真空传热供暖、加热、换热系统 所属技术领域
本发明“真空传热供暖、加热、换热系统”，其供暖面积可达十万平米住宅小区、宾馆、办公楼、温室大棚。在工业加热领域可实现摄氏150度的加热技术要求，如水箱、油池加热、烟草和皮革烘干、反应斧加热、烘干窑加热、石油管线加热等等。其传输外管线距离可达一千米，同时在工业余热回收换热领域也具有极大的应用前景，如高炉费热回收、炼钢厂余热回收、中央空调换热等。
背景技术
真空传热技术突破了传统的以水或水蒸气为介质的常压或有压的供暖、加热、换热系统，而是一种采用高效的无机介质，全密闭高真空状态下的相变传热系统。应用于工业加热领域，可以替代或取代有压蒸汽加热系统。它应用了分离式热管技术原理。
【发明内容】
其主要特征是：真空传热蒸发器可以是燃油、或燃气、或燃电、或燃煤，作为高密闭传热冷凝器，可以用翅片管式、或钢制板式、或铝制等散热器，或换热器。蒸发器与冷凝器通过供气管与回液管的连接组成一循环回路的真空传热系统。为了确保冷凝液在真空状态下靠重力作用回到蒸发器里，并克服蒸发器运行所产生的压头，在系统末端设有压力平衡器、增压管线、冷凝自流回收器、压头控制器等专用装置。从而克服了靠重力循环，锅炉压头产生的位差。另有各种辅助部件，真空压力表、温度控制器、超温报警器、真空阀、排气阀、真空泵、折弯管、双向螺纹膨胀管等，组成真空传热供暖、加热、换热系统。本发明的主要技术特点：
1、真空传热，高效节能。
2、传热速度快，加热时间快。
3、传热距离远，加热温度均匀。
4、系统结构简单，成本较低。
5、系统不结垢、不腐蚀、不怕冻、无气阻。
6、系统使用寿命长(含锅炉)，维修量极低。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步描述。
图1真空传热供暖系统。
图2真空传热换热系统。
图3真空传热余热回收系统。
图4真空传热空间余热回收系统。
图5真空传热温室大棚供暖加热系统。
图6真空传热电热开水器。
图中1、真空传热蒸发器，2、连气管，3、分汽缸，4、真空压力表，5、主供汽管线，6、支路分气器，7、支供气管线，8、高密闭传热冷凝器，9、冷凝下降回管，10、真空排气阀，11、混合器，12、冷凝分支管，13、压力平衡器，14、主回液管线，15、压头控制器，16、冷凝支管，17、增压管线，18、上升管线，19、冷凝自流回收器，20、下降管，21、真空抽气阀，22、双向螺纹膨胀管，23、进液口，24、排气口，25、出液口，26、集气腔，27、余热回收蒸发器，28、爆破阀，29、加热箱体或罐体，30、自动排气阀，31、增压折弯管，32、折弯管，33、传动机构，34、支撑架，35、防虹吸管线，36、超温保护，37、真空压力补偿器，38、分路供气管线，39、真空压力阀门，40、真空三通转换器，41、冷凝管，42、液位显示控制器，43、真空表连管，44、导流平衡板，45、排气阀连管，46、带孔的固定隔板，47、排污口，48、套管，49、电加热体，50、连接法兰，51、过热报警器，52、连通管。
【具体实施方式】
图1描述的是真空传热供暖系统。它由真空传热蒸发器(1)、高密闭传热冷凝器(8)、支路分气器(6)、支供气管线(7)、主供汽管线(5)、冷凝下降回管(9)、冷凝支管(16)、混合器(11)、冷凝分支管(12)、压力平衡器(13)、主回液管线(14)、增压管线(17)、冷凝自流回收器(19)、上升管线(18)、压头控制器(15)、下降管(20)、连气管(2)、分汽缸(3)、真空压力表(4)、真空排气阀(10)、真空抽气阀(21)和超温保护(36)等组成。该系统适应于厂房、教学楼、办公楼、别墅、写字楼等建筑的供暖。
具体结构描述如下：加热真空传热蒸发器(1)为真空压力锅炉，在依据国家压力容器制造标准的原则下制订企业生产标准。高密闭传热冷凝器(8)为符合国家生产标准的承压散热器。其通过支供气管线(7)焊接并联在主供气管线(5)和支路分气器(6)上，然后串联或并联高密闭传热冷凝器(8)，每组高密闭传热冷凝器(8)与冷凝下降回管(9)、冷凝支管(16)，依次连接若干组高密闭传热冷凝器(8)，在其末端连接了混合器(11)，并安装真空排气阀(10)与压力平衡器(13)连接，依据楼层的数量依此方法在主供气管(5)上并联若干，每层冷凝支管(16)与上一层的冷凝支管(12)连接时设置压力平衡器(13)。压力平衡器(13)通过主回液管线(14)与带有增压管线(17)的冷凝自流回收器(19)、上升管线(18)、压头控制器(15)、下降管(20)、真空传热蒸发器(1)连接成传热介质冷凝循环回路。其间压力平衡器(13)是在保证系统真空度状态下起到蒸汽系统疏水器的作用。冷凝自流回收器(19)将真空状态下的低位冷凝液在增压管线(17)的作用下，使其上升到高位的压头控制器(15)里，相当于蒸汽系统的增压泵。压头控制器(15)当系统内部由于冷凝散热产生体积变化时，防止真空传热蒸发器(1)内的传热介质通过虹吸流入主回水管线(14)影响系统的正常运行。真空传热蒸发器(1)点火工作，系统内地传热介质在设计限定的温度内运行，传热介质相变后通过连气管(2)、分汽缸(3)从新分配各用热管线的热量，使传热介质进入一条或多条主供气管线(5)，传热介质通过支供气管线(7)进入支路分气器(6)，支路分气器(6)再一次对进入的传热介质进行平衡分配后进入高密闭传热冷凝器(8)。冷凝下降回管(9)将高密闭传热冷凝器(8)传热介质的冷凝液导出到冷凝支管(16)，以减小传热介质继续前进的阻力。传热介质沿管线前行到末端后进入混合器(11)并通过冷凝支管(16)与上一层的冷凝分支管(12)汇合，同时进入压力平衡器(13)。压力平衡器(13)起到平衡两条冷凝回水线的压力的作用，同时保证冷凝液靠重力进入主回水管线(14)与冷凝自流回收器(19)。在真空状态下冷凝自流回收器(19)使低位冷凝液通过增压的方法克服冷凝液的重力，将冷凝液逆向升到高位压头控制器(15)中，其中增压管线(17)起到增压作用。冷凝液进入压头控制器(15)中，靠重力克服真空传热蒸发器(1)运行压头的阻力回流到真空传热蒸发器(1)内，从而实现传热介质的热力传递循环。该系统完全克服了重力回水的位差制约，在不使用外加动力的条件下，冷凝管线可不受环境的约束顺利实现回流循环。真空压力表(4)用于监测系统内部的真空状态和运行压力变化，当系统内积累了一定量的不凝气体时，可通过真空排气阀(10)或真空抽气阀(21)将其排除。超温保护器(36)，当系统内真空度降低，系统运行不稳定时，将会自动切断热源或发出警报。由此实现了系统在真空状态下运行的安全性和可靠性。该系统通过改变传热介质的性能，还可以实现高温传热的技术要求，满足工业烘干加热的需要。
图2描述的是真空传热换热系统。它是由真空传热蒸发器(1)、主供气管线(5)、支路分气器(6)、支供气管线(7)、双向螺纹膨胀管(22)、加热箱体或罐体(29)、冷凝分支管(12)、压力平衡器(13)、主回液管线(14)、集气腔(26)、真空排气阀(10)、增压管线(17)、冷凝自流回收器(19)、上升管线(18)、压头控制器(15)、下降管(20)、连气管(2)、分汽缸(3)、真空压力表(4)、超温保护器(36)和抽真空阀(21)。进液口(23)、出液口(25)和排气口(24)等主要部件组成。该系统中双向螺纹膨胀管(22)起到冷凝加热液体的作用，尤其是给水加热时，通过自身冷热变化的收缩，可以有效的将水垢从表面剥离，解决了给水加热时，加热体受水垢阻热，出现的传热效率降低或寿命缩短的现象。集气腔(26)起到气液分离的作用，将系统内积累的不凝气体与冷凝液分离，保证系统冷凝液的回流条件。该系统适应于工业或民用液体加热，特别是热水加热，效果十分显著。同时也适用于中央空调热源换热，解决了锅炉水垢腐蚀问题。其运行原理与图一描述的运行原理一致，不再描述。
图3描述的是真空传热余热回收系统。它是由余热回收蒸发器(27)、连气管(2)、分汽缸(3)、主供气管线(5)、支路分气器(6)、支供气管线(7)、换热箱体或罐体(29)、双向螺纹膨胀管(22)、冷凝分支管(12)、压力平衡器(13)、主回液管线(14)、增压管线(17)、冷凝自流回收器(19)、上升管线(18)、压头控制器(15)、下降管(20)、连气管(2)、分汽缸(3)、真空压力表(4)、超温保护器(36)、爆破阀(28)、抽真空阀(21)、真空排气阀(10)、进液口(23)、出液口(25)、排气口(24)、自动排气阀(30)和连接法兰(50)等主要部件组成。该系统中余热回收蒸发器(27)是按照不同的余热环境条件，设计的一种蒸发器，依据换热条件和技术要求，在设计上可以采用系统有压运行的工作状态。自动排气阀(30)用于排除系统内的不凝气体，保证系统的正常运行。连接法兰用于与烟道或热源出口的固定作用。爆破阀(28)为系统安全保证部件。该系统适应于工业烟道余热回收、工业炉窑余热回收等，具有结构简单、成本低、回收效率高、不受地理环境的限制等特性。其运行原理与图一描述的运行原理一致，不再描述。
图4描述的是真空传热空间余热回收系统。它是由余热回收蒸发器(27)、连气管(2)、分汽缸(3)、主供气管线(5)、换热箱体或罐体(29)、冷凝分支管(12)、压力平衡器(13)、主回液管线(14)、防虹吸管线(35)、增压折弯管(31)、折弯管(32)、真空压力表(4)、超温保护器(36)和抽真空阀(21)、真空排气阀(10)、真空泵(37)、支撑架(34)、传动机构(33)等主要部件组成。该余热回收蒸发器(27)是处于半空间高度，通过支架(34)固定，在下面是散热物料传动机构(33)，当散热物料从下面流过后，余热回收蒸发器(27)将热量吸收，使内在的传热介质受热后开始工作。为了保证传热介质的稳定循环，在系统上设置了真空泵(37)、为现象安装了防虹吸管线(35)、增压管线(31)和折弯管(32)。该系统适应于水泥、钢铁等出炉物件的余热回收。其运行原理与图一描述的运行原理一致，不再描述。
图5描述的是真空传热温室大棚供暖加热系统。它是由真空传热蒸发器(1)、主供气管线(5)、真空三通转换器(40)、支供气管线(7)、支路分气器(6)、高密闭传热冷凝器(8)、冷凝下降回管(9)、混合器(11)、冷凝支管(16)、压力平衡器(13)、主回液管线(14)、真空压力补偿器(37)、增压管线(17)、冷凝自流回收器(19)、上升管线(18)、压头控制器(15)、下降管(20)、分路供气管线(38)、换热箱体或罐体(29)、冷凝管(41)、真空压力阀门(39)、分汽缸(3)、真空压力表(4)、超温保护器(36)和抽真空阀(21)，进液口(23)、出液口(25)和排气口(24)等主要部件组成。该系统的高密闭传热冷凝器(8)使用了无缝钢管翅片散热器，实行两路供气管线，一路冷凝管线的串联方法。而且在每组散热器与下一组散热器连接处，并联设立了冷凝下降回管(9)。将冷凝液有效的导入了冷凝支管(16)中，起到气液分离的作用，同时减轻了传热介质继续前进的阻力，这种连接方法在常规系统连接中是没有出现过的，在每列支路的冷凝支管(16)末端设立了压力平衡器(13)，使得每条冷凝支管(16)与主回液管线(14)连接时处于相同的压力，以往蒸汽系统使用调压阀，但真空系统上无法使用现有的调压设备，由此设计发明了专用的压力平衡器(13)实现系统回路的平衡。真空压力补偿器(37)是保证主供气管线(5)与主回液管线(14)直接连接时出现的传热介质热量浪费的部件，在传统蒸汽系统里没有出现此连接方式。真空三通转换器(40)是应温室大棚节能需要而特别设计的，当温室内的温度达到要求时，多余的热量通过真空三通转换器(40)的切换，通过分路供气管线(38)将多余热量传送到换热箱体或罐体(29)中，用于凉水加热，加热后的水经过调温，用于植物的灌溉用水，这样双向节省了能源的支出。真空压力阀门(39)是用来调节灌溉用水加热的热量流量，保证用水量。该系统是为温室大棚供暖加热特别设计的系统。除前所描述外，其他工作原理与图一描述的运行原理一致，不再描述。
图6描述的是真空传热电热开水器装置。它是由真空传热蒸发器(1)、电加热体(49)、套管(48)、双向螺纹膨胀管(22)、带孔的固定隔板(46)、真空表连管(43)、导流平衡板(44)、排气阀连管(45)、连通管(52)、真空压力表(4)、真空排气阀(10)、液位显示控制器(42)、超温保护器(36)、过热报警器(51)、进水口(23)、出水口(25)和排气口(24)、排污口(47)等主要部件组成。通电加热后，传热介质受热相变，延连通的若干双向螺纹膨胀管(22)给水加热，相变蒸汽放热后冷凝液体靠重力回流到真空传热蒸发器(1)内再次受热相变，由此实现热传递的整个过程。带孔的固定隔板(46)固定了双向螺纹膨胀管(22)，使之受热又遇冷后产生旋转变形，将附着在表面上的水垢胀掉，同时新进入的凉水通过带孔的固定隔板(46)的管孔二次将凉水均布于热水之中，不会使已被加热的水温降低。而且也阻碍热量向上传导的速度。连通管(52)与双向螺纹膨胀管(22)连通，通过真空表连管(43)与真空压力表(4)连通，通过排气阀连管(45)连接真空排气阀(10)，使得操作者可观察系统压力运行状况，又可以排除内部积累的不凝气体。导流平衡板(44)是一次使进入加热腔体内的凉水均匀的流入，而不影响已被加热热水的温度。液位显示控制器(42)与腔体连接，用于观察被加热的水位变化，依据设定的水位，实现热水器自动补水的稳定性。超温保护器(36)和过热报警器(51)是作为热水器安全运行的双重保证，排气口(24)将水蒸气排出腔体，避免腔体内产生压力，通过排污口(47)，定期将腔体内积累的垢皮排出。该电热开水器的最大特点是电加体与被加热的水全面分离，从根本上实现了水电分离的技术要求，同时解决了加热体受水垢腐蚀而降低电热转化效率，延长了电加体的寿命。作为加热热源在此工作原理下，可实现燃煤、燃气、燃油等多种形式。技术的关键是将“热管”传热原理与双向螺纹膨胀管(22)结合，并在腔体内设置了带孔的固定隔板(46)和导流平衡板(44)。