热管式热能回收冷却装置及热能回收冷却系统的制作方法

本实用新型涉及热交换装置技术领域，具体地，本实用新型涉及一种热管式热能回收冷却装置，以及一种热管式热能回收冷却系统。

背景技术：

在冶金、化工等诸多行业的工业生产中，均存在大量的废热需要排放，这些废热的直接排放或利用温差循环冷却都不仅造成了对环境的不利影响，还浪费了能源。

通过检索可知，申请号为CN200820061805.7的中国专利公开了一种废气废热回收热交换器，包括换热器和导流器；换热器包括换热器壳体和波形换热片；换热器壳体为上下两个端面敞口的长方体结构；波形换热片层叠在一起，固定在换热器壳体内；在相邻波形换热片间留有气体通道，气体通道的进出口设置在敞口的一面上；导流器包括导流器箱体和通道隔板；通道隔板间相互平行设置，固定在导流器箱体内，将导流器箱体内空间分隔为废气通道和助燃气体通道,导流器设置在换热器的进出口处,废气通道和助燃气体通道相互间隔设置。然而实践证明，该技术方案存在如下缺陷：1)波形换热片的导热性能比热管差很多；2)相邻波形换热片间留有气体通道，废气通过时风阻大；3)波形换热片制造成本高、安装麻烦，且不合适液体热交换。

另外，专利号为CN200720031417.X的中国专利公开的一种热回收型热管式两级蒸发冷却器，采用蒸发冷却装置和热回收装置复合的结构，换热器为热管换热器，热管换热器的热管冷端与其前方设置的第一过滤器、热管冷端后方设置的送风机组成蒸发冷却装置，热管换热器的热管热端与其前方设置的第二过滤器、热管热端上部的布水装置以及热管热端后方设置的排风机组成热回收装置。该技术方案的缺点是：1)为回收空调外排热需要布水装置，增加了成本；2)布水装置耗能，运行成本不经济；3)不能满足各种流体介质的换热需求。

基于此，提供一种新的热管式热能回收冷却装置具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对已有换热装置存在的缺陷，提供了一种热管式热能回收冷却装置，其效率高、适用范围广。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案在于：一种热管式热能回收冷却装置，包括盘管组件、换热箱以及导热部件，

所述盘管组件为管状，所述盘管组件包括多个盘管单元，所述盘管单元包括横向延伸的第一直段、一端与所述第一直段相连且沿纵向垂直延伸的纵向段以及与所述纵向段的另一端相连且沿横向延伸的第二直段，各个所述盘管单元之间通过沿纵向倾斜延伸的斜直段相连，第一个所述盘管单元形成有所述盘管组件的盘管入口，最后一个所述盘管单元形成有所述盘管组件的盘管出口；

所述换热箱位于所述盘管组件的下方，所述换热箱设置换热入口以及换热出口；

所述导热部件为多个，所述导热部件穿入所述盘管单元的第一直段、第二直段以及所述换热箱。

其中，一种优选的方案，所述第一直段平行于所述第二直段，所述第一直段位于所述第二直段的正下方。

其中，一种优选的方案，所述纵向段的两端分别通过下弯头和上弯头与所述第一直段和所述第二直段相连。

其中，一种优选的方案，各个所述盘管单元上设置有若干导热部件，所述导热部件沿着所述第一直段以及第二直段的长度方向布置。

其中，一种优选的方案，所述换热入口在所述换热箱上的位置低于所述换热出口在所述换热箱上的位置。

其中，一种优选的方案，所述导热部件由所述第二直段穿出，穿过所述第一直段后穿入至所述换热箱中。

其中，一种优选的方案，所述导热部件为封闭的导热管。

其中，一种优选的方案，所述盘管入口、所述盘管出口、所述换热入口以及所述换热出口均设置连接法兰以及测温器。

其中，一种优选的方案，所述热管式热能回收冷却装置包括两个所述盘管组件以及两个所述换热箱，两个所述盘管组件之间通过膨胀节连接。

另外地，本实用新型公开了一种热管式热能回收冷却系统，其包括多个如上面一项所述的热管式热能回收冷却装置，该热管式热能回收冷却装置所具有的多个所述盘管入口分别与第一汇总管连接，所具有的多个所述盘管出口分别与第二汇总管连接，所具有的多个所述换热入口分别与第三汇总管连接，所具有的多个所述换热出口分别与第四汇总管连接。

采用本实用新型的热管式热能回收冷却装置以及冷却系统，具有以下有益效果：含废热介质可以通过盘管入口和盘管出口流经换热盘管组件，同时吸热介质可以流经换热箱，此时，导热部件(例如呈管状的导热管)的上端接触废热，下端接触换热箱中的吸热介质，从而，导热部件立即将废热介质的热量向位于冷端的吸热介质传导，从而加热流过换热箱中的吸热介质，借助吸热介质迅速带走热量，以便实现热量的回收利用。采用导热管具有卓越的导热性能，热传导效率高。本实用新型，热量回收效率高，并且其结构紧凑，而采用管道以及箱体，废热介质和吸热介质均既可以是气体、也可以是液体，因此安装灵活方便，适合气-气、气-液、液-气、液-液换热等各种场合，运行成本经济。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型的热管式热能回收冷却装置的优选实施例的侧视示意图；

图2为图1的主视图；

图3为本实用新型的热管式热能回收冷却系统的优选实施例的主视图。

上述图中部件标号为，

1-第一直段；2-下弯头；3-纵向段；4-上弯头；5-第二直段；6-下斜装弯头；7-斜直段；8-上斜装弯头；9-盘管入口；10-盘管出口；11-换热箱；12-换热入口；13-换热出口；14-导热部件；15-连接法兰；16-测温器；17-膨胀节；18-第一汇总管；19-第二汇总管；20-第三汇总管；21-第四汇总管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型进一步详细说明。

参照图1、图2所示，本实用新型的一种热管式热能回收冷却装置，包括盘管组件、换热箱11以及导热部件14，盘管组件内通入废热介质，该废热介质可以为气体或液体等，换热箱11内通入吸热介质，该吸热介质可以为气体或液体等，导热部件14连入盘管组件和换热箱11，从而将废热介质的热传入至换热箱11，利用废热对换热箱11的吸热介质进行加热，该吸热介质可以直接应用或者储存于待用处，例如，回收的热能利用水或空气为介质，返回于工厂的生产用热和人们生活中的生活用热。

盘管组件为管状，介质在该管状的盘管组件中流通。盘管组件包括多个盘管单元，盘管单元包括横向延伸的第一直段1、一端与第一直段1相连且沿纵向垂直延伸的纵向段3以及与纵向段3的另一端相连且沿横向延伸的第二直段5，即纵向段3的一端与第一直段1相连，纵向段3的另一端与第二直段5相连。各个盘管单元之间通过沿纵向倾斜延伸的斜直段7相连，第一个盘管单元形成有盘管组件的盘管入口9，以便废热介质进入该盘管组件，最后一个盘管单元形成有盘管组件的盘管出口10，以便废热介质排出该盘管组件，形成流通。

换热箱11位于盘管组件的下方，换热箱11可以为矩形箱体。换热箱11设置换热入口12以及换热出口13，换热入口12用于吸热介质进入该换热箱11，换热出口13用于介质排出该换热箱11。盘管组件位于换热箱11的上方，盘管组件的底部与换热箱11相接触，具体而言，本实用新型中，盘管组件可以通过焊接固定在换热箱11的顶部，或者是通过螺纹连接、铆接等方式固定在换热箱11的顶部。

导热部件14用于实现热量传递，导热部件14为多个，导热部件14的数量以盘管单元的数量为基数进行计算为佳，例如，盘管单元的数量为5个，则导热部件14的数量为5个、10个、15个等整数倍较好，这样，各个盘管单元的导热部件14数量一致。导热部件14穿入盘管单元的第一直段1、第二直段5以及换热箱11，进一步，该导热部件14为垂直穿过上述各部分，这样，有利于导热部件14与废热介质的充分热交换。

导热部件14可以通过焊接的方式分别与第一直段1、第二直段5以及换热箱11固定，并且该焊接应该能够起到密封的作用，即不因导热部件14的穿入而影响第一直段1、第二直段5和换热箱11的密封性能，保证装置的正常运行。

本实用新型中，第一直段1平行于第二直段5，第一直段1位于第二直段5的正下方。进一步，纵向段3的两端分别通过下弯头2和上弯头4与第一直段1和第二直段5相连。如图1箭头所示，盘管入口9形成在第一直段1上，盘管出口10形成在第二直段5上。可选方案中，第一直段1邻近盘管入口9的位置高于远离盘管入口9的位置，这样形成了高度随废热介质温度降低趋势逐渐降低的矩形螺旋盘管，有利于减小废热介质的流阻，从而进一步提高换热效率。

斜直段7实现两个盘管单元的连接，具体为连接一个盘管单元的第二直段5与另一个盘管单元的第一直段1。类似地，斜直段7的下端可以通过下斜装弯头6与第一直段1相连，斜直段7的上端可以通过上斜装弯头8与第二直段5相连。

如前面提及，导热部件14的数量以盘管单元的数据为基数选择为宜，作为一种优选的实施方案，各个盘管单元上设置有若干导热部件14，导热部件14沿着第一直段1以及第二直段5的长度方向布置，例如图1、图2中，盘管单元的数量为5个，每个盘管单元均设置12个导热部件14。

请继续如图1所示，结合箭头，换热入口12在换热箱11上的位置低于换热出口13在换热箱11上的位置。这样，便于保证吸热介质在换热箱11中更长时间的加热，直到其到达换热出口13时排出，延长加热时间，保证加热的充分性。如图所示，导热部件14由第二直段5穿出，穿过第一直段1后穿入至换热箱11中，加工时，在第二直段5的下部开孔，在第一直段1开上下贯穿的孔，在换热箱11的顶部开孔，这样，导热部件14的上端位于第二直段5中，导热部件14穿过第一直段1，下端位于换热箱11中。

本实用新型中，作为一种优选的方案，导热部件14为封闭的导热管。导热管的材质，可以根据废热的介质所确定，例如，选择为铁、铝、合金等。为了确保导热管高度的导热性能，本实用新型中，导热管为真空导热管，优选具有高真空度的。

为了方便连接，本实用新型中，盘管入口9、盘管出口10、换热入口12以及换热出口13均设置连接法兰15，这样，可以方便实现管道的连通。另外，盘管入口9、盘管出口10、换热入口12以及换热出口13均设置测温器16，这样，可以方便测量各个位置的温度。工作中如何使热管式热能回收冷却装置的热能回收冷却满足系统工艺的要求，这由设置在热管式热能回收冷却装置进出管口上的测温器16输出实时信号所确定，当系统得知热管式热能回收冷却装置工作不符合工艺要求时，即令装在二交换介质(废热介质和吸热介质)进出管口外围的电动阀作适当的开启与闭合，可调节二交换介质各自的流量，来满足热管式热能回收冷却装置在系统中的工作符合工艺要求。

为提高换热效率，热管式热能回收冷却装置包括两个盘管组件以及两个换热箱11，两个盘管组件之间通过膨胀节17连接，即一个盘管组件的第二直段5与另一个盘管组件的第一直段1通过膨胀节17连接，当然，该膨胀节17位于相应的管道上。

另外地，参照图3所示，本实用新型公开了一种热管式热能回收冷却系统，其包括多个如上面一项的热管式热能回收冷却装置，该热管式热能回收冷却装置所具有的多个盘管入口9分别与第一汇总管18连接，所具有的多个盘管出口10分别与第二汇总管19连接，所具有的多个换热入口12分别与第三汇总管20连接，所具有的多个换热出口13分别与第四汇总管21连接。

如在船泊的主机冷却、潜艇内部的温度调节，以及电厂、钢厂等废热排放等较大的换热项目中，使用一个热管式热能回收冷却装置是不够的，需要用多个热管式热能回收冷却装置并联，组成热管式热能回收冷却系统，才能满足在各种情况下使用本实用新型的方案。由热管式热能回收冷却装置组成的热能回收冷却系统中，在工作时，废热介质和吸热介质是同时开启的，当废热介质从盘管入口9输入，途经各热管式热能回收冷却装置时，废热介质与盘管单元充分接触后，快速从盘管出口10中排出。而吸热介质从换热箱11的换热入口12输入至换热箱11的内部，与导热部件14接触后，从换热箱11的换热出口13中排出。这样，便实现了冷却换热回收。在此，回收的热能利用水或空气为介质，可以返回于工厂的生产用热和人们生活中的生活用热。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。