一种热回收室及余热回收装置的制作方法

本发明属于余热利用技术领域，具体涉及一种热回收室及余热回收装置。

背景技术：

余热(也叫弃热)是一种潜在的再生能源，生产生活中的余热就是一种温差能。余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热，锅炉的烟气余热等直接流失的热源，其中200℃以下的低品位热源几乎没被利用。各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。现存的余热利用技术普遍存在结构复杂成本偏高，一些小型工业企业无力上马，造成严重的资源浪费。

当前世界能源危机有目共睹，生态环境日益恶化，因此人们加大了对可再生能源的开发，一直以来人们都在不遗余力的去研究余热的利用，余热也是一种能源，在现实生活中余热最有利用价值，能量回收对节能减排非常有益，当前虽有一些相关技术已在使用，这些技术基本上都是需要通过工质将热能间接转换为机械能，均不能直接把热能转换为机械能。

技术实现要素：

针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种热回收室及余热回收装置，解决现有技术中的能量回收系统不能直接把热能转换为机械能的技术问题。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案予以实现：一种热回收室，包括第一热回收室和第二热回收室，所述的第一热回收室和第二热回收室中分别布置有若干组双金属片组，所述的双金属片组由多个双金属片平行布置组成，所述的双金属片一端开有连接孔，双金属片通过连接孔与固定轴连接，所述的固定轴为空心结构，固定轴上设置有喷淋孔，所述的双金属片另一端是自由端；

所述的固定轴固定在第一热回收室和第二热回收室两侧，所述的双金属片组的自由端与传动轴连接，所述的第一热回收室和第二热回收室中部均布置有传动轴，传动轴的一端伸出第一热回收室或第二热回收室；

所述的第一热回收室和第二热回收室余热进入的一端还设置有开合装置，所述的开合装置包括平行设置的开合叶片和与开合叶片连接的开合装置连杆，所述的开合叶片为多片平行布置，开合叶片两端与第一热回收室或第二热回收室连接且开合叶片可以沿自身长度方向的轴转动，所述的开合装置连杆和传动轴连接；

所述的热回收室还包括冷却系统，所述的冷却系统包括冷却水分水器和与冷却水分水器连接的冷却水管道，所述的冷却水管道与固定轴连通，所述的冷却水分水器和传动轴联动，所述的开合装置连杆与冷却水分水器连接。

本发明还具有如下技术特征：

所述的双金属片组以传动轴为镜像线镜像布置，所述的双金属片组的自由端和片间轴框相连接，所述的片间轴框为镂空结构，所述的片间轴框和传动轴连接；

所述的传动轴上设置有连接片，所述的片间轴框与连接片连接。

所述的双金属片组之间的间距为双金属片组弯曲时自由端的位移，所述的双金属片组中每个双金属片间的间距为双金属片的厚度。

本发明还提供了一种余热回收装置，包括余热进口和余热出口，还包括热回收室，所述的热回收室设置在余热进口和余热出口之间，所述的余热进口设置在热回收室有开合装置的一侧，所述的热回收室可以为多层。

所述的余热进口、余热出口和热回收室的外壳由隔热材料制成。

所述的传动轴伸出第一热回收室或第二热回收室的一端连接有气缸，所述的气缸通过气缸气管与储气罐连接。

所述的储气罐与气动发电机连接。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本发明采用了双金属片组，可以直接把热能转换成机械能，输出动力，经对应机构带动发电机发电或直接驱动负载，实现能量转换。

(Ⅱ)本发明针对锅炉排烟余热、废气余热、空调制冷余热等等一些低品位热源转化成电能非常有效，热转化效率可高达60％以上，利用该装置回收余热，降低排放温度，即为用户节约成本，又能顺应节能减排政策，降低温室效应，具有较高经济效应和社会效应。

(Ⅲ)本发明还可以将一年四季的昼夜温差能即时转换成机械能以压缩空气的方式储存并随时转换成电能，和太阳能一样把潜在的自然界温差能充分利用，开发新能源，实现能源持续发展，造福人类。

附图说明

图1是热回收室结构示意图；

图2是热回收室内部结构示意图；

图3是固定轴结构示意图；

图4是双金属片组结构示意图；

图5是双金属片解结构示意图；

图6是传动轴结构示意图；

图7是双金属片组受热后结构示意图；

图8是片间轴框结构示意图；

图9是开合装置结构示意图；

图10是余热回收装置结构示意图；

图中各个标号的含义为：1-第一热回收室，2-第二热回收室，3-双金属片组，4-双金属片，5-连接孔，6-固定轴，7-喷淋孔，8-传动轴，9-开合装置，10-开合叶片，11-开合装置连杆，12-冷却系统，13-冷却水分水器，14-冷却水管道，15-片间轴框，16-连接片，17-余热进口，18-余热出口，19-气缸，20-气缸气管，21-储气罐，22-气动发电机。

以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明采用的技术原理是：利用双金属片也叫智能金属对温度变化自身会产生形状变化的感知功能，即受热弯曲的弯曲力和冷却后的恢复力并产生位移做功的特性，可以直接把热能转换成机械能，输出动力，经对应机构带动发电机发电或直接驱动负载，实现能量转换。经实验验证，一片100×30×1毫米质量为25克型号为YDTB20110的高灵敏度双金属片，在160℃温度下加热1秒钟后弯曲力和恢复力均可达到5公斤力，且自由端可产生20毫米的位移。根据功率计算公式，

P＝W/S

＝5kg×9.8N/Kg×0.2m/1s

＝0.98W(瓦)

一片重25克体积0.000003立方米的双金属片受热弯曲和冷却恢复时均可输出0.98瓦的功率。可见其具有较高的功重比，那么成千上万个双金属片叠加起来就可以对外输出功率可达0.98～9.8千瓦之多，其利用价值相当可观。

热双金属片：热双金属片是由两层或两层以上具有不同线膨胀系数的合金牢固结合的复合材料。膨胀系数较大的合金层称为主动层，膨胀系数较小的合金层称为被动层，当环境温度变化时，由于主动层和被动层的膨胀系数不同，产生弯曲或转动。这种合金用于温度控制、温度补偿、电流限制、温度指示等自动控制装置和仪器仪表中的热敏元件。可提供常用材质：5J1480、5J1580系列双金属带材，R6(TB130/06)、R9(TB130/09)、R11(TB150/11)、R15(TB138/17)、R25(TB127/25)、R40(TB138/42)、TB180/05、TB208/110(5J11)、YDTB20110、YDTB/1570、YDTB1070系列高灵敏双金属带材。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图1至图9所示，本实施例给出一种热回收室，包括第一热回收室1和第二热回收室2，第一热回收室1和第二热回收室2中分别布置有若干组双金属片组3，双金属片组3由多个双金属片4平行布置组成，双金属片4一端开有连接孔5，双金属片4通过连接孔5与固定轴6连接，固定轴6为空心结构，固定轴6上设置有喷淋孔7，双金属片4另一端是自由端；双金属片组3受热弯曲提供能量，固定轴6上设置喷淋孔7的目的是喷出冷却水给双金属片组3降温。

固定轴6固定在第一热回收室1和第二热回收室2两侧，双金属片组3的自由端与传动轴8连接，第一热回收室1和第二热回收室2中部均布置有传动轴8，传动轴8的一端伸出第一热回收室1或第二热回收室2；双金属片组3受热弯曲推动传动轴8运动，传动轴8伸出端可以连接负载。

第一热回收室1和第二热回收室2余热进入的一端还设置有开合装置9，开合装置9包括平行设置的开合叶片10和与开合叶片10连接的开合装置连杆11，开合叶片10为多片平行布置，开合叶片10两端与第一热回收室1或第二热回收室2连接且开合叶片10可以沿自身长度方向的轴转动，开合装置连杆11和传动轴8连接；在工作过程中，第一热回收室1一端的开合叶片10处在开启状态，或者第二热回收室2一端的开合叶片10处在开启状态。设置开合装置9的目的是可以使第一热回收室1和第二热回收室2交替工作，既不影响余热排放也能提高效率。

热回收室还包括冷却系统12，冷却系统12包括冷却水分水器13和与冷却水分水器13连接的冷却水管道14，冷却水管道14与固定轴6连通，冷却水分水器13和传动轴8联动，开合装置连杆11与冷却水分水器13连接。冷却水分水器通过冷却水管道向固定轴6中输送冷却水，冷却水通过喷淋孔7给双金属片组3喷水冷却。热回收室中的双金属片组3遇冷变平直产生恢复力，带动传动轴同样可以产生动能。

作为本实施例的一种优选，双金属片组3以传动轴8为镜像线镜像布置，双金属片组3的自由端和片间轴框15相连接，片间轴框15为镂空结构，片间轴框15和传动轴8连接；片间轴框是为了保持弯曲后的双金属片组中每组双金属片间距的均匀性，并且起到将每组双金属片组里的单片所产生的力集中起来传递给传动轴，以及起到自动调节双金属片组受热和冷却时所产生的横向距离的偏差。

传动轴8上设置有连接片16，片间轴框15与连接片16连接。双金属片组3产生的动能由片间轴框和连接片16传递到传动轴8。

作为本实施例的一种优选，双金属片组3之间的间距为双金属片组3弯曲时自由端的位移，双金属片组3中每个双金属片4间的间距为双金属片4的厚度。最大程度保证余热的利用和双金属片组3间互相不干扰。

本装置工作过程如下：

在开合装置中的开合叶片的控制下，第一热回收室一端的开合叶片开启，第二热回收室一端的开合叶片关闭，余热进入第一热回收室，双金属片组受热弯曲，推动片间轴框，片间轴框推动相连的传动轴运动；第一热回收室一端的开合叶片关闭，第二热回收室一端的开合叶片开启，余热进入第二热回收室，重复以上动作，此时和开合装置联动的冷却系统中的冷却水分水器通过冷却水管道向第一热回收室中的固定轴中输送冷却水，冷却水通过喷淋孔喷出，双金属片组冷却，回复平直状态，带动传动轴运动。

实施例2：

遵从上述技术方案，如图9所示，本实施例给出一种余热回收装置，包括余热进口17和余热出口18，还包括权利要求1-3任一权利要求热回收室，热回收室设置在余热进口17和余热出口18之间，余热进口17设置在热回收室有开合装置9的一侧。

热回收室可以为多层设置。多层设置的目的是尽可能多的利用余热。

余热进口17、余热出口18和热回收室的外壳由隔热材料制成。

传动轴8伸出第一热回收室1或第二热回收室2的一端连接有气缸19，气缸19通过气缸气管20与储气罐21连接。储气罐可以储存压缩空气。

储气罐21与气动发电机22连接。储气罐储存的压缩空气可以供给气动发电机用来发电，也可以直接提供压缩空气。

本装置工作过程如下：

余热通过余热进口进入热回收室。此时第一热回收室开合装置关闭，开合装置开启热气就会流过第二热回收室使得双金属片组受热弯曲，推动片间轴框，片间轴框推动相连的传动轴，传动轴推动气缸产生压缩空气进入储气罐。

此时和开合装置联动的冷却水分水器通过冷却系统向第二热回收室的双金属片组喷水冷却。第二热回收室的双金属片组遇冷变平直产生恢复力拉动动力轴带动气缸同样产生压缩空气进入储气罐。同时第一热回收室的双金属片组开始受热重复第二热回收室受热时的工况。储气罐储存的压缩空气可以供给气动发电机用来发电，也可以直接提供压缩空气。

当用于锅炉余热领域时，为了不影响正常排烟，开合装置的工况必须是第一热回收室关闭第二热回收室开启，反之则相反，由传动轴和开合装置连杆实现。

本发明也可以对废水的余热进行回收。