一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由电磁泵、液态金属换热器、余热利用装置、阀门以及管路组成。液态金属换热器为模块化结构，可以方便的增加或减少模块数量以适应不同的应用场合。模块为一个换热板，板中充满流动的液态金属，板上有多个通孔供高温流体通过，安装位置相邻的两个模块上的孔相互交错。同时，换热板放置时与水平方向成一定角度，液态金属的重力作用使其在模块中的流动更均匀且流阻较小。本实用新型的液态金属模块化系统，利用液态金属的材料优点和模块化换热器的结构优点，将提高工业生产中余热回收效率及回收能量的品质，可广泛应用于工业生产过程中高温流体产品、高温废气、废液等余热回收领域。
【专利说明】
一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及工业余热回收用换热系统，其中特别涉及一种液态金属换热器，可广泛应用于工业生产过程中高温流体产品、高温废气、废液等余热回收领域。
【背景技术】
[0002]在工业生产领域，余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、建材、轻工和食品等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源。余热利用的潜力很大，在当前节约能源中占重要地位。传统的余热回收装置多使用水或导热油作为载能介质，余热回收的效率低，回收余热的品质低(载能介质温度较低)。在乙炔、炭黑等产品的生产过程中，产品终止反应的温度在1300°C?1100°C之间，然后在急冷锅炉中将烟气温度降到合适的范围以进入下游设备。这些过程由于需要将高温产品迅速冷却，传统的余热回收装置无法满足要求，因此通常都是通过喷入急冷水来实现的，在此过程中大量高品质余热无法回收利用，同时增加了下游设备的处理压力。
[0003]为解决上述问题，本发明提供一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其中的液态金属换热器采用的液态金属导热工质具有优异的物理性能和良好的流动换热能力，结合换热器模块化的结构优点，将大大提高工业生产中余热回收的效率，提高了回收能量的品质。
【发明内容】
[0004]本实用新型涉及一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其中的液态金属换热器具有模块化的结构优点，加之换热器采用的导热工质为液态金属，使液态金属模块化换热系统具有传热效率高、传热速度快、能量损耗小、安全可靠等优点。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]—种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由电磁栗1、液态金属换热器2、余热利用装置3、阀门4以及管路组成；
[0007]所述液态金属换热器2米用液态金属24作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；
[0008]所述液态金属换热器2为模块化结构，根据实际应用项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块；
[0009]所述液态金属换热器2中的模块之间为并联连接。
[0010]所述液态金属为金属镓、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或祕基合金。
[0011]所述液态金属换热器2采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热。
[0012]所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓萊合金。
[0013]所述镓基多元合金为镓铟锡合金、镓铟锡镉钕铈合金或镓铟锡锌合金。
[0014]所述铟基合金为铟铋铜合金或铟铋锡合金。
[0015]所述铋基合金为铋锡合金。
[0016]所述液态金属换热器2中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。
[0017]所述换热板放置时与水平方向成一定角度，液态金属的重力作用使其在模块中的流动更均匀且流阻较小。
[0018]所述阀门4是根据所述液态金属换热器2中模块的数量配置的，一个模块对应两个阀门，分别安装在模块两端的液态金属入口21管路和液态金属出口22管路处。所述电磁栗I作为液态金属24循环的动力。
[0019]所述电磁栗I可用机械栗代替。
[0020]所述模块安装时，首先，将预先灌满液态金属24的模块固定在液态金属换热器2中，与原有的模块呈并联状态;然后，依次打开模块的液态金属出口 22和液态金属入口 21所对应的两个阀门；最后，启动电磁栗I，在电磁栗I的驱动下，液态金属24从液态金属入口 21进入模块，从液态金属出口22流出，形成了稳定的液态金属流动循环，即模块安装完毕。[0021 ]所述模块拆除时，依次关闭指定模块的液态金属入口 21和液态金属出口 22所对应的两个阀门，将指定模块从系统液态金属循环中取出，同时回收拆除模块中的液态金属24，丰旲块拆除完毕。
[0022]所述模块在液态金属换热器2中是独立工作的，故单个或多个模块的增加或拆除时，并不影响其他模块的工作进程，进而本实用新型的换热系统可以中止或继续工作。
[0023]使用时，首先启动电磁栗I，电磁栗I带动液态金属24通过管路流入换热器2;待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔23，与液态金属换热器2中的液态金属24进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属24通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁栗驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。
[0024]本实用新型的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，具有如下优占.V.
[0025](I)本实用新型的液态金属换热器采用的液态金属具有优异的物理性能、熔点低、沸点高、导热系数高、运动黏性比较小等优点，使液态金属换热器具有良好的流动换热能力。
[0026](2)本实用新型利用液态金属的材料优点和换热器模块化的结构优点，大大提高了液态金属模块化换热系统在工业生产中余热回收的效率以及回收能量的品质。
[0027](3)本实用新型的液态金属换热器还可应用于一些需迅速冷却的工业生产场合，在不影响产品品质的情况下完成余热回收。
【附图说明】
[0028]图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统结构示意图。
[0029]图2为液态金属换热器模块正视结构示意图。
[0030]图3为液态金属换热器模块剖面结构示意图。
[0031]附图标记说明:1-电磁栗，2-液态金属换热器，3-余热利用装置，4-阀门，21-液态金属入口，22-液态金属出口，23-通孔，24-液态金属。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图及具体实施例进一步描述本实用新型。
[0033]实施例1
[0034]实施例1展示了本实用新型一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器的一种典型应用。图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器结构示意图。图2为换热器模块正视结构示意图，图3为换热器模块剖面结构示意图。其中:I为电磁栗，2为液态金属换热器，3为余热利用装置，21为液态金属入口，22为液态金属出口，23为通孔，24为液态金属。
[0035]本实施例的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由电磁栗1、液态金属换热器2、余热利用装置3以及管路组成；
[0036]所述液态金属换热器2采用液态金属作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；
[0037]所述液态金属换热器2采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热；
[0038]所述液态金属换热器2为模块化结构，根据实际应用项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块；
[0039]所述液态金属换热器2中的模块之间为并联连接。
[0040]所述液态金属为镓铟锡锌合金。
[0041]所述液态金属换热器2中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。
[0042]所述换热板放置时与水平方向成一定角度，液态金属的重力作用使其在模块中的流动更均匀且流阻较小。
[0043]所述电磁栗I作为液态金属循环的动力。
[0044]使用时，首先启动电磁栗I，电磁栗I带动液态金属24通过管路流入换热器2;待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔23，与液态金属换热器2中的液态金属24进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属24通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁栗驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。
[0045]实施例2
[0046]图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器结构示意图。图2为换热器模块正视结构示意图，图3为换热器模块剖面结构示意图。其中:I为机械栗，2为液态金属换热器，3为余热利用装置，21为液态金属入口，22为液态金属出口，23为通孔，24为液态金属。
[0047]本实施例的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由机械栗1、液态金属换热器2、余热利用装置3以及管路组成；
[0048]所述液态金属换热器2采用液态金属作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；
[0049]所述液态金属换热器2采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热；
[0050]所述液态金属换热器2为模块化结构，根据实际应用项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块；
[0051]所述液态金属换热器2中的模块之间为并联连接。
[0052]所述液态金属为镓铟锡镉钕铈合金。
[0053]所述液态金属换热器2中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。
[0054]所述换热板放置时与水平方向成一定角度，液态金属的重力作用使其在模块中的流动更均匀且流阻较小。
[0055]所述电磁栗I作为液态金属循环的动力。
[0056]所述电磁栗I用机械栗代替。
[0057]使用时，首先启动电磁栗I，电磁栗I带动液态金属24通过管路流入换热器2;待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔23，与液态金属换热器2中的液态金属24进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属24通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁栗驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。
[0058]实施例3
[0059]图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器结构示意图。图2为换热器模块正视结构示意图，图3为换热器模块剖面结构示意图。其中:I为电磁栗，2为液态金属换热器，3为余热利用装置，21为液态金属入口，22为液态金属出口，23为通孔，24为液态金属。
[0060]本实施例的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由电磁栗1、液态金属换热器2、余热利用装置3以及管路组成；
[0061]所述液态金属换热器2采用液态金属作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；
[0062]所述液态金属换热器2采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热；
[0063]所述液态金属换热器2为模块化结构，根据实际应用项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块；
[0064]所述液态金属换热器2中的模块之间为并联连接。
[0065]所述液态金属为铟祕锡合金。
[0066]所述液态金属换热器2中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。
[0067]所述换热板放置时与水平方向成一定角度，液态金属的重力作用使其在模块中的流动更均匀且流阻较小。
[0068]所述电磁栗I作为液态金属循环的动力。
[0069]使用时，首先启动电磁栗I，电磁栗I带动液态金属24通过管路流入换热器2;待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔23，与液态金属换热器2中的液态金属24进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属24通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁栗驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。
[0070]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由电磁栗、液态金属换热器、余热利用装置、阀门以及管路组成； 所述液态金属换热器采用液态金属作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质； 所述液态金属换热器为模块化结构，根据实际应用项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块； 所述液态金属换热器2中的模块之间为并联连接。2.按权利要求1所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述液态金属为金属镓、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或祕基合金。3.按权利要求2所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓萊合金。4.按权利要求2所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述镓基多元合金为镓铟锡合金、镓铟锡镉钕铈合金或镓铟锡锌合金。5.按权利要求2所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述铟基合金为铟铋铜合金或铟铋锡合金。6.按权利要求2所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述铋基合金为铋锡合金。7.按权利要求1所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述液态金属换热器中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之上的通孔相互交错。8.按权利要求7所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述换热板放置时与水平方向成一定角度，液态金属的重力作用使其在模块中的流动更均匀且流阻较小。9.按权利要求1所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述阀门是根据所述液态金属换热器中模块的数量配置的，一个模块对应两个阀门，分别安装在模块两端的液态金属入口管路和液态金属出口管路处。10.按权利要求1所述的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，所述电磁栗可用机械栗代替。
【文档编号】F28D15/00GK205537252SQ201620103668
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】郭瑞
【申请人】北京态金科技有限公司