專(zhuān)利名稱(chēng)：一種流體之間進(jìn)行熱量交換的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體之間進(jìn)行熱量交換的方法和裝置，屬熱交換設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域，經(jīng)常需要進(jìn)行流體之間的熱量交換，這些交換通 常發(fā)生在液體與液體之間，氣體與氣體之間，氣體與液體之間，主要的交換形式包括蒸發(fā)、 冷凝、加熱、冷卻等，如中央空調(diào)的冷卻，水蒸汽的蒸發(fā)、冷凝，化工過(guò)程的熱交換等。常用的熱量交換手段有管式換熱、板式換熱、噴淋換熱等，在各行業(yè)中應(yīng)用極為廣 泛，但是普遍存在換熱效率低，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大等缺陷，尤其是換熱效率低，熱量利用 不充分，造成大量浪費(fèi)，每年因此損失的能源十分驚人。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種流體之間進(jìn)行熱量交換的方法和裝置，可 以有效地提高能源利用效率。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種流體之間進(jìn)行熱量交換的裝置，其特征 是包括兩個(gè)管徑大小不同的大直徑管道和小直徑管道，小直徑管道套裝在大直徑管道內(nèi)， 小直徑管道采用導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成，在小直徑管道內(nèi)和兩個(gè)管道的間隙中充填 有可以使流體通過(guò)且導(dǎo)熱性能良好的金屬絲傳熱體。一種流體之間進(jìn)行熱量交換的方法，在上述的熱量交換裝置中進(jìn)行；兩種流體在 大直徑管道和小直徑管道內(nèi)分別流動(dòng)，流動(dòng)方向相反，當(dāng)兩種流體具有溫度差時(shí)，熱量便通 過(guò)金屬絲傳熱體和小直徑管道的表面由高溫流體向低溫流體傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)熱量交換。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱效率大幅度提高，可以有效地提高能源利用 效率。


以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的裝置和方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明原理示意圖。圖2是圖1的橫向剖面圖。圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示意圖。圖中1、大直徑管道，2、小直徑管道，3金屬絲傳熱體。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1和圖2所示，本裝置中，大直徑管道1、小直徑管道2均采用截面是圓形的管 道；大直徑管道1和小直徑管道2同軸心安裝。也可以采用矩形截面管道。或者說(shuō)大直徑 管道1套裝在小直徑管道2的外部。小直徑管道2采用導(dǎo)熱性能良好的金屬管，兩種液體在大直徑管道1和小直徑管道2內(nèi)分別流動(dòng)，方向相反，如箭頭所示。當(dāng)兩種流體具有溫度 差時(shí)，熱量便通過(guò)小直徑管道2的表面由高溫流體向低溫流體傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)熱量交換。如果大 直徑管道1和小直徑管道2具有足夠的長(zhǎng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)充分的熱量交換。為提高換熱效率在兩個(gè)管道的間隙中和小直徑管道2中均填放有由導(dǎo)熱性能良 好的金屬細(xì)絲纏繞制成的金屬絲傳熱體3，流體在流動(dòng)過(guò)程中必須穿越金屬絲傳熱體3，并 且金屬絲傳熱體3與小直徑管道2表面接觸充分。當(dāng)兩種溫度不同、流動(dòng)方向相反的流體 在兩個(gè)管道的間隙中和小直徑管道2中分別流動(dòng)時(shí)，高溫流體所攜帶的熱量的一部分通過(guò) 小直徑管道2表面，直接被小直徑管道2吸收，高溫流體所攜帶的另一部分熱量則在高溫流 體穿越金屬絲傳熱體3的過(guò)程中被金屬絲傳熱體3吸收，并傳給小直徑管道2。由于金屬絲 傳熱體3的表面遠(yuǎn)大于小直徑管道2的表面，并且由于金屬絲傳熱體3的熱傳導(dǎo)能力遠(yuǎn)高 于流體介質(zhì)，使得小直徑管道2獲得了更多的熱量。當(dāng)小直徑管道2獲得了更多的熱量后，一部分通過(guò)小直徑管道2的表面向低溫流 體傳導(dǎo)，另一部分熱量則傳導(dǎo)給金屬絲傳熱體3，由金屬絲傳熱體3進(jìn)一步向低溫流體傳 導(dǎo)。這樣由于金屬絲傳熱體3的參與，大大加速了兩種流體的熱量交換過(guò)程的進(jìn)行。由于金屬絲傳熱體3是由導(dǎo)熱性能良好的金屬細(xì)絲纏繞制成的，內(nèi)部存在非常多 的空隙，這些空隙為流體通過(guò)了通道，并且流體在這些空隙間繞行的過(guò)程也進(jìn)一步加強(qiáng)了 換熱效果。下面以氣體熱交換為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和圖2所示，大直徑管道1按箭頭方向流動(dòng)常溫空氣，小直徑管道2按箭頭 方向流動(dòng)高溫?zé)煔狻Ｔ趦煞N氣體相向流動(dòng)的過(guò)程中，由于存在溫差，高溫?zé)煔庵袛y帶的熱量 一部分直接傳導(dǎo)到小直徑管道2，另一部分首先由金屬絲傳熱體3吸收，然后再傳導(dǎo)到小直 徑管道2，高溫?zé)煔馐崃亢鬁囟冉档汀Ｐ≈睆焦艿?獲得熱量后，一部分直接加熱大直 徑管道1中的冷空氣，另一部分加熱金屬絲傳熱體3，由金屬絲傳熱體3加熱大直徑管道1 中的空氣，常溫空氣得到熱量后溫度升高。交換結(jié)束后，小直徑管道2中的高溫?zé)煔獾玫嚼?卻，大直徑管道1中的常溫空氣得到加熱，高溫?zé)煔庵袛y帶的熱量被交換到空氣中，以便熱 能回用。在熱交換過(guò)程中，金屬絲傳熱體3始終保持與小直徑管道2表面良好的接觸。金屬絲傳熱體3可以不規(guī)則纏繞。金屬絲傳熱體3的填充密度和填充長(zhǎng)度決定熱交換過(guò)程的效率，填充密度大，換 熱效率高，但阻力相應(yīng)增大；填充長(zhǎng)度大換熱效果好但設(shè)備尺寸增大。金屬絲傳熱體3的填充長(zhǎng)度一般不小于小直徑管道2直徑的5倍。大直徑管道1和小直徑管道2可以同時(shí)放置金屬絲傳熱體3，也可以在大直徑管道 1內(nèi)部或小直徑管道2內(nèi)部單獨(dú)放置金屬絲傳熱體3。尤其是當(dāng)管道內(nèi)的流體是導(dǎo)熱性能 良好的液體，如水，可以依靠自身的導(dǎo)熱性能完成熱量交換，而不必放置金屬絲傳熱體3。圖3是本發(fā)明的又一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，僅在兩個(gè)管道的間隙中填放了金屬 絲傳熱體3。大直徑管道1內(nèi)按箭頭方向流動(dòng)常溫空氣，小直徑管道2按箭頭方向流動(dòng)需要 冷卻的熱水，由于存在溫差，熱水中攜帶的熱量傳導(dǎo)到小直徑管道2，小直徑管道2獲得熱 量后，一部分直接加熱大直徑管道1中的空氣，另一部分加熱金屬絲傳熱體3，由金屬絲傳 熱體3加熱空氣，交換結(jié)束后，小直徑管道2中的熱水得到冷卻，大直徑管道1中的常溫空氣得到加熱，熱水中攜帶的熱量被交換到空氣中，以便熱能回用。在這個(gè)實(shí)施例中，由于水 的導(dǎo)熱性能良好而空氣的導(dǎo)熱性能差，因此，在大直徑管道1內(nèi)部放置金屬絲傳熱體3以加 強(qiáng)空氣的熱交換效果，而在小直徑管道2內(nèi)部沒(méi)有放置金屬絲傳熱體3。
為了防止熱量損失，大直徑管道1的外表面由保溫性能良好的材料制成。
權(quán)利要求
1.一種流體之間進(jìn)行熱量交換的裝置，其特征是包括兩個(gè)管徑大小不同的大直徑管 道(1)和小直徑管道(2)，小直徑管道(2)套裝在大直徑管道(1)內(nèi)，小直徑管道2采用導(dǎo) 熱性能良好的金屬材料制成，在小直徑管道(2)內(nèi)和兩個(gè)管道的間隙中充填有可以使流體 通過(guò)且導(dǎo)熱性能良好的金屬絲傳熱體(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體之間進(jìn)行熱量交換的裝置，其特征是大直徑管道 (1)和小直徑管道(2)同軸安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體之間進(jìn)行熱量交換的裝置，其特征是金屬絲傳熱 體(3)的填充長(zhǎng)度一般不小于小直徑管道2直徑的5倍。
4.一種流體之間進(jìn)行熱量交換的方法，其特征是在權(quán)利要求1所述的熱量交換裝置 中進(jìn)行；兩種流體在大直徑管道(1)和小直徑管道(2)內(nèi)分別流動(dòng)，流動(dòng)方向相反，當(dāng)兩種 流體具有溫度差時(shí)，熱量便通過(guò)金屬絲傳熱體(3)和小直徑管道(2)的表面由高溫流體向 低溫流體傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)熱量交換。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種流體之間進(jìn)行熱量交換的方法和裝置，屬熱交換設(shè)備和方法。包括兩個(gè)管徑大小不同的大直徑管道和小直徑管道，小直徑管道套裝在大直徑管道內(nèi)，小直徑管道采用導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成，在小直徑管道內(nèi)和兩個(gè)管道的間隙中充填有可以使流體通過(guò)且導(dǎo)熱性能良好的金屬絲傳熱體。兩種流體在大直徑管道和小直徑管道內(nèi)分別流動(dòng)，流動(dòng)方向相反，當(dāng)兩種流體具有溫度差時(shí)，熱量便通過(guò)金屬絲傳熱體和小直徑管道的表面由高溫流體向低溫流體傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)熱量交換。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱效率大幅度提高，可以有效地提高能源利用效率。
文檔編號(hào)F28F1/42GK101995176SQ200910183790
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者卓衛(wèi)民 申請(qǐng)人:卓衛(wèi)民