于存在局部高溫或低溫空氣能資源,甚至高溫或低溫廢氣排放可以再利用的場合。
[0066]采用地?zé)嵩醋鳛闊崂醯臒嵩椿蚶湓?,與采用空氣能相比,運(yùn)行效率提高40%以上,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用50?70%。且地?zé)嵩礋崂醯年P(guān)鍵零部件深埋地下或安裝室內(nèi),避免了室外的惡劣氣候影響,其地下部分可保用50年,地上部分可保用30年,系統(tǒng)維護(hù)成本極為降低。
[0067]本實(shí)施例的工作原理如下:在換熱管各處材料、密度、壁厚以及內(nèi)徑完全相同的前提下,換熱管及其內(nèi)部流動(dòng)的換熱介質(zhì),因?yàn)闊峤粨Q的存在,換熱管及換熱介質(zhì)的溫度會(huì)沿其流動(dòng)的方向均勻變化,這種特性使得換熱管中部彎折形成的兩個(gè)彎折部相互靠攏并確保充分傳熱后,兩個(gè)彎折部任意對應(yīng)位置處一個(gè)溫度高一個(gè)溫度低,通過充分傳熱和溫度互補(bǔ),從而確保恒溫部任意位置的溫度完全相同。如換熱管的總長度為20m,進(jìn)口溫度為22°C,出口為18°C,可以理解為換熱介質(zhì)每流動(dòng)前進(jìn)lm,溫度下降為(22-18) V /20m =0.2°C /m。將換熱管在10m處彎折,然后將換熱管的兩個(gè)彎折部相互靠攏并令其充分傳熱,恒溫部在換熱管彎折處的溫度為22°C -(0.2°C /mXlOm) = 20°C。同理,離開換熱管進(jìn)口11位置5m處的彎折部溫度為22°C -(0.2°C /mX5m) = 21 °C,離開換熱管出口 10位置5m處的彎折部溫度為22°C -(0.2°C /mX 15m) = 19°C,恒溫部在離開換熱管出口 10位置5m處和進(jìn)口 11位置5m處的溫度為(19°C +2ΓΟ/2 = 20°C。由此可以推論,恒溫部任意位置處的溫度均為20°C。
[0068]于實(shí)際運(yùn)用時(shí),為了擴(kuò)大面積,恒溫部可以非常長,為了更好的運(yùn)用,根據(jù)需要,恒溫部可以彎折成任意形狀,前提是這種彎折的形狀可以分解為完全相同和可以重復(fù)的小部分。
[0069]本實(shí)施例首先通過恒溫罐來加熱或冷卻換熱介質(zhì)并使其達(dá)到溫度穩(wěn)定,然后通過換熱介質(zhì)在換熱管中的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行換熱,這種二級恒溫控制的方式,能夠有效改善波動(dòng)度,但是不能顯著改善均勻度。本申請中,兩個(gè)彎折部相互靠攏是為了確保充分傳熱,相互靠攏的兩個(gè)彎折部整體形成恒溫部,兩個(gè)彎折部任意對應(yīng)位置的溫度平均值均相同,即將恒溫部看成一個(gè)整體后,恒溫部上任意位置的溫度均相同,這種結(jié)構(gòu)形式能夠顯著改善溫度分布的均勻性。
[0070]結(jié)合二級恒溫控制和恒溫部,既能保證恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu)具有較低的波動(dòng)度,同時(shí)具有較好的均勻性。
[0071]實(shí)施例2
[0072]如圖2所示,公開了一種恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu),本實(shí)施與實(shí)施例1的區(qū)別在于:換熱管有多根,且各換熱管的恒溫部相互間等間距布置,各換熱管各處材料、密度、壁厚以及內(nèi)徑完全相同;恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu)還包括與恒溫罐的出液口 2連通的出液總管16,以及與恒溫罐的回液口 9連通的回液總管15。本實(shí)施例中,出液總管的進(jìn)口 18與出液口 2連通,出液總管的側(cè)壁與各換熱管14的進(jìn)口連通;回液總管的出口 17與回液口 9連通,回液總管的側(cè)壁與各換熱管14的出口連通;且各換熱管的進(jìn)口均與出液總管連通,各換熱管的出口均與回液總管連通;各換熱管的恒溫部相互間等間距布置構(gòu)成換熱面積更大的換熱層。
[0073]如圖2所示,本實(shí)施例中,換熱介質(zhì)在回液總管15和出液總管16的流動(dòng)方向相同。這樣設(shè)置能夠消除由于換熱管14、回液總管15和出液總管16流阻引起的溫度梯度影響,進(jìn)一步減小并聯(lián)引起的溫度梯度與不均勻度。假定回液總管15和出液總管16的長度各為L,其流阻為FR,與出液總管16入口 18連接的換熱管,其流阻為FR16+FR14;與回液總管15出口 17連接的換熱管,其流阻為FR15+FR14;在位置a的換熱管,其流阻為(a/L) FR 16+ ((L_a) /L)FR15+FR14o假定所有并聯(lián)連接的換熱管14,其材料、密度、壁厚以及內(nèi)徑完全相同,假定回液總管15和出液總管16,其材料、密度、壁厚以及內(nèi)徑完全相同,根據(jù)以上公式,所有并聯(lián)連接的換熱管,任意位置的換熱管流阻完全相同,由于流阻引起的溫度梯度可以消除。本實(shí)施例中,各換熱管的進(jìn)口均與出液總管連通,出口均與回液總管連通,這種結(jié)構(gòu)可以無限增加換熱機(jī)構(gòu)的換熱面積,在確保出液總管16與回液總管15之間、各并聯(lián)連接的換熱管14之間,其材料、密度、壁厚以及內(nèi)徑完全相同時(shí),能夠確保各并聯(lián)連接的恒溫部任意位置的溫度基本相同,如此結(jié)構(gòu)的換熱管構(gòu)成的換熱層,其任意位置的溫度基本相同,實(shí)現(xiàn)了大面積換熱層溫度高度均勻的應(yīng)用需求。
[0074]實(shí)施例3
[0075]如圖3所示,公開了一種恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu),本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:恒溫部反復(fù)彎折,形成鋸齒形、連續(xù)S形或螺旋形,彎折后的恒溫部構(gòu)成換熱層。本實(shí)施例中,為了確保更好的均勻度,恒溫部按照鋸齒形或連續(xù)S形彎折時(shí),各重復(fù)部分的“Z”形或“S”形應(yīng)完全相同且間距一致;螺旋形折彎形成的各部分按照“同心圓”布置時(shí)的間距完全相同。
[0076]如果恒溫部的長度足夠長,因?yàn)楹銣夭咳我馕恢玫臏囟认嗤?,恒溫部反?fù)彎折構(gòu)成的更大面積的換熱層上任意位置的溫度也相同,這種結(jié)構(gòu)可以以另一種方式實(shí)現(xiàn)大面積換熱層溫度高度均勻的應(yīng)用需求。
[0077]本實(shí)施例所說的螺旋形類似于蚊香的結(jié)構(gòu)形式,不管恒溫部彎折成鋸齒形、連續(xù)S形、螺旋形甚至其他任何形狀,其主要目的是為了增加換熱面積,但是前提是這種彎折的形狀可以分解為完全相同和可以重復(fù)的小部分,均勻的布置應(yīng)不影響溫度的分布。
[0078]實(shí)施例4
[0079]如圖7所述,公開了一種恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu),本實(shí)施例與實(shí)施例2類似,恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu)具有多根換熱管。恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu)還包括與恒溫罐的出液口 2連通的出液總管16,以及與恒溫罐的回液口 9連通的回液總管15,出液總管的進(jìn)口 18與出液口 2連通,出液總管的側(cè)壁與各換熱管14的進(jìn)口連通;回液總管的出口 17與回液口 9連通,回液總管的側(cè)壁與各換熱管14的出口連通;且各換熱管的進(jìn)口 11均與出液總管16連通,各換熱管的出口 10均與回液總管15連通。
[0080]為了確保均勻度,本實(shí)施例中,各并聯(lián)連接的換熱管,其恒溫部的總長度完全相同;各換熱管的進(jìn)口與出液總管連接,各換熱管的出口與回液總管連接,各并聯(lián)連接的換熱管之間的間距及其材料、密度、壁厚與內(nèi)徑完全相同;換熱介質(zhì)在回液總管15和出液總管16中的流動(dòng)方向及其材料、密度、壁厚與內(nèi)徑完全相同。
[0081]各換熱管的恒溫部13可以彎折成各種形狀,于本實(shí)施例中,換熱管有3個(gè),分別彎折成實(shí)施例3中所說的鋸齒形、連續(xù)S形以及螺旋形。本實(shí)施例所說的各換熱管的恒溫部的總長度相同,指的是各恒溫部彎折前(鋸齒形、連續(xù)S形以及螺旋形拉直)的長度完全相同。
[0082]實(shí)際應(yīng)用中,在確保各并聯(lián)連接的換熱管,其恒溫部的總長度完全相同;各換熱管的進(jìn)口與出液總管連接,各換熱管的出口與回液總管連接,各并聯(lián)連接的換熱管之間的間距及其材料、密度、壁厚與內(nèi)徑完全相同;換熱介質(zhì)在回液總管15和出液總管16中的流動(dòng)方向及其材料、密度、壁厚與內(nèi)徑完全相同的前提下,換熱管的數(shù)量可以為任意個(gè),各換熱管的恒溫部可以不彎折,或者如果恒溫部的彎折形狀、數(shù)量與布置不影響溫度的分布,可根據(jù)需要彎折成任意形狀。
[0083]在實(shí)際運(yùn)用時(shí),當(dāng)換熱面積特別大的時(shí)候,各換熱管可以分別獨(dú)自給一個(gè)空間換熱,換熱器入口位置可以增加分溫度控制器26,通過控制換熱介質(zhì)在任意并聯(lián)的換熱管中的流量,來實(shí)現(xiàn)任意空間的溫度控制,從而實(shí)現(xiàn)不同溫度條件下的溫度均勻度,滿足不同的應(yīng)用需求,例如在夏天,人員流動(dòng)密度大的大廳可能需要更低的溫度來適應(yīng)更多的熱量需求,房間最多容納1-2人的休息,恒溫的溫度可以適當(dāng)高一些。進(jìn)一步地,這種分溫度控制器還能夠微調(diào)因?yàn)橄到y(tǒng)無限擴(kuò)大存在的溫度梯度,修正溫度誤差,進(jìn)一步改善溫度均勻度。
[0084]實(shí)施例5
[0085]如圖4所示,一種恒溫箱,包括恒溫箱體19,還包括實(shí)施例1、2、3或4所描述的恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu),本實(shí)施例中,恒溫?fù)Q熱機(jī)構(gòu)的換熱管