多级热交换系统的制作方法

文档序号:10875967阅读:470来源:国知局
多级热交换系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多级热交换系统,实现在较大温差范围内由低温热源向高温热源传热,从而对高温物体进行制热、对低温物体进行制冷,并在传热路线上为多种产业提供所需适宜的工作温度环境的生产方法。较之通过电能、化学能等做功直接向高温热源供热的模式,从低温热源调用热的方法在大规模工业生产中更为节能高效;此外,本实用新型可以为一套需要不同生产温度的产业集群提供制热或制冷的服务。
【专利说明】
多级热交换系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及热交换领域,尤其涉及一种多级热交换系统。
【背景技术】
[0002]目前尚不存在一种高效的产业集群,这种产业集群由所需温度不同、且所需温度跨度较大的产业组成,温度较高的产业通过热栗设备从温度较低的产业处调集热量。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及到的缺陷,提供一种多级热交换系统。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]多级热交换系统,包含制热模块、控制模块和换热模块
[0006]所述制热模块包含至少三个热栗;
[0007]所述换热模块包含若干个换热装置和一个尾部装置,所述换热装置的个数比热栗的个数少一个;
[0008]所述换热装置上设有两个换热接口和一个供热接口;
[0009]所述尾部装置上设有一个换热接口和一个供热接口;
[0010]所述热栗依次排列,且上一个热栗的放热端与下一个热栗的吸热端通过一个换热装置的两个换热接口相连,第一个热栗的吸热端与外部环境相连,最后一个热栗的放热端与尾部装置的换热接口相连;
[0011 ]所述控制模块分别和各个热栗相连,用于控制各个热栗工作,使得各个热栗放热端的温度依次升高。
[0012]多级热交换系统,包含制冷模块、控制模块和换热模块;
[0013]所述制冷模块包含至少三个制冷机;
[0014]所述换热模块包含若干个换热装置和一个尾部装置,所述换热装置的个数比制冷机的个数少一个;
[0015]所述换热装置上设有两个换热接口和一个供热接口;
[0016]所述尾部装置上设有一个换热接口和一个供热接口;
[0017]所述制冷机依次排列,且上一个制冷机的吸热端与下一个制冷机的放热端通过一个换热装置的两个换热接口相连,第一个制冷机的放热端与外部环境相连,最后一个制冷机的吸热端与尾部装置的换热接口相连;
[0018]所述控制模块分别和各个制冷机相连,用于控制各个制冷机工作,使得各个制冷机吸热端的温度依次降低。
[0019]作为本实用新型多级热交换系统进一步的优化方案,所述换热装置和尾部装置均采用隔热材料制成。
[0020]作为本实用新型多级热交换系统进一步的优化方案,所述供热接口上设有隔热材料制成的开关。
[0021]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
[0022]1、由于实际操作中存在热损耗与制冷机做无用功等因素,虽然不可能实现卡诺制冷机的效率,但从低温热源调用热的思路应较之通过电能、化学能等做功直接使高温热源升高温度的思路在大规模工业生产中更为节能高效;
[0023]2、某些级制冷机或热栗之间的换热模块的温度对应于某些产业的最适温度,理论上来说,一套多级制热、制冷系统可以为一套需要不同生产温度的产业集群提供制热或制冷的服务。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的结构示意图。
[0025]1-热栗或制冷机,2-从供热接口取热的外部工业环境,3-换热装置,4-供热接口。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0027]如图1所示,本实用新型公开了一种多级热交换系统,包含制热模块、控制模块和换热模块;
[0028]所述制热模块包含至少三个热栗;
[0029]所述换热模块包含若干个换热装置和一个尾部装置,所述换热装置的个数比热栗的个数少一个;
[0030]所述换热装置上设有两个换热接口和一个供热接口;
[0031]所述尾部装置上设有一个换热接口和一个供热接口;
[0032]所述热栗依次排列,且上一个热栗的放热端与下一个热栗的吸热端通过一个换热装置的两个换热接口相连,第一个热栗的吸热端与外部环境相连,最后一个热栗的放热端与尾部装置的换热接口相连;
[0033]所述控制模块分别和各个热栗相连,用于控制各个热栗工作,使得各个热栗放热端的温度依次升高。
[0034]本实用新型还公开了另一种多级热交换系统,包含制冷模块、控制模块和换热模块;
[0035]所述制冷模块包含至少三个制冷机;
[0036]所述换热模块包含若干个换热装置和一个尾部装置,所述换热装置的个数比制冷机的个数少一个;
[0037]所述换热装置上设有两个换热接口和一个供热接口;
[0038]所述尾部装置上设有一个换热接口和一个供热接口;
[0039]所述制冷机依次排列,且上一个制冷机的吸热端与下一个制冷机的放热端通过一个换热装置的两个换热接口相连,第一个制冷机的放热端与外部环境相连,最后一个制冷机的吸热端与尾部装置的换热接口相连;
[0040]所述控制模块分别和各个制冷机相连,用于控制各个制冷机工作,使得各个制冷机吸热端的温度依次降低。
[0041]所述换热装置和尾部装置均采用隔热材料制成。
[0042]所述供热端口上设有隔热材料制成的开关。
[0043]下面以从35°(:到1K区间内任意温度的多级制冷系统与从15 °C到600 V区间内任意温度的多级制热系统为例,为本实用新型提供一个示例。其各级热栗与制冷机的制冷原理包括物理相变、化学反应和其他的凝聚态变化等。
[0044]从15°C到1K区间内任意温度的多级热交换系统:
[0045]第一级制冷机所接外部环境温度低于35°C;
[0046]第一级制冷机(工作温度为35°C到15°C)—一15%氨水做制冷剂,放热端施加强恒电场,使氨水氢键团簇浓度发生显著涨落放热,吸热端氢键团簇解体吸热;
[0047]第一级换热装置(换热温度约为20°C)的供热接口一一外接生活制冷;
[0048]第二级制冷机(工作温度为25°C到_15°C)——采用25%浓度的氨水做制冷剂,放热端施加场强为十万V/m以上量级的强恒电场,使氨水氢键团簇浓度发生显著涨落放热,吸热端氢键团簇解体吸热;
[0049]第二级换热装置(换热温度约为-10°C)的供热接口一一外接冷藏冷库;
[0050]第三级制冷机(工作温度为-5°C到_55°C)—一选取液氨做制冷剂,放热端施加场强为十万V/m以上量级的强恒电场,使液氨氢键团簇浓度发生显著涨落放热,吸热端氢键团簇解体吸热;
[0051 ]第三级换热装置(换热温度约为_50°C)的供热接口一一外接干冰生产、低温实验室等低温广业;
[0052]第四级制冷机(工作温度为-45°C到10K)—一依次使用液氨、液氮、液氦等做制冷剂;
[0053]尾部装置(内部温度约为10K)的供热接口——外接超低温实验室、超导材料的工作环境、超低温产业等,为其提供极低温;
[0054]从15°C到600°C区间内任意温度的多级热交换系统:
[0055]第一级热栗所接外部环境温度高于_5°C;
[0056]第一级热栗(工作温度为-5°C到35°C)—一15%氨水做制冷剂,放热端施加强恒电场,使氨水氢键团簇浓度发生显著涨落放热,吸热端氢键团簇解体吸热;
[0057]第一级换热装置(换热温度约为30°C)的供热接口一一外接生活供暖;
[0058]第二级热栗(工作温度为25°C到1(TC)—一水做制冷剂,放热端施加场强为十万V/m以上量级的强恒电场,使水中氢键团簇浓度发生显著涨落放热,吸热端氢键团簇解体吸执.JtW ,
[0059]第二级换热装置(换热温度约为95°C)的供热接口一一外接热加工产业供热、食品烹饪产业、化工产业,为其供热;
[0060]第三级热栗(工作温度为90°C到超过374°C)—一封闭加压状态下的水直至超临界水做制冷剂,放热端施加极强恒电场,使水/氨水氢键团簇浓度发生显著涨落放热,吸热端氢键团簇解体吸热;
[0061]第三级换热装置(换热温度约为350°C)的供热接口一一外接高温化工产业,为其供热;
[0062]第四级热栗(工作温度为从350°C到600°C以上)一一氮气、氢气以1:3的体积比组成的混合气体、铁催化剂,配有压缩装置,通过密度变化造成的反应平衡状态的移动实现放热,吸热端反应平衡恢复,进行吸热;
[0063]尾部装置(换热温度在约为600°C的高温区段)的供热接口一一外接温度适宜的各类高温化工产业,为其供热。
[0064]当这两套多级制热、制冷系统同时使用时,可实现从相当低温热源向相当高温热源传热,并可为一系列所需温度不同的产业提供适宜的温度环境。
[0065]值得一提的是,所述换热装置中的热媒以及所述供热接口所外接的热媒,在常温段可以是空气,在高温段可以是无氧气体,有时当外接产业需要高压时,也可以是高压压缩气体等。
[0066]本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0067]以上所述的【具体实施方式】,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.多级热交换系统,其特征在于,包含制热模块、控制模块和换热模块; 所述制热模块包含至少三个热栗; 所述换热模块包含若干个换热装置和一个尾部装置,所述换热装置的个数比热栗的个数少一个; 所述换热装置上设有两个换热接口和一个供热接口 ; 所述尾部装置上设有一个换热接口和一个供热接口 ; 所述热栗依次排列,且上一个热栗的放热端与下一个热栗的吸热端通过一个换热装置的两个换热接口相连,第一个热栗的吸热端与外部环境相连,最后一个热栗的放热端与尾部装置的换热接口相连; 所述控制模块分别和各个热栗相连,用于控制各个热栗工作,使得各个热栗放热端的温度依次升高。2.多级热交换系统,其特征在于,包含制冷模块、控制模块和换热模块; 所述制冷模块包含至少三个制冷机; 所述换热模块包含若干个换热装置和一个尾部装置,所述换热装置的个数比制冷机的个数少一个; 所述换热装置上设有两个换热接口和一个供热接口 ; 所述尾部装置上设有一个换热接口和一个供热接口 ; 所述制冷机依次排列,且上一个制冷机的吸热端与下一个制冷机的放热端通过一个换热装置的两个换热接口相连,第一个制冷机的放热端与外部环境相连,最后一个制冷机的吸热端与尾部装置的换热接口相连; 所述控制模块分别和各个制冷机相连,用于控制各个制冷机工作,使得各个制冷机吸热端的温度依次降低。3.根据权利要求1或权利要求2所述的多级热交换系统,其特征在于,所述换热装置和尾部装置均采用隔热材料制成。4.根据权利要求1或权利要求2所述的多级热交换系统,其特征在于,所述供热接口上设有隔热材料制成的开关。
【文档编号】F25B30/00GK205561336SQ201620098315
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】杨鲁平
【申请人】南京航空航天大学
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