一种工业废热水冷却及回收利用的转轮换热装置的制作方法

本发明涉及一种工业废热水冷却及回收利用的转轮换热装置，属于工业低品位能源利用领域。

背景技术：

节能和能源的高效利用是换热领域发展的主题。热管技术在低品位能源的有效利用、余热废热回收、环保与节能和运行经济性等方面具有非常明显的优势，为能源的综合利用、社会的可持续发展做出了一定的贡献，具有广阔的发展空间和市场前景。

热管是一种导温系数极高的高效被动传热元件。热管利用管内相变材料在发生相变过程的时候吸收和放出热量及毛细作用的原理，使得它本身的热传递效率要比同样大小同等材料的纯铜要高出几百倍到数千倍。因此，热管在工业换热领域具有较强的应用前景。近几年对热管换热及低品位能源制冷的研究取得了很大的进展，针对热管换热及低品位能源制冷实际应用也有相关的技术涌现。如专利cn201220678988.3提出的间壁式显热交换热管型机房空调系统，专利cn201610755377.7提出的一种季节自适应分体式新风排风热回收装置。这些技术虽然都提出了利用热管高效换热特点来达到节能和制热或冷却的作用。但这些系统中的热管都是静止的，管内工作液体需要依靠压力差和毛细力的作用流动，流动速度很慢。这也是热管应用中普遍存在的问题，其热管蒸发段和热管冷凝段的位置都是固定的，在冷凝段的工作液体需要依靠毛细力回到蒸发段而后换热，换热速度慢。如果能直接将冷凝段内被冷却液化的介质加热，冷凝段便可直接起到蒸发段的作用，从而大大增加热管的换热效率。

本发明提出了一种外加转轮的旋转式换热装置，主动地将热管冷凝段与热管蒸发段在低品位冷源和被冷却流体之间转换，省去了管内工作液体单纯依靠压力差和毛细力的作用流动所用的时间，提高了冷热源之间的热交换效率。将该装置应用至工厂供暖系统中，可有效回收供暖系统废水中的热量，且处理完成的冷废水可实现车间或表面的喷淋冷却功能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种工业废热水冷却及回收利用的转轮换热装置。

该系统主要由过滤装置(1)、第一截止阀(2)、转轮换热装置(3)、热管(4)、第二截止阀(5)、喷淋装置(6)、泵(7)、流量调节阀(8)、第三截止阀(9)、流量计(10)、电动机(11)、第四截止阀(12)、供暖机组(13)、热管蒸发段(14)、热管冷凝段(15)、转轮(16)组成。

其中泵(7)的出口与流量调节阀(8)的入口相连，流量调节阀(8)的出口与第三截止阀(9)的入口相连，第三截止阀(9)的出口与流量计(10)的入口相连、流量计(10)的出口与转轮换热装置(3)的热管冷凝段(15)的入口相连，转轮换热装置(3)的热管冷凝段(15)的出口与第四截止阀(12)的入口相连，第四截止阀(12)的出口与供暖机组(13)的入口相连，供暖机组(13)的出口与过滤装置(1)的入口相连，过滤装置(1)的出口与第一截止阀(2)的入口相连，第一截止阀(2)的出口与转轮换热装置(3)的热管蒸发段(14)的入口相连，转轮换热装置(3)的热管蒸发段(14)的出口与第二截止阀(5)的入口相连，第二截止阀(5)的出口与喷淋装置(6)的入口相连。

流入供暖机组的流体(自来水)由泵(7)提供动力通过流量调节阀(8)及第三截止阀(9)和流量计(10)，并且根据流量计(10)的读数调节流量调节阀(8)达到不同流量工况调节，随后通过转轮换热装置(3)的热管冷凝段(15)，吸收热量提高液体的温度，随后在通过第四截止阀(12)流入供暖机组(13)。

从供暖机组(13)流出高温流体通过过滤装置(1)，过滤液体中的杂质，然后通过第一截止阀(2)流入转轮换热装置(3)的热管蒸发段(14)，放出热量降低液体温度成为低温流体，随后通过第二截止阀(5)流进喷淋装置(6)对工厂内需对高温环境或高温物体表面进行喷淋的区域喷淋。

热管(4)竖直放置在转轮换热装置(3)内部，热管(4)彼此之间平行放置并且可随转轮换热装置(3)一同旋转。

转轮换热装置由转轮(16)和热管(4)组成，热管(4)分为热管蒸发段(14)和热管冷凝段(15)。转轮(16)的作用在于将热管蒸发段(14)和热管冷凝段(15)相互交替，热管蒸发段(14)和热管冷凝段(15)交替的过程中可以实现双向的传热，既可以上到下，也可以下到上。当热管蒸发段(14)与第一截止阀(2)相通时，第一截止阀(2)流出热水，热水与热管蒸发段(14)换热，热管蒸发段(14)中的相变材料汽化吸热流入热管冷凝段(15)中，热管冷凝段(15)在下方与泵(7)抽入的冷水换热，热管冷凝段(15)中的相变材料放热液化。此时随着转轮(16)的旋转，热管冷凝段(15)转到热管蒸发段(14)的位置，变为热管蒸发段(14)，如此循环。

转轮换热装置(3)的中轴与电动机(11)相连，可根据不同的流量工况调节转速来达到最高的换热效率。

泵(7)为离心式泵，在供水源提供的水压不能满足系统运行的条件时，可以提高供水水压及流量保证系统的平稳运行。

根据流量计(10)的不同数值显示调节流量调节阀(8)，进行多种流量工况的供水。

过滤装置(1)可根据回收用水的不同用途采用不同形式的滤芯来达到不同程度的过滤效率。

附图说明

附图1为本发明的原理图。

附图1中的标号名称：1.过滤装置、2.第一截止阀、3.转轮换热装置、4.热管、5.第二截止阀、6.喷淋装置、7.泵、8.流量调节阀、9.第三截止阀、10.流量计、11.电动机、12.第四截止阀、13.供暖机组。

附图2为转轮换热装置，其中图2-1为转轮俯视示意图，图2-2为转轮正视示意图。

附图2中的标号名称：14.热管蒸发段、15.热管冷凝段、16.转轮。

具体实施方式

如图1所示，一种工业废热水冷却及回收利用的转轮换热装置，主要包括：过滤装置1、第一截止阀2、转轮换热装置3、热管4、第二截止阀5、喷淋装置6、水泵7、流量调节阀8、第三截止阀9、流量计10、电动机11、第四截止阀12、供暖机组13。

转轮换热装置如图2所示，主要包括：热管蒸发段14、热管冷凝段15、转轮16。

具体工作过程如下：流入供暖机组的流体(自来水)由泵7提供动力通过流量调节阀8及第三截止阀9和流量计10，并且根据流量计10的读数调节流量调节阀8达到不同流量工况调节，随后通过转轮换热装置3的热管冷凝段15，吸收热量提高液体的温度，随后在通过第四截止阀12流入供暖机组13。

从供暖机组13流出高温流体通过过滤装置1，过滤液体中的杂质，然后通过第一截止阀2流入转轮换热装置3的热管蒸发段14，放出热量降低液体温度成为低温流体，随后通过第二截止阀5流进喷淋装置6对工厂内所需的高温环境或高温物体表面进行喷淋的区域喷淋。

对于上述的转轮换热装置由转轮16和热管4组成，热管4分为热管蒸发段14和热管冷凝段15。转轮16的作用是将热管蒸发段14和热管冷凝段15相互交替。在热管蒸发段14和热管冷凝段15交替的过程中可以实现双向的传热，既可以上到下，也可以下到上。当热管蒸发段14与第一截止阀2相通时，第一截止阀2流出热水，热水与热管蒸发段14换热，被冷却的热水流入第二截止阀5随后流入喷淋装置6，在此过程中热管蒸发段14中的相变材料汽化吸热，热管蒸发段14压力升高，在压力差作用下流入热管冷凝段15中。热管冷凝段15在下方与泵7抽入的冷水换热，被加热的冷水通过第四截止阀12流入供暖机组13，热管冷凝段15中的相变材料放出热量液化。此时随着转轮16的旋转，热管冷凝段15转到热管蒸发段14的位置，变为热管蒸发段14，如此循环。与此同时转轮换热装置3的中轴与电动机11相连，可根据不同的流量工况调节转速来达到最高的换热效率。

系统运行时被冷却回收利用对象是供暖末端多余的废水(工业废水或生活废水)，供暖系统入口流入的可以是自来水或其他洁净冷水。

本系统可变换参数为转轮转速、供暖机组供水流量、冷水流量。实际运行时可根据需要在热管蒸发段14及热管冷凝段15两侧管内布置温度传感器，根据温度控制的要求改变转轮转速、冷端和热端的供水流量。

本系统为多个领域提供一种高效的低品位冷源回收循环设备，适用于任何需要利用回收低品位热量和用水冷却的领域，如使用供暖末端回水、生活废水回收热量后输送至待冷却区域如高温车间喷淋、钢铁冶金表面冷却等。