專利名稱：集成式新型集熱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明特別涉及一種集成式新型集熱裝置，屬于工業(yè)供熱技術領域。
背景技術：
傳統(tǒng)供熱設備主要采用兩種工作模式，S卩“水管式”和“火管式”。以鍋爐為例，“水管式”鍋爐(a water tube boiler)是將水、汽或汽水混合物等換熱工質置于管內(nèi)，而以火焰或煙氣在管外燃燒和流動，藉以實現(xiàn)供熱，而“火管式”鍋爐則是將燃料或者燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣在火筒或煙管中流過，對火筒或煙管外水、汽或汽水混合物加熱，進而實現(xiàn)供熱。其中，“水管式”供熱設備具有體積相對較小、工作壓力較高、安全性能較好、熱效率較高等優(yōu)點，但其不足之處在于，相當一部分熱能會流失到周圍環(huán)境中，從而導致熱能利用率偏低，尤其是在水管內(nèi)積垢等情況下，其能源利用效率會進一步降低。而“火管式”供熱設備具有水容量大，蓄熱能力大，結構、安裝和運行都比較簡單等優(yōu)點，但其亦具有諸多缺陷，例如整體體積較大，熱效率較低，蒸發(fā)強度不高等。針對前述傳統(tǒng)供熱設備的不足，本案發(fā)明人曾于CN100516750C、CN101701747B等發(fā)明專利中提供了多種改良設計的供熱設備，其雖然具有遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)供熱設備的工作性能，但其仍存在體積較大、供熱速度相對較低，能源利用率有待進一步提升等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種集成式新型集熱裝置，其至少具有體積小，供熱速度快、能源利用高等優(yōu)點，從而克服了現(xiàn)有技術中的不足。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術方案:一種集成式新型集熱裝置，包括用以輸入供熱流體的進氣口和用以排出尾氣的排氣口，所述進氣口與排氣口之間經(jīng)一組集熱管相互連通，該一組集熱管包含沿供熱流體行進方向依次連通的復數(shù)根集熱管，該復數(shù)根集熱管密集排布于設定圓環(huán)形或圓形區(qū)域內(nèi)且相互平行設置，其中任意兩根相鄰集熱管的相應一端部經(jīng)一過渡單元連通。作為較為優(yōu)選的實施方案之一，所述過渡單元包括中空構件，所述中空構件兩端分別與任意兩根相鄰集熱管外壁上的兩個相對設置的開口部連通，所述開口部的面積大于或等于所述集熱管的內(nèi)截面面積，其中，至少每一集熱管的用以與相鄰集熱管的相鄰一端連通的一端具有封閉端面。作為較為優(yōu)選的實施方案之一，所述過渡單元包括封閉殼型構件，任一封閉殼型構件與任意兩根相鄰集熱管的相鄰一端均直接連通，其中，該任意兩根相鄰集熱管的相鄰一端均為開口端。作為較為優(yōu)選的實施方案之一，所述集熱管豎立設置，并且位于所述集成式新型集熱裝置下部的過渡單元內(nèi)還設有集塵倉，所述集塵倉上設有開口部，所述開口部上配有 封蓋。
作為較為優(yōu)選的實施方案之一，所述集成式新型集熱裝置還包括一進氣管和一排氣管，其中，所述進氣管的一端設置進氣口，另一端為封閉端，并且所述進氣管的另一端部與鄰近該進氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)一過渡單元直接連通；所述排氣管的一端設置排氣口，另一端為封閉端，并且所述排氣管的另一端部與鄰近該排氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)另一過渡單元直接連通。作為較為優(yōu)選的實施方案之一，所述集成式新型集熱裝置還包括一個以上用以遮蓋至少一集熱管的一端面的蓋狀件，所述蓋狀件具有圓弧形截面。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點至少在于:(I)該集成式新型集熱裝置結構緊湊，體積小，熱效率高、供熱速度快，且能實現(xiàn)能源的充分利用，并且，因采用圓形或環(huán)形布局，還能實現(xiàn)對工作空間的充分利用；(2)包含該集成式新型集熱裝置的新型供熱設備亦具有供熱速度快，體積小等優(yōu)點，適于作為各類供暖設備、尾氣余熱回收設備、蒸汽發(fā)生設備等在工業(yè)、民用領域廣泛應用。


圖1a是本發(fā)明一較佳實施例的俯視圖；圖1b是本發(fā)明一較佳實施例的左視圖；圖1c是本發(fā)明一較佳實施例的主視圖；圖1d是本發(fā)明一較佳實施例的展開平面結構示意圖。
具體實施例方式鑒于現(xiàn)有技術的不足，本案發(fā)明人旨在提供一種集成式新型集熱裝置，其具有體積小、結構簡單緊湊、供熱速度快、能源利用率高等特點，進一步的，基于該集成式新型集熱裝置，本案發(fā)明人還提供了一種新型的供熱系統(tǒng)。具體而言，作為本發(fā)明的一個方面，該集成式新型集熱裝置包括用以輸入供熱流體的進氣口和用以排出尾氣的排氣口，所述進氣口與排氣口之間經(jīng)一組集熱管相互連通，該一組集熱管包含沿供熱流體行進方向依次連通的復數(shù)根集熱管，該復數(shù)根集熱管密集排布于設定圓環(huán)形或圓形區(qū)域內(nèi)且相互平行設置，其中任意兩根相鄰集熱管的相應一端部經(jīng)一過渡單元連通。通過前述設計，使得本發(fā)明較之CN100516750C、CN101701747B等發(fā)明專利中所涉及的S型連續(xù)彎管結構，無需將集熱管管徑縮小，即可在有限的區(qū)域內(nèi)集中安裝更大密度的具有較大管徑(例如，可以為50mm以上)的集熱管，不會影響且甚至可以提高各種供熱流體在集熱裝置內(nèi)的流通速度，以及，還可有效提升集熱裝置的比表面積(亦即，與換熱工質的接觸面積)，進而能以更小體積實現(xiàn)更高的供熱效率。而作為本發(fā)明的另一個方面，該新型供熱系統(tǒng)包括如上所述的集成式新型集熱裝置以及殼體，所述集成式新型集熱裝置置于所述殼體內(nèi)腔中，且所述殼體內(nèi)腔中還填充有氣態(tài)或液態(tài)換熱工質。顯然的，參見前文，該新型供熱系統(tǒng)系采用以流經(jīng)集熱管的供熱流體對包圍在集熱管之外的換熱工質進行加熱，其能實現(xiàn)對由各種供熱流體提供的熱能的充分利用，且即使是在集熱管外壁上積垢的情況下，亦能實現(xiàn)熱能在供熱流體與換熱工質之間的充分轉移，而不會流失到周圍環(huán)境中。特別是，藉由本發(fā)明的設計，供熱流體在該新型供熱系統(tǒng)經(jīng)過后形成的尾氣溫度可以遠遠低于常規(guī)供熱設備排出的尾氣溫度，例如，低于100°c。又及，因集熱管可具有較大管徑，且在單位體積內(nèi)分布的集熱管密度較大，使得可燃性的供熱流體可以較高流通速度在集熱裝置內(nèi)行經(jīng)較長行程，繼而充分燃燒，并與換熱介質充分換熱，進一步提升換熱效率，還能避免供熱流體內(nèi)的粉塵等在集熱管內(nèi)快速大量的積聚。在本發(fā)明的一個較為優(yōu)選的實施方案之中，前述過渡單元可以包括中空構件，前述中空構件兩端分別與任意兩根相鄰集熱管外壁上的兩個相對設置的開口部連通，所述開口部的面積大于或等于所述集熱管的內(nèi)截面面積，其中，至少每一集熱管的用以與相鄰集熱管的相鄰一端連通的一端具有封閉端面。前述中空構件兩端可采用焊接等方式與相鄰集熱管上的前述開口部密封接合，當然，將前述中空構件與相鄰集熱管一體設置亦是可行的方案之一。又，前述中空構件優(yōu)選采用直管形構件，以盡量縮短供熱流體在相鄰集熱管之間的行程，以盡量縮小過渡單元對供熱流體的流通速度的影響。作為較為優(yōu)選的實施方案，相鄰集熱管之間的距離一般可縮小至5cm以下，特別是在某些應用于小型供熱設備中的集熱裝置之中，相鄰集熱管的距離可縮小至大于0，但小于或等于2cm，如此，可以實現(xiàn)在單位面積和/或單位體積內(nèi)集熱管密度的最大化。在本發(fā)明的另 一個較為優(yōu)選的實施方案之中，前述過渡單元可以包括封閉殼型構件，任一封閉殼型構件與任意兩根相鄰集熱管的相鄰一端均直接連通，其中，該任意兩根相鄰集熱管的相鄰一端均為開口端。前述封閉殼型構件亦優(yōu)選在供熱流體的行進方向上具有平直流道結構，即，在供熱流體的行進方向上系具有矩形剖面結構。優(yōu)選的，所述封閉殼型構件可具有弧面形頂面。在本發(fā)明中，所述集熱管可以采用豎立設置的形態(tài)，并且位于所述集成式新型集熱裝置下部的過渡單元內(nèi)還設有集塵倉，所述集塵倉上設有開口部，所述開口部上配有封蓋。該設計尤其適于易于產(chǎn)生粉塵的供熱流體，其工作原理在于，在供熱流體行進該集成式新型集熱裝置的過程中，粉塵可在重力作用下沉降至集塵倉中，在沉積到一定數(shù)量時，通過前述開口部即可將粉塵取出，避免造成集熱管的堵塞。作為可以實施的具體應用方案之一，所述集成式新型集熱裝置還包括一進氣管和一排氣管，其中，所述進氣管的一端設置進氣口，另一端為封閉端，并且所述進氣管的另一端部與鄰近該進氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)一過渡單元直接連通；所述排氣管的一端設置排氣口，另一端為封閉端，并且所述排氣管的另一端部與鄰近該排氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)另一過渡單元直接連通。又及，作為較佳實施方案之一，所述進氣口與排氣口之間亦可經(jīng)兩組以上集熱管相互連通，該兩組以上集熱管中的各集熱管密集排布且相互平行設置?？紤]到某些供熱裝置內(nèi)會有一定的壓力要求，為增強該集成式新型集熱裝置的耐壓強度，作為較佳的具體應用方案之一，所述集成式新型集熱裝置還可包括一個以上用以遮蓋至少一集熱管的一端面的蓋狀件，所述蓋狀件具有圓弧形截面，亦即，可以在任一集熱管的至少一端上設置蓋狀件，亦可在選定的若干集熱管的相應一端上加設一蓋狀件，或者，以一蓋狀件掩蓋位于同一層的所有集熱管的相應一端。需要指出的是，前述集熱管系為便于描述本發(fā)明而擬定的一種表述，事實上，其可為圓管形、箱型的等結構，且不限于此。前述供熱流體可以是可燃性流體(氣體、液體或霧化的液體或氣液混合物)與空氣、氧氣等助燃物的混合物，由可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣，某些高溫設備(如鍋爐、金屬冶煉設備等)輸出的高溫尾氣等等。以下結合附圖及一較佳實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明。參閱圖1a-圖ld，該集成式新型集熱裝置20包括一進氣管210和一排氣管220，該進氣管的一端設置用以輸入供熱流體的進氣口 211，另一端為封閉端，該排氣管220的一端設置用以排出尾氣的排氣口 221，另一端為封閉端，該進氣口 211與排氣口 221之間經(jīng)一組集熱管相互連通，該一組集熱管包含沿供熱流體行進方向依次連通的若干豎立設置的集熱管23，該等集熱管密集排布形成一圓形布局，其中任意兩根相鄰集熱管的相應一端部經(jīng)一過渡單元22連通，并且該進氣管的另一端部與鄰近該進氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)一過渡單元直接連通，該排氣管的另一端部與鄰近該排氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)另一過渡單元直接連通。該進氣口 211與該排氣口 221分布于該新型集熱裝置20的同一側。前述過渡單元包括具有矩形橫截面的中空構件，該中空構件兩端分別與設置于任意一組集熱管中的任意兩根相鄰集熱管外壁上的兩個相對設置的開口部(圖中未示出)連通，所述開口部的面積優(yōu)選大于或等于所述集熱管的內(nèi)截面面積，前述每一集熱管的用以與相鄰集熱管的相鄰一端連通的一端具有封閉端面。前述中空構件兩端可采用焊接等方式與相鄰集熱管上的前述開口部密封接合，當然，前述中空構件亦可與相鄰集熱管一體設置。又及，在位于所述新型集熱裝置下部的若干過渡單元內(nèi)還設有集塵倉，所述集塵倉上設有開口部231，所述·開口部上配有封蓋(圖中未示出)。基于前述新型集熱裝置20而形成的一種新型供熱系統(tǒng)還可以包括殼體21，所述新型集熱裝置20被置于所述殼體21內(nèi)腔中，且所述殼體內(nèi)腔中還填充有氣態(tài)或液態(tài)工質，如水等，而進氣口 211與該排氣口 221可以分別從所述殼體外壁和底端面露出。需要指出的是，盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權利要求
1.一種集成式新型集熱裝置，其特征在于，包括用以輸入供熱流體的進氣口和用以排出尾氣的排氣口，所述進氣口與排氣口之間經(jīng)一組集熱管相互連通，該一組集熱管包含沿供熱流體行進方向依次連通的復數(shù)根集熱管，該復數(shù)根集熱管密集排布于設定圓環(huán)形或圓形區(qū)域內(nèi)且相互平行設置，其中任意兩根相鄰集熱管的相應一端部經(jīng)一過渡單元連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的集成式新型集熱裝置，其特征在于，所述過渡單元包括中空構件，所述中空構件兩端分別與設置于任意兩根相鄰集熱管外壁上的兩個相對設置的開口部連通，所述開口部的面積大于或等于所述集熱管的內(nèi)截面面積，其中，至少每一集熱管的用以與相鄰集熱管的相鄰一端連通的一端具有封閉端面。
3.根據(jù)權利要求1所述的集成式新型集熱裝置，其特征在于，所述過渡單元包括封閉殼型構件，任一封閉殼型構件與任意兩根相鄰集熱管的相鄰一端均直接連通，其中，該任意兩根相鄰集熱管的相鄰一端均為開口端。
4.根據(jù)權利要求1所述的集成式新型集熱裝置，其特征在于，所述集熱管豎立設置，并且位于所述集成式新型集熱裝置下部的過渡單元內(nèi)還設有集塵倉，所述集塵倉上設有開口部，所述開口部上配有封蓋。
5.根據(jù)權利要求1所述的集成式新型集熱裝置，其特征在于，它還包括一進氣管和一排氣管，其中， 所述進氣管的一端設置進氣口，另一端為封閉端，并且所述進氣管的另一端部與鄰近該進氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)一過渡單元直接連通； 所述排氣管的一端設置排氣口，另一端為封閉端，并且所述排氣管的另一端部與鄰近該排氣管的一集熱管的相應一端部之間經(jīng)另一過渡單元直接連通。
6.根據(jù)權利要求1所述的集成式新型集熱裝置，其特征在于，它還包括一個以上用以遮蓋至少一集熱管 的一端面的蓋狀件，所述蓋狀件具有圓弧形截面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集成式新型集熱裝置，包括用以輸入供熱流體的進氣口和用以排出尾氣的排氣口，所述進氣口與排氣口之間經(jīng)一組集熱管相互連通，該一組集熱管包含沿供熱流體行進方向依次連通的復數(shù)根集熱管，該復數(shù)根集熱管密集排布于設定圓環(huán)形或圓形區(qū)域內(nèi)且相互平行設置，其中任意兩根相鄰集熱管的相應一端部經(jīng)一過渡單元連通。該集成式新型集熱裝置結構簡單緊湊，體積小，熱效率高、供熱速度快，且能實現(xiàn)能源的充分利用，適于在工業(yè)、民用領域的供暖設備、尾氣余熱回收設備、蒸汽發(fā)生設備等之中廣泛應用。
文檔編號F28D1/053GK103245220SQ201310135718
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權日2013年4月18日
發(fā)明者童書開 申請人:蘇州艾克瑪能源科技有限公司