跨越相當(dāng)大的距離傳輸大量熱。根據(jù)本發(fā)明，借助熱能源加熱蒸發(fā)器；第一流體和第二流體的氣相的混合物沿著一個或更多個蒸氣管線(2)傳輸進入一個或更多個冷凝器(3)；然后與第一流體的氣相混合的第二流體的冷凝液相沿著液體管線(4)傳輸至一個或更多個收集容器(5)，且使得第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相從所述收集容器溢流出經(jīng)過安裝于一個或更多個返回管線(6)上的一個或更多個止回閥進入蒸發(fā)器容器。本發(fā)明的技術(shù)效果在于確保大量熱能量從源向接收器跨越相當(dāng)大距離的傳輸，而沒有應(yīng)用多孔毛細(xì)材料和用于冷凝流體的加壓泵送的額外裝置，且不考慮源和接收器在重力場中的位置。
【專利說明】
用于傳熱的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱技術(shù)且可用于以小的溫差(梯度)跨越相當(dāng)大的距離傳輸大量熱，尤其是，用于從一個裝置向另一個裝置傳輸相當(dāng)大的熱流，例如用于跨越0.0lm至Ikm或更大的距離傳輸高達I OkW或更高的熱功率。
【背景技術(shù)】
[0002]對于從熱源向隔開約幾十米至高達I千米的相當(dāng)大距離的熱消耗者傳輸總計幾千瓦或幾十千瓦的大量的熱流的技術(shù)存在需求。而且，在高火花和火災(zāi)危險環(huán)境的情況下，燃燒燃料以產(chǎn)生熱的熱源和位于高火花和火災(zāi)危險環(huán)境的熱消耗者應(yīng)該最大程度的間隔開。存在基于應(yīng)用熱管的傳熱方法。然而，常規(guī)技術(shù)方案根據(jù)回流冷凝的制冷劑的原理使用多孔材料的芯或利用重力的方式或用于加壓栗送的其他方式，這些方式提供了冷凝的制冷劑從冷凝區(qū)域向蒸發(fā)區(qū)域的傳輸。而且，常規(guī)方案不能夠跨越40m至Ikm或更長的長距離傳輸大量的熱。
[0003]存在使用多孔材料芯的常規(guī)方案。所述芯材料必須提供穿過毛細(xì)孔的均勻液體流。所述芯可包括金屬氈、金屬堆疊體或斜紋編織織物。用作熱管芯的最佳材料為鈦、銅、鎳和不銹鋼。該種原理公開在例如RU 2208209中。
[0004]其他方案使用重力機制來回流冷凝的制冷劑，其中將冷凝器被設(shè)置成高于蒸發(fā)器，且通過冷凝的制冷劑的溢流使制冷劑從相對于重力場高于蒸發(fā)器的水平設(shè)置的冷凝器返回蒸發(fā)器區(qū)域。該原理特別公開在RU2349852中。
[0005]在被認(rèn)為最相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的RU2361168中教導(dǎo)的另一方案中，使用對冷凝的制冷劑進行加壓栗送的另外的方法使冷凝的制冷劑回流。RU 2361168公開了一種熱管，其包括與熱能源接觸的一個或更多個散熱區(qū)段、一個或更多個蒸氣管線、與熱能量接收器接觸的一個或更多個放熱區(qū)段、以及形成包含液體及其蒸氣形式的工作流體的封閉系統(tǒng)的一個或更多個液體管線，所述液體管線具有被如下裝置包圍的收集/置換區(qū)段:所述裝置適于允許工作流體沿從放熱區(qū)段向收集/置換區(qū)段的方向流動且防止工作流體沿相反的方向流動，所述液體管線的特征在于收集/置換區(qū)段還被如下裝置包圍:適于允許工作流體沿從收集/置換區(qū)段向散熱區(qū)段的方向流動且阻止工作流體沿相反的方向流動;且收集/置換區(qū)段具有包括蒸發(fā)區(qū)段的支路，該蒸發(fā)區(qū)段與收集/置換區(qū)段連通并且接觸熱能源;布置在蒸發(fā)區(qū)段的下游且與熱能量接收器接觸的冷凝區(qū)段;布置在冷凝區(qū)段下游的收集/置換區(qū)段，以及包括或者用于周期性地加熱該區(qū)段至高于熱管的液體管線區(qū)段溫度的溫度和用于周期性地冷卻該區(qū)段至不高于熱管的液體管線區(qū)段溫度的溫度的裝置，或者具有下一級的支路。
[0006]在最相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)RU2361168中，用于冷凝的制冷劑的加壓栗送裝置包括配備有例如佩爾捷元件(Peltier elements)的熱電模塊的收集/置換容器。在佩爾捷元件的輔助下，收集/置換容器的交替冷卻和加熱交替地改變壓力，其使冷凝的制冷劑從冷凝器向蒸發(fā)器的流反向。
[0007]對使冷凝的制冷劑返回的前述機制的應(yīng)用在實際中有一些缺點和限制。尤其是，使用芯的系統(tǒng)遭受低生產(chǎn)率和不能在長距離傳輸相當(dāng)大量的熱。利用使用重力的回流機制的系統(tǒng)對冷凝器的定位施加了嚴(yán)格的限制，該冷凝器必須設(shè)置為高于蒸發(fā)器，因其在不同的布置下系統(tǒng)根本不工作。使用加壓返回機制的系統(tǒng)需要額外的電源以及額外的用于栗送冷凝的制冷劑的裝置，其使設(shè)計復(fù)雜化且相當(dāng)大地提高了最終裝置的成本。
[0008]因此，對于提供用于從蒸發(fā)器向與蒸發(fā)器隔開相當(dāng)大距離的冷凝器傳輸大量熱的熱管的存在需求，該熱管將不使用芯或額外的用于冷凝的制冷劑的加壓栗送裝置，且其中蒸發(fā)器和冷凝器二者可在重力場中放置在大約相同的水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服前述缺點，提供用于傳熱的方法，包括:
[0010]由熱能源加熱一個或更多個蒸發(fā)器容器(I)，其填充有至少兩種不同流體，其中第一流體為氣相且第二流體為液相；
[0011]由所述加熱引起蒸發(fā)器容器中的壓力增大，且第二流體的液相轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙黧w的氣相，該第二流體的氣相與第一流體的氣相混合；
[0012]在蒸發(fā)器容器中在增大的壓力下，提供第一流體和第二流體的氣相的混合物經(jīng)過一個或更多個蒸氣管線(2)進入一個或更多個冷凝器(3)的流，其中第二流體的氣相冷凝，伴隨冷凝熱釋放至熱能量接收器，并形成第二流體的液相；
[0013]在蒸發(fā)器容器中在增大的壓力下，提供與第一流體的氣相混合的第二流體的冷凝液相的、經(jīng)過液體管線(4)進入收集容器(5)的流，只要蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過收集容器(5)中的壓力。
[0014]一旦在蒸發(fā)器容器中全部第二流體從液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵诶淠髦械诙黧w的氣相的冷凝持續(xù)進行，蒸發(fā)器容器中的壓力降低至低于收集容器中的壓力的壓力值，由此確保第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相的流從收集容器穿過一個或更多個安裝在返回管線上的止回閥前往蒸發(fā)器容器。
[0015]另外，提供用以實現(xiàn)本發(fā)明的用于傳熱的方法的裝置，所述裝置包括:
[0016]—個或更多個蒸發(fā)器容器(I)，其填充有至少兩種不同流體，其中第一流體為氣相且第二流體為液相；
[0017]—個或更多個冷凝器(3)，其適于冷凝第二流體的氣相，伴隨冷凝熱向熱能量接收器的釋放；
[0018]—個或更多個收集容器(5)，其適于收集第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相；
[0019]—個或更多個蒸氣管線(2)，其連接一個或更多個蒸發(fā)器容器和一個或更多個冷凝器(3)，且在由于加熱蒸發(fā)器容器(I)引起的壓力增大下，提供第一流體和第二流體的氣相的混合物經(jīng)過蒸氣管線(2)進入冷凝器(3)的流，只要蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過收集容器(5)中的壓力；
[0020]—個或更多個液體管線(4)，其與一個或更多個冷凝器(3)連接并提供與第一流體的氣相混合的第二流體的冷凝液相進入收集容器(5)的流，只要蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過收集容器(5)中的壓力。
[0021]—個或更多個返回管線，其具有一個或更多個安裝于其上的止回閥以防止流體的流從蒸發(fā)器容器經(jīng)過返回管線進入收集容器，其中，一旦蒸發(fā)器容器中全部液相的第二流體已轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，而第二流體的氣相在冷凝器中的冷凝持續(xù)進行，且蒸發(fā)器容器中的壓力低于收集容器中的壓力，那么返回管線提供第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相的從收集容器進入蒸發(fā)器容器的流。
[0022]本發(fā)明確保大量熱能從源至接收器跨越相當(dāng)長的距離傳輸，而不應(yīng)用多孔毛細(xì)材料和用于加壓栗送冷凝液體的額外裝置，且不管源和接收器在重力場中的位置為何。此外，本發(fā)明使采用燃料消耗的熱源和位于高火災(zāi)危險環(huán)境的熱消耗者間隔開成為可能。
【附圖說明】
[0023]圖1示出了傳熱裝置的一個實施方案，其中蒸發(fā)器容器經(jīng)由蒸氣管線直接連接至冷凝器。
[0024]圖2示出傳熱裝置的一個實施方案，其還包括在蒸氣管線上的止回閥。
[0025]圖3示出傳熱裝置的一個實施方案，其還包括安裝在液體管線上的止回閥。
[0026]圖4示出傳熱裝置的一個實施方案，其中返回管線還包括分離器，該分離器用以將離開收集容器的第一流體的氣相和第二流體的冷凝液相的混合物分離為第一流體的氣相流和第二流體的液相流，且用以提供到達蒸發(fā)器容器的第一流體的氣相的到達時間和第二流體的液相的到達時間之間的延遲。
[0027]圖5示出包括一組隔板的分離器的一個實施方案。
[0028]圖6示出包括螺旋管的分離器的一個實施方案。
[0029]圖7示出包括具有可移動重心的儲液器的分離器的實施方案。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明提供用于傳熱的方法和用于實現(xiàn)該方法的裝置。參考圖1，傳熱裝置包括蒸發(fā)器容器(I)，其填充有至少兩種不同流體，其中第一流體為氣相且第二流體為液相。該蒸發(fā)器容器可為具有如下形狀的儲液器:多面體、軸對稱體或其組合的形狀，以及螺旋管或螺旋管組的形狀。也可使用多個蒸發(fā)器容器，例如通過用于流體傳輸?shù)母髯缘耐ǖ肋B接的多個容器。在一個特定實施方案中蒸發(fā)器容器具有五升的體積。
[0031]蒸發(fā)器容器填充有兩種具有不同組成且為兩種不同相態(tài)的流體，蒸發(fā)器容器中的一種流體為氣相，且另一種為液相。氣相的第一流體可為選自以下的流體:空氣、氮氣、氦氣、氫氣、二氧化碳或工業(yè)中使用的任何其他氣體，或其組合。液相的第二流體為選自以下的制冷劑:氨、氟利昂(氯氟烴類)、經(jīng)、醇、酮、7K、或其混合物、以及其他沸騰液體。
[0032]用至少兩種不同流體填充蒸發(fā)器容器后，通過以下方式向蒸發(fā)器容器供熱:燃燒燃料、通過電源加熱、使用來自渦輪發(fā)電機廢氣的熱、熱電廠和制煉廠的廢熱、太陽能和地?zé)崮軣嵩?、或其組合。還可通過任何其他常規(guī)方法供熱。
[0033]加熱蒸發(fā)器容器(I)期間，液相的第二流體蒸發(fā)，并轉(zhuǎn)化為第二流體的氣相，且第二流體的氣相與第一流體的氣相混合。在第二流體的液相的蒸發(fā)和蒸發(fā)器容器中壓力的增大時，第一流體和第二流體氣相的混合物將通過蒸氣管線(2)流入冷凝器(3)，只要蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過收集容器(5)中的壓力。蒸氣管線(2)將蒸發(fā)器容器(I)與冷凝器(3)連接，并提供第一流體和第二流體的氣相的混合物在其中的流動。蒸氣管線具有0.0lm至超過Ikm的長度。在第二流體的液相向氣相轉(zhuǎn)化時，蒸發(fā)器容器中的壓力比收集容器中的壓力高5個至10個大氣壓或更大。
[0034]蒸氣管線可通過數(shù)條管線通過用于流體通路的通道相互連接來實現(xiàn)。第一流體和第二流體的氣相的混合物進入冷凝器，在冷凝器中該混合物被冷卻至飽和溫度并給予熱能接收器熱量;冷凝后第二流體的氣相轉(zhuǎn)化為第二流體的冷凝液相。冷凝器可為接觸冷凝器或表面冷凝器或其組合。特別地，冷凝器可為包含數(shù)個螺旋管的管束。螺旋管的上部管連接至蒸氣管線，而下部管連接至液體管線。
[0035]為防止蒸氣管線中第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相的逆流，蒸氣管線、冷凝器和液體管線的總液阻(hydraulic resistance)高于返回管線的液阻。
[0036]第二流體的冷凝液相在蒸發(fā)器容器中高壓的作用下離開冷凝器，并進入將冷凝器
(3)與收集容器(5)連接的液體管線(4)，收集容器(5)收集第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相。
[0037]每個蒸氣管線、冷凝器和液體管線的橫截面積為0.00001平方米至10平方米。每個蒸氣管線、冷凝器和液體管線的長度為0.0lm至10km。在一個實施方案中蒸氣管線、冷凝器和液體管線形成具有等截面的一體化管道，或具有不同截面的多個管道，其中管道以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接。在一個實施方案中所述一體化管道為被至少一個隔熱層分開的同軸管狀結(jié)構(gòu)。在此情況下第一流體的氣相和第二流體的氣相通過外部環(huán)形空間供給，而第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相通過內(nèi)部環(huán)形空間回流，或反之亦然，所述供給通過內(nèi)部環(huán)形空間提供，且所述回流通過外部環(huán)形空間。在特定情況下一體化管道具有70m的長度和
0.00002平方米的橫截面積。液相的第二流體為戊烷，而氣相的第一流體為氦氣。氣相的第一流體和液相的第二流體的體積比為80:20。
[0038]與第一流體的氣相混合的第二流體的冷凝液相向收集容器(5)的傳輸將進行，只要蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過收集容器(5)中的壓力。收集容器可為以多面體、軸對稱體或其組合的形狀的儲液器。收集容器還可為通過各自用于流體傳輸?shù)耐ǖ肋B接的多個容器形成的。液體管線通過收集容器中設(shè)置在收集容器上部中的入口連接至收集容器。
[0039]收集容器的出口為設(shè)置在收集容器的下部中，并與返回管線(6)連接，返回管線
(6)具有至少一個止回閥(7)以防止流體從蒸發(fā)器容器(I)經(jīng)過返回管線到收集容器(5)的流，直至蒸發(fā)器容器中的壓力變得低于收集容器中的壓力。
[0040]一旦蒸發(fā)器容器中第二流體的液相已全部轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，而第二流體的氣相的冷凝在冷凝器中持續(xù)進行，蒸發(fā)器容器(I)中的壓力變得低于收集容器(5)中的壓力，止回閥(7)打開，第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相從收集容器(5)經(jīng)過返回管線(6)向蒸發(fā)器容器移動，然后重復(fù)所述循環(huán)。
[0041]在圖2中示出的一個實施方案中，還將止回閥(7’)安裝在蒸氣管線(2)上以防止第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相經(jīng)過蒸氣管線逆流。如果蒸氣管線、冷凝器和液體管線的總液阻小于返回管線的液阻，這種實施是必要的。
[0042]在圖3中示出的一個實施方案中，還將止回閥(7”)安裝在液體管線(4)上以防止第二流體的冷凝液相和第一流體的氣相經(jīng)過蒸氣管線的流動。
[0043]在圖4中示出的一個實施方案中，還將分離器(8)安裝在高于蒸發(fā)器容器的水平的返回管線上以將離開收集容器的第一流體的氣相和第二流體的冷凝液相的混合物分離為第一流體的氣相的流(1)和第二流體的液相的流(9)，并由此提供經(jīng)由分離器出口到達蒸發(fā)器容器的第一流體氣相的到達時間和第二流體液相的到達時間之間的延遲。分離器考慮以下因素而設(shè)置:一旦蒸發(fā)器中的壓力變得小于收集容器中的壓力，第一流體的氣相和第二流體的冷凝液相的混合物通過止回閥大量涌入蒸發(fā)器，從而增大蒸發(fā)器容器中的壓力并關(guān)閉止回閥而停止流體流向蒸發(fā)器，其損害傳熱裝置的性能。為防止停止流動，將所述混合物在分離器中分離為第二流體的液相的流(9)和第一流體的氣相的流(1);如此第一流體的氣相流(10)首先到達蒸發(fā)器，然后第二流體的液相流(9)開始進入蒸發(fā)器容器。氣體介質(zhì)和液體介質(zhì)到達時間的分離防止了停止流動。
[0044]圖5至圖7示出分離器(8)的實施方案。圖5中的分離器(8)為分為至少兩部分的儲液器，其中當(dāng)返回管線上的止回閥打開時，第一流體的氣相和第二流體的液相混合物經(jīng)由分離器入口進入分離器，第一流體的氣相的流(10)立即流入分離器的第一部分，然后通過分離器出口進入蒸發(fā)器容器，而第二流體的液相的流(9)進入包含以交替順序水平安裝的隔板的延遲系統(tǒng)(11)，所述隔板具有其間形成開槽通路的交疊邊緣，其中第二流體的液相在重力作用下流動，因此第一流體的氣相的流(10)首先到達分離器出口，而第二流體的液相的流(9)延遲到達分離器出口，所述延遲因第二流體的液相的流(9)通過由槽和隔板形成的延遲系統(tǒng)(11)的時間而引起。
[0045]在圖6中示出的另一個實施方案中，分離器(8)為分成兩部分的容器，其中當(dāng)返回管線上的止回閥打開時，第一流體的氣相和第二流體的液相的混合物通過分離器的入口進入分離器。第一流體的氣相的流(10)首先通過分離器的入口進入分離器的第一部分，然后立即直接經(jīng)過分離器的出口進入蒸發(fā)器容器，而第二流體的液相的流(9)進入螺旋管形延遲系統(tǒng)(12)，通過其的時間也將提供所需的第一流體氣相到達分離器出口和第二流體液相到達分離器出口之間的延遲。
[0046]在圖7示出的另一個實施方案中，帶有可轉(zhuǎn)移重心的儲液器安裝于分離器容器中，而當(dāng)返回管線上的止回閥打開時，第一流體的氣相和第二流體的液相的混合物通過分離器入口進入分離器，第一流體的氣相的流(10)首先進入分離器的第一部分，然后立即直接通過分離器出口進入蒸發(fā)器容器，而第二流體的液相的流(9)進入容納在分離器中的由具有可轉(zhuǎn)移重心的儲液器形成的延遲系統(tǒng)(13)。分離器入口設(shè)置在緊接著具有可轉(zhuǎn)移中心的儲液器的上方，且該儲液器的體積等于第二流體液相的體積。一旦儲液器已填充有第二流體的液相，其重心轉(zhuǎn)移，且儲液器傾斜，從而提供到達蒸發(fā)器容器的第一流體氣相的到達時間和第二流體液相的到達時間之間的所需延遲。傾斜后，儲液器返回其初始位置，然后重復(fù)循環(huán)。
[0047]本發(fā)明使能夠跨越相當(dāng)大距離傳輸大量熱。特別地，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在極北(FarNorth)條件下的烴的萃取中的應(yīng)用，在該應(yīng)用中需要確?？色@得的烴的燃燒距離位于高火花和火災(zāi)危險環(huán)境的熱消耗者(例如在鉆臺上)相當(dāng)長距離。
【主權(quán)項】
1.一種用于傳熱的方法，包括: 通過熱能源加熱填充有至少兩種不同流體的一個或更多個蒸發(fā)器容器(I)，其中第一流體為氣相且第二流體為液相； 由所述加熱引起所述蒸發(fā)器容器中壓力增大和所述第二流體的液相向所述第二流體的氣相轉(zhuǎn)變，所述第二流體的氣相與所述第一流體的氣相混合； 在所述蒸發(fā)器容器中在增大的壓力下，提供了所述第一流體和所述第二流體的所述氣相的混合物經(jīng)過一個或更多個蒸氣管線(2)進入一個或更多個冷凝器(3)的流，在此所述第二流體的氣相冷凝，伴隨向熱能接收器釋放冷凝熱并且形成所述第二流體的液相； 在所述蒸發(fā)器容器中在所述增大的壓力下，提供了與所述第一流體的氣相混合的所述第二流體的冷凝液相經(jīng)過液體管線(4)進入收集容器(5)的流，只要所述蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過所述收集容器(5)中的壓力； 一旦蒸發(fā)器容器中全部所述第二流體已從液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵谒隼淠髦兴龅诙黧w的氣相的冷凝持續(xù)進行，所述蒸發(fā)器容器中的壓力降低至低于所述收集容器中的壓力的壓力值，由此確保所述第二流體的冷凝液相和所述第一流體的氣相的流從所述收集容器經(jīng)過安裝在一個或更多個返回管線(6)上的一個或更多個止回閥到達所述蒸發(fā)器容器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一流體選自空氣、氮氣、氦氣、氫氣、二氧化碳。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二流體為制冷劑、醇、酮、水、或其混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蒸氣管線具有0.0lm至超過Ikm的長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第二流體的液相向氣相的轉(zhuǎn)變時所述蒸發(fā)器中壓力超過所述收集容器中的壓力5個至10個大氣壓或更大。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蒸氣管線、冷凝器和液體管線的總液阻大于所述返回管線的液阻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將一個或更多個止回閥(7’)安裝在所述蒸氣管線上以防止與所述第一流體的氣相混合的所述第二流體的冷凝液相從所述收集容器逆流到所述蒸發(fā)器容器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將一個或更多個止回閥(7’)安裝在所述液體管線上以防止與所述第一流體的氣相混合的所述第二流體的冷凝液相從所述收集容器逆流到所述冷凝器。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中還在返回管線上設(shè)置分離器(8)以將離開所述收集容器的所述第一流體介質(zhì)的氣相與所述第二流體的冷凝液相的混合物分離為所述第一流體的氣相的流(10)和所述第二流體的液相的流(9)，以及提供到達所述蒸發(fā)器容器中所述第一流體的氣相的到達時間和所述第二流體的液相的到達時間之間的延遲，其中所述第一流體的氣相首先到達，然后所述第二流體的液相到達。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述蒸氣管線、所述冷凝器和所述液體管線形成一體化管道。11.一種用于傳熱的裝置，包括: 一個或更多個蒸發(fā)器容器(I)，其填充有至少兩種不同流體，其中第一流體為氣相且第二流體為液相； 一個或更多個冷凝器(3)，其適于使所述第二流體的氣相冷凝，伴隨向熱能接收器釋放冷凝熱； 一個或更多個收集容器(5)，其適于收集所述第二流體的冷凝液相和所述第一流體的氣相； 一個或更多個蒸氣管線(2)，其將一個或更多個蒸發(fā)器容器與一個或更多個冷凝器(3)連接，且提供在由加熱所述蒸發(fā)器容器(I)引起的增大的壓力下所述第一流體和所述第二流體的氣相的混合物經(jīng)過蒸氣管線(2)進入所述冷凝器(3)的流，只要所述蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過所述收集容器(5)中的壓力； 一個或更多個液體管線(4)，其與一個或更多個冷凝器(3)相連接，且提供與所述第一流體的氣相混合的所述第二流體的冷凝液相進入所述收集容器(5)的流，只要所述蒸發(fā)器容器(I)中的壓力超過一個或更多個收集容器(5)中的壓力。 一個或更多個返回管線，其具有一個或更多個安裝于其上的止回閥，以防止所述流體的流從所述蒸發(fā)器容器經(jīng)過所述返回管線進入所述收集容器，其中一旦蒸發(fā)器容器中全部液相的所述第二流體已轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵龅诙黧w的氣相在冷凝器中的冷凝持續(xù)進行，且所述蒸發(fā)器容器中的壓力小于所述收集容器中的壓力時，所述返回管線提供所述第二流體的冷凝液相和所述第一流體的氣相從所述收集容器進入所述蒸發(fā)器容器的流。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第一流體選自空氣、氮氣、氦氣、氫氣、二氧化碳。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第二流體為制冷劑、醇、酮、水、或其混合物。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述蒸氣管線具有0.0lm至超過Ikm的長度。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中在所述第二流體的液相向氣相的轉(zhuǎn)變時，所述蒸發(fā)器中的壓力比所述收集容器中的壓力高5個至10個大氣壓或更大。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述蒸氣管線、所述冷凝器和所述液體管線的總液阻為大于所述返回管線的液阻。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中在所述蒸氣管線上進一步安裝一個或更多個止回閥(7’)以防止與所述第一流體的氣相混合的所述第二流體的冷凝液相從所述收集容器經(jīng)過所述液體管線通過所述冷凝器和所述蒸氣管線逆流至所述蒸發(fā)器容器。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中在所述液體管線上進一步安裝一個或更多個止回閥(7”)以防止與所述第一流體的氣相混合的所述第二流體的冷凝液相從所述收集容器逆流至所述冷凝器。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中相對于地表所述收集容器(5)安裝得比所述蒸發(fā)器容器(I)高。20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述收集容器(5)具有用于所述第一流體的氣相和所述第二流體的液相的混合物進入的入口，所述入口設(shè)置于所述收集容器(5)的上部。21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述收集容器(5)具有在所述收集容器(5)下部的用于所述第二流體的冷凝液相和所述第一流體的氣相的混合物從所述收集容器離開前往所述蒸發(fā)器容器的出口。22.根據(jù)權(quán)利要求11至21中任一項所述的裝置，其中還在所述返回管線上設(shè)置分離器(8)，以使離開所述收集容器的所述第一流體的氣相和所述第二流體的冷凝液相的混合物分離為所述第一流體的氣相的流和所述第二流體的液相的流，以及提供到達蒸發(fā)器容器的所述第一流體的氣相的到達時間和所述第二流體的液相的到達時間之間的延遲，其中所述第一流體的氣相首先到達，然后所述第二流體的液相到達。23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述蒸氣管線、所述冷凝器以及所述液體管線形成一體化管道。
【文檔編號】F28D15/02GK106062498SQ201580010024
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月20日
【發(fā)明人】亞歷山大·米哈伊洛維奇·杰列維亞金
【申請人】亞歷山大·米哈伊洛維奇·杰列維亞金