一种热流体散热供热装置、空压机及热流体换热方法与流程

1.本发明涉及机械领域，特别是涉及一种热流体散热供热装置、空压机及换热方法。


背景技术：

2.空压机即空气压缩机是一种压缩气体的设备，在空压机的使用过程中，将电能转换为机械能，机械能中有小部分转换为压缩空气能，大部分能量转换热能被排出，能源浪费大，利用率低。
3.因此本领域技术人员致力于开发一种热流体散热供热装置、空压机及换热方法，能大幅降低供热供暖的能量消耗，也降低了空压机散热系统的功耗。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种热流体散热供热装置、空压机及换热方法，可减小空压机及类似装置的能量消耗。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种热流体散热供热装置，包括回风箱，所述回风箱进口连接到排风罩内，所述回风箱出口连接到吸风箱，所述回风箱进口与出口之间设置有阀门。本发明通过阀门的打开，使排风罩和吸风箱负压腔连通，从而实现排风罩所出热风的内循环，可使本发明在低环境温度的工况下，输出目标温度范围内的热风。
6.较佳的，所述吸风箱外侧设置有第一油换热器，所述第一油换热器出油口连接设备主机。通过此设置，从而确保对设备机油的冷却到位。
7.较佳的，所述吸风箱外侧还设置有压缩空气冷却器。
8.较佳的，所述吸风箱内侧为排风箱，所述排风箱内设置有离心风扇的扇叶及与之连接设于机壁外侧的风扇电机；
9.所述排风罩内设有温度传感器。温度传感器能检测出风温度，从而及时调节出风设置，同时达到正常热交换及节能的目的。
10.较佳的，所述排风箱上侧连接导风罩，所述导风罩上方连接所述排风罩，所述导风罩和排风罩之间设有第二油换热器。
11.较佳的，所述第二油换热器的油进口连接到设备出油管道，所述第二油换热器的油出口连接到温控阀的入口。
12.较佳的，所述温控阀设有冷油出口及热油出口，所述热油出口连接到第一油换热器入油口，所述冷油出口连接设备主机。若第二油换热器的降温不能达到设定温度，本发明中可通过温控阀连通第一油换热器，第二油换热器对刚出设备的机油进行初次冷却，并可通过温控阀根据温度确定是否再次进入第一油换热器再次冷却，能使油温稳定，延长油与主机的寿命。
13.较佳的，所述风扇电机为变频控制。可根据出风温度调节风扇功率，从而更加省电节省。
14.本发明还提供一种空压机，包括如上所述的热流体散热供热装置。
15.本发明还提供一种热流体换热方法，包括以下步骤：
16.s1：设置第一设定温度t1、第二设定温度t2和第三设定温度t3，且t3》t2》t1；设置间隔检测时间t0；
17.s2：检测换热装置出风温度,得出风温度tn，n＝1,2,3,4
……
，比较出风温度tn与第一设定温度t1之间大小，判定出风温度tn是否小于或等于第一设定温度ti，若是，进入步骤s4，若否，进入步骤s3；
18.s3：判断出风温度tn是否大于等于t3，若是，进入步骤s5，若否，进入步骤s6；
19.s4：将部分出风导入吸风箱，其余出风向外部排出；完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；
20.s5：调高离心风扇电机频率，增加出风量；出风全部导向外部排出；完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；
21.s6：判定出风温度是否大于等于t2；若是，完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；若否，进入步骤s7；
22.s7：调减离心风扇电机频率，降低风量；
23.s8：获取上次检测的出风温度tn-1，判定tn是否小于等于tn-1，若是进入步骤s4，若否，出风全部导向外部排出，完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；
24.其中，n＝1时，tn-1设定值为0。
25.本发明的有益效果是：本发明可将热流体散热供热装置或空压机排出热风进行再次利用，实现热风的内循环，低功耗，输出目标温度范围内的热风，相对于现有技术，可提高输出热风的温度，从而实现依靠装置或空压机自身热量来达到恒温供热的目的，提高了螺杆空压机的能源利用率；同时，本发明可将油冷装置和供热装置(如空压机的散热供热系统)为一体，无需独立的供热系统,生产成本和使用成本大幅降低。
附图说明
26.图1是实施例1的结构示意图。
27.图2是实施例1的侧视结构示意图。
28.图3是实施例1的俯视结构示意图。
29.图4是实施例1的热交换过程示意图
30.图5是实施例2的结构示意图。
31.图6是实施例2的侧视结构示意图。
32.图7是实施例4的流程图。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.实施例1：
35.如图1至图3所示，一种热流体散热供热装置，包括回风箱9，回风箱9进口连接到排风罩7内，排风罩7内设有温度传感器8，可检测装置的出风温度。回风箱9出口连接到吸风箱13，回风箱9进口与出口之间设置有阀门10，本实施例中，阀门为气动阀门，其他实施例中，也可以为电动阀门，阀门10连接控制器(未图示)，受控制器控制控制其开闭。本专利中，通过回风箱9的设置，可将热流体散热供热装置排风罩7拟排出的部分热风导入回风箱9，从而再次利用，使热流体散热供热装置排出的风量温度更高，达到为设备散热的同时达到供热的目的，能充分节省并利用能源。
36.吸风箱13外侧设置有第一油换热器12，第一油换热器12出油口122连接设备主机。本专利中，设备是指需要冷却、换热的设备，如空压机。即经第一油换热器12冷却后的机油可直接用于设备主机。
37.吸风箱13内侧为排风箱1，排风箱1内设置有离心风扇的扇叶2及与之连接设于机壁外侧的风扇电机3。本实施例中，风扇电机3为变频控制，从而可根据排风温度调整风扇运转频率，频率小对应的功耗低，达到充分节能的效果。
38.排风箱1上侧连接导风罩4，导风罩4上方连接排风罩7，导风罩4和排风罩7之间设有第二油换热器6。第二油换热器6的油进口61连接到设备出油管道，第二油换热器6的油出口62连接到温控阀5的入口。温控阀5设有冷油出口51及热油出口52，热油出口52连接到第一油换热器12入油口121，冷油出口51连接设备主机。
39.通过以上设置，设备机油的热油先通过第二油换热器6的油进口61进入第二油换热器6，第二油换热器6的油出口62连接到温控阀5的入口，温控阀设置对比温度，超过该对比温度的为热油，低于或等于该对比温度的为冷油，若是冷油，温控阀5控制打开冷油出口51，机油再次流入设备主机对设备进行降温。若温控阀5检测的油温为热油，则通过热油出口62进入第一油换热器12进行再次降温，最终通过第一油换热器12出油口122输入设备主机使用。
40.本专利中的热流体散热供热装置的热交换过程如图4所示，启动离心风扇后，风扇电机3带动扇叶2旋转，此时，在吸风箱13内形成负压腔，由于负压的作用冷空气穿过第一油换热器12，冷空气与第一油换热器12进行热交换，穿过第一油换热器12后的冷空气变为第一热风，第一热风由于扇叶2的旋转，进入排风箱1之后推入导风罩4内，并穿过第二油换热器6，再次进行热交换，形成第二热风，第二热风根据设定，可全部从排风罩7排出，也可通过回风箱9进入吸风箱13再次利用。而具体换热方法，如本发明中的一种热流体换热方法中所述。
41.当然，本发明还连接有电控组件，包括控制器，控制器连接温度传感器8、阀门10、离心风扇及温控阀5，温度传感器检测到的出风温度传输给控制器，从而控制阀门10的开闭、以及离心风扇电机的运转频率。
42.实施例2
43.本实施例结构与实施例1结构相同，不同之处在于吸风箱13外侧还设置有压缩空气冷却器11。如图5、6所示，压缩空气冷却器11设置于第一油换热器12上方，设有压缩空气进口101及压缩空气出口102，从而可对空压机或其他主设备出来的压缩空气进行冷却。
44.实施例3
45.本发明还提供一种空压机，包括如上实施例1或实施例2记载的热流体散热供热装
置。
46.实施例4
47.本发明还提供一种热流体换热方法，可采用前述热流体散热供热装置或空压机，如图7所示，包括以下步骤：
48.s1：设置第一设定温度t1、第二设定温度t2和第三设定温度t3，且t3》t2》t1；设置间隔检测时间t0。
49.s2：检测换热装置出风温度,得出风温度tn，n＝1,2,3,4
……
，比较出风温度tn与第一设定温度t1之间大小，判定出风温度tn是否小于或等于第一设定温度t1，若是，进入步骤s4，若否进入步骤s3。本步骤中，通过设置在排风罩7内的温度传感器8检测换热装置(即本发明中的热流体散热供热装置)的出风温度，温度传感器8通过通讯模块连接控制器，因此，温度传感器8将此温度传输给控制器，由控制器执行本发明相关判定等步骤。
50.s3：判定出风温度tn是否大于等于t3，若是，进入步骤s5，若否，进入步骤s6。
51.s4：将部分出风导入吸风箱13，其余出风向外部排出；完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2。本步骤中，由控制器控制阀门10执行，当需要将部分出风导入吸风箱13时，控制器使电磁阀(两位三通型)得电，之后压缩空气进入气缸，气缸推动连杆使阀门10的阀板打开。从而，部分出风可通过回风箱9导入吸风箱13进行再次利用。
52.s5：调高离心风扇电机频率，增加出风量；出风全部导向外部排出；完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；当步骤s3中检测到温度高于t3，进入本步骤，说明此时风温温度已过高，高于设定值，此时控制器控制离心风扇的风扇电机3提高频率，加大冷空气的吸入速度，从而快速给机油降温，且控制器关闭阀门10，出风全部导向外部排出。
53.s6：判定出风温度是否大于等于t2；若是，完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；若否，进入步骤s7。当出风温度大于等于t2但小于t3，说明温度虽较高，但还未达到t3，此时，可以暂不处理。
54.s7：调减离心风扇电机频率，降低风量。当步骤s6判断出风温度已经小于t2了，即可以调减离心风扇电机频率，降低风量，节省能源。
55.s8：获取上次检测的出风温度tn-1，判定tn是否小于等于tn-1，若是进入步骤s4，若否，出风全部导向外部排出，完成后间隔时间t0，n加1后进入步骤s2；
56.其中，n＝1时，tn-1设定值为0。
57.本步骤，通过相邻两次出风温度的比较，判断换热装置的出风是升温还是降温，tn小于等于tn-1为降温，否则为升温，若判断结果是降温后进入步骤s4，阀门仍是打开，将部分出风导回吸风箱，从而节省能耗；若是升温，关闭阀门10，出风全部导向外部排出，加大冷风的进入量，增进机油冷却效率。
58.本发明的装置及方法，可以实现热风的内循环，通过第二热风的内循环实现了螺杆空压机在低负载，低环境温度的工况下能输出目标温度范围的热风，只是风量减少，而且能提高热风的最高温度；若用于螺杆空压机，从而实现依靠螺杆空压机自身热量来达到恒温供热的目的，提高了螺杆空压机的能源利用率，在第二热风的使用率达到100％的情况下，空压机的能源利用率到达90％以上、而普通的螺杆空压机能源利用率仅为20％左右；通过本发明可以实现非常好的节能减排效果。本发明可使设备如空压机的散热供热系统为一体,无需独立的供热系统,大大提高了能源的使用效率，成本大幅降低。
59.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。