多級(jí)熱交換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多級(jí)熱交換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在較大溫差范圍內(nèi)由低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鳠?，從而?duì)高溫物體進(jìn)行制熱、對(duì)低溫物體進(jìn)行制冷，并在傳熱路線上為多種產(chǎn)業(yè)提供所需適宜的工作溫度環(huán)境的生產(chǎn)方法。較之通過(guò)電能、化學(xué)能等做功直接向高溫?zé)嵩垂岬哪Ｊ?，從低溫?zé)嵩凑{(diào)用熱的方法在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中更為節(jié)能高效；此外，本實(shí)用新型可以為一套需要不同生產(chǎn)溫度的產(chǎn)業(yè)集群提供制熱或制冷的服務(wù)。
【專利說(shuō)明】
多級(jí)熱交換系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及熱交換領(lǐng)域，尤其涉及一種多級(jí)熱交換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前尚不存在一種高效的產(chǎn)業(yè)集群，這種產(chǎn)業(yè)集群由所需溫度不同、且所需溫度跨度較大的產(chǎn)業(yè)組成，溫度較高的產(chǎn)業(yè)通過(guò)熱栗設(shè)備從溫度較低的產(chǎn)業(yè)處調(diào)集熱量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種多級(jí)熱交換系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0005]多級(jí)熱交換系統(tǒng)，包含制熱模塊、控制模塊和換熱模塊
[0006]所述制熱模塊包含至少三個(gè)熱栗；
[0007]所述換熱模塊包含若干個(gè)換熱裝置和一個(gè)尾部裝置，所述換熱裝置的個(gè)數(shù)比熱栗的個(gè)數(shù)少一個(gè)；
[0008]所述換熱裝置上設(shè)有兩個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0009]所述尾部裝置上設(shè)有一個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0010]所述熱栗依次排列，且上一個(gè)熱栗的放熱端與下一個(gè)熱栗的吸熱端通過(guò)一個(gè)換熱裝置的兩個(gè)換熱接口相連，第一個(gè)熱栗的吸熱端與外部環(huán)境相連，最后一個(gè)熱栗的放熱端與尾部裝置的換熱接口相連；
[0011 ]所述控制模塊分別和各個(gè)熱栗相連，用于控制各個(gè)熱栗工作，使得各個(gè)熱栗放熱端的溫度依次升高。
[0012]多級(jí)熱交換系統(tǒng)，包含制冷模塊、控制模塊和換熱模塊；
[0013]所述制冷模塊包含至少三個(gè)制冷機(jī)；
[0014]所述換熱模塊包含若干個(gè)換熱裝置和一個(gè)尾部裝置，所述換熱裝置的個(gè)數(shù)比制冷機(jī)的個(gè)數(shù)少一個(gè)；
[0015]所述換熱裝置上設(shè)有兩個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0016]所述尾部裝置上設(shè)有一個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0017]所述制冷機(jī)依次排列，且上一個(gè)制冷機(jī)的吸熱端與下一個(gè)制冷機(jī)的放熱端通過(guò)一個(gè)換熱裝置的兩個(gè)換熱接口相連，第一個(gè)制冷機(jī)的放熱端與外部環(huán)境相連，最后一個(gè)制冷機(jī)的吸熱端與尾部裝置的換熱接口相連；
[0018]所述控制模塊分別和各個(gè)制冷機(jī)相連，用于控制各個(gè)制冷機(jī)工作，使得各個(gè)制冷機(jī)吸熱端的溫度依次降低。
[0019]作為本實(shí)用新型多級(jí)熱交換系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述換熱裝置和尾部裝置均采用隔熱材料制成。
[0020]作為本實(shí)用新型多級(jí)熱交換系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述供熱接口上設(shè)有隔熱材料制成的開(kāi)關(guān)。
[0021]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0022]1、由于實(shí)際操作中存在熱損耗與制冷機(jī)做無(wú)用功等因素，雖然不可能實(shí)現(xiàn)卡諾制冷機(jī)的效率，但從低溫?zé)嵩凑{(diào)用熱的思路應(yīng)較之通過(guò)電能、化學(xué)能等做功直接使高溫?zé)嵩瓷邷囟鹊乃悸吩诖笠?guī)模工業(yè)生產(chǎn)中更為節(jié)能高效；
[0023]2、某些級(jí)制冷機(jī)或熱栗之間的換熱模塊的溫度對(duì)應(yīng)于某些產(chǎn)業(yè)的最適溫度，理論上來(lái)說(shuō)，一套多級(jí)制熱、制冷系統(tǒng)可以為一套需要不同生產(chǎn)溫度的產(chǎn)業(yè)集群提供制熱或制冷的服務(wù)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]1-熱栗或制冷機(jī)，2-從供熱接口取熱的外部工業(yè)環(huán)境，3-換熱裝置，4-供熱接口。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多級(jí)熱交換系統(tǒng)，包含制熱模塊、控制模塊和換熱模塊；
[0028]所述制熱模塊包含至少三個(gè)熱栗；
[0029]所述換熱模塊包含若干個(gè)換熱裝置和一個(gè)尾部裝置，所述換熱裝置的個(gè)數(shù)比熱栗的個(gè)數(shù)少一個(gè)；
[0030]所述換熱裝置上設(shè)有兩個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0031]所述尾部裝置上設(shè)有一個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0032]所述熱栗依次排列，且上一個(gè)熱栗的放熱端與下一個(gè)熱栗的吸熱端通過(guò)一個(gè)換熱裝置的兩個(gè)換熱接口相連，第一個(gè)熱栗的吸熱端與外部環(huán)境相連，最后一個(gè)熱栗的放熱端與尾部裝置的換熱接口相連；
[0033]所述控制模塊分別和各個(gè)熱栗相連，用于控制各個(gè)熱栗工作，使得各個(gè)熱栗放熱端的溫度依次升高。
[0034]本實(shí)用新型還公開(kāi)了另一種多級(jí)熱交換系統(tǒng)，包含制冷模塊、控制模塊和換熱模塊；
[0035]所述制冷模塊包含至少三個(gè)制冷機(jī)；
[0036]所述換熱模塊包含若干個(gè)換熱裝置和一個(gè)尾部裝置，所述換熱裝置的個(gè)數(shù)比制冷機(jī)的個(gè)數(shù)少一個(gè)；
[0037]所述換熱裝置上設(shè)有兩個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0038]所述尾部裝置上設(shè)有一個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口；
[0039]所述制冷機(jī)依次排列，且上一個(gè)制冷機(jī)的吸熱端與下一個(gè)制冷機(jī)的放熱端通過(guò)一個(gè)換熱裝置的兩個(gè)換熱接口相連，第一個(gè)制冷機(jī)的放熱端與外部環(huán)境相連，最后一個(gè)制冷機(jī)的吸熱端與尾部裝置的換熱接口相連；
[0040]所述控制模塊分別和各個(gè)制冷機(jī)相連，用于控制各個(gè)制冷機(jī)工作，使得各個(gè)制冷機(jī)吸熱端的溫度依次降低。
[0041]所述換熱裝置和尾部裝置均采用隔熱材料制成。
[0042]所述供熱端口上設(shè)有隔熱材料制成的開(kāi)關(guān)。
[0043]下面以從35°(:到1K區(qū)間內(nèi)任意溫度的多級(jí)制冷系統(tǒng)與從15 °C到600 V區(qū)間內(nèi)任意溫度的多級(jí)制熱系統(tǒng)為例，為本實(shí)用新型提供一個(gè)示例。其各級(jí)熱栗與制冷機(jī)的制冷原理包括物理相變、化學(xué)反應(yīng)和其他的凝聚態(tài)變化等。
[0044]從15°C到1K區(qū)間內(nèi)任意溫度的多級(jí)熱交換系統(tǒng):
[0045]第一級(jí)制冷機(jī)所接外部環(huán)境溫度低于35°C;
[0046]第一級(jí)制冷機(jī)(工作溫度為35°C到15°C)—一15%氨水做制冷劑，放熱端施加強(qiáng)恒電場(chǎng)，使氨水氫鍵團(tuán)簇濃度發(fā)生顯著漲落放熱，吸熱端氫鍵團(tuán)簇解體吸熱；
[0047]第一級(jí)換熱裝置(換熱溫度約為20°C)的供熱接口一一外接生活制冷；
[0048]第二級(jí)制冷機(jī)(工作溫度為25°C到_15°C)——采用25%濃度的氨水做制冷劑，放熱端施加場(chǎng)強(qiáng)為十萬(wàn)V/m以上量級(jí)的強(qiáng)恒電場(chǎng)，使氨水氫鍵團(tuán)簇濃度發(fā)生顯著漲落放熱，吸熱端氫鍵團(tuán)簇解體吸熱；
[0049]第二級(jí)換熱裝置(換熱溫度約為-10°C)的供熱接口一一外接冷藏冷庫(kù)；
[0050]第三級(jí)制冷機(jī)(工作溫度為-5°C到_55°C)—一選取液氨做制冷劑，放熱端施加場(chǎng)強(qiáng)為十萬(wàn)V/m以上量級(jí)的強(qiáng)恒電場(chǎng)，使液氨氫鍵團(tuán)簇濃度發(fā)生顯著漲落放熱，吸熱端氫鍵團(tuán)簇解體吸熱；
[0051 ]第三級(jí)換熱裝置(換熱溫度約為_(kāi)50°C)的供熱接口一一外接干冰生產(chǎn)、低溫實(shí)驗(yàn)室等低溫廣業(yè)；
[0052]第四級(jí)制冷機(jī)(工作溫度為-45°C到10K)—一依次使用液氨、液氮、液氦等做制冷劑；
[0053]尾部裝置(內(nèi)部溫度約為10K)的供熱接口——外接超低溫實(shí)驗(yàn)室、超導(dǎo)材料的工作環(huán)境、超低溫產(chǎn)業(yè)等，為其提供極低溫；
[0054]從15°C到600°C區(qū)間內(nèi)任意溫度的多級(jí)熱交換系統(tǒng):
[0055]第一級(jí)熱栗所接外部環(huán)境溫度高于_5°C;
[0056]第一級(jí)熱栗(工作溫度為-5°C到35°C)—一15%氨水做制冷劑，放熱端施加強(qiáng)恒電場(chǎng)，使氨水氫鍵團(tuán)簇濃度發(fā)生顯著漲落放熱，吸熱端氫鍵團(tuán)簇解體吸熱；
[0057]第一級(jí)換熱裝置(換熱溫度約為30°C)的供熱接口一一外接生活供暖；
[0058]第二級(jí)熱栗(工作溫度為25°C到1(TC)—一水做制冷劑，放熱端施加場(chǎng)強(qiáng)為十萬(wàn)V/m以上量級(jí)的強(qiáng)恒電場(chǎng)，使水中氫鍵團(tuán)簇濃度發(fā)生顯著漲落放熱，吸熱端氫鍵團(tuán)簇解體吸執(zhí).JtW ，
[0059]第二級(jí)換熱裝置(換熱溫度約為95°C)的供熱接口一一外接熱加工產(chǎn)業(yè)供熱、食品烹飪產(chǎn)業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)，為其供熱；
[0060]第三級(jí)熱栗(工作溫度為90°C到超過(guò)374°C)—一封閉加壓狀態(tài)下的水直至超臨界水做制冷劑，放熱端施加極強(qiáng)恒電場(chǎng)，使水/氨水氫鍵團(tuán)簇濃度發(fā)生顯著漲落放熱，吸熱端氫鍵團(tuán)簇解體吸熱；
[0061]第三級(jí)換熱裝置(換熱溫度約為350°C)的供熱接口一一外接高溫化工產(chǎn)業(yè)，為其供熱；
[0062]第四級(jí)熱栗(工作溫度為從350°C到600°C以上)一一氮?dú)?、氫氣?:3的體積比組成的混合氣體、鐵催化劑，配有壓縮裝置，通過(guò)密度變化造成的反應(yīng)平衡狀態(tài)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)放熱，吸熱端反應(yīng)平衡恢復(fù)，進(jìn)行吸熱；
[0063]尾部裝置(換熱溫度在約為600°C的高溫區(qū)段)的供熱接口一一外接溫度適宜的各類高溫化工產(chǎn)業(yè)，為其供熱。
[0064]當(dāng)這兩套多級(jí)制熱、制冷系統(tǒng)同時(shí)使用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)從相當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩聪蛳喈?dāng)高溫?zé)嵩磦鳠?，并可為一系列所需溫度不同的產(chǎn)業(yè)提供適宜的溫度環(huán)境。
[0065]值得一提的是，所述換熱裝置中的熱媒以及所述供熱接口所外接的熱媒，在常溫段可以是空氣，在高溫段可以是無(wú)氧氣體，有時(shí)當(dāng)外接產(chǎn)業(yè)需要高壓時(shí)，也可以是高壓壓縮氣體等。
[0066]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0067]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多級(jí)熱交換系統(tǒng)，其特征在于，包含制熱模塊、控制模塊和換熱模塊； 所述制熱模塊包含至少三個(gè)熱栗； 所述換熱模塊包含若干個(gè)換熱裝置和一個(gè)尾部裝置，所述換熱裝置的個(gè)數(shù)比熱栗的個(gè)數(shù)少一個(gè)； 所述換熱裝置上設(shè)有兩個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口 ； 所述尾部裝置上設(shè)有一個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口 ； 所述熱栗依次排列，且上一個(gè)熱栗的放熱端與下一個(gè)熱栗的吸熱端通過(guò)一個(gè)換熱裝置的兩個(gè)換熱接口相連，第一個(gè)熱栗的吸熱端與外部環(huán)境相連，最后一個(gè)熱栗的放熱端與尾部裝置的換熱接口相連； 所述控制模塊分別和各個(gè)熱栗相連，用于控制各個(gè)熱栗工作，使得各個(gè)熱栗放熱端的溫度依次升高。2.多級(jí)熱交換系統(tǒng)，其特征在于，包含制冷模塊、控制模塊和換熱模塊； 所述制冷模塊包含至少三個(gè)制冷機(jī)； 所述換熱模塊包含若干個(gè)換熱裝置和一個(gè)尾部裝置，所述換熱裝置的個(gè)數(shù)比制冷機(jī)的個(gè)數(shù)少一個(gè)； 所述換熱裝置上設(shè)有兩個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口 ； 所述尾部裝置上設(shè)有一個(gè)換熱接口和一個(gè)供熱接口 ； 所述制冷機(jī)依次排列，且上一個(gè)制冷機(jī)的吸熱端與下一個(gè)制冷機(jī)的放熱端通過(guò)一個(gè)換熱裝置的兩個(gè)換熱接口相連，第一個(gè)制冷機(jī)的放熱端與外部環(huán)境相連，最后一個(gè)制冷機(jī)的吸熱端與尾部裝置的換熱接口相連； 所述控制模塊分別和各個(gè)制冷機(jī)相連，用于控制各個(gè)制冷機(jī)工作，使得各個(gè)制冷機(jī)吸熱端的溫度依次降低。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多級(jí)熱交換系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱裝置和尾部裝置均采用隔熱材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多級(jí)熱交換系統(tǒng)，其特征在于，所述供熱接口上設(shè)有隔熱材料制成的開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】F25B30/00GK205561336SQ201620098315
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】楊魯平
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)