[發(fā)明專利]一種氣液兩相流能量輸運方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210004575.1
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102519288A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 田小亮;劉瑞璟;劉春濤;王宗偉;王兆俊
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于能量輸運技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用氣液兩相流將熱能從一個區(qū)域輸運到另一區(qū)域的低能耗高密度能量輸運方法，特別是一種氣液兩相流能量輸運方法。

背景技術(shù)：

在人類的實際生活和生產(chǎn)過程中，常常存在將熱量從一個區(qū)域輸運到另一區(qū)域的場合。如海水(江水或湖水)熱能的利用，海水(江水或湖水)所處位置和需要其熱能的用戶間往往有一段較遠的距離；又如土壤熱源或地下水熱源的應用，可以獲取該類冷、熱能量的地方也往往與用戶間存在一段較遠的距離；再如生活廢水中冷、熱能的回收利用，廢水的排放位置與需要能量的位置有一段距離；還有工業(yè)廢水中冷、熱能的回收利用，廢水的排放位置與需要能量的位置常常有較遠一段距離；此外，諸如中央空調(diào)系統(tǒng)的供冷、供熱，太陽能熱利用、空氣冷能回收、各類鍋爐或動力機的余熱或其它廢熱的回收、核能熱利用等領(lǐng)域也常常存在提供冷、熱能量的地方與使用冷、熱能量的地方有一段較遠的距離的場合；再如通訊基站、各類電源柜、控制柜等機房，由于有內(nèi)熱源存在，一年四季都需要將內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量傳遞到外部環(huán)境中；等等，這些場合都必須將冷、熱能量從一個地方輸運到另一個地方，即涉及到能量的輸運問題。

目前，人們廣泛應用的冷、熱能量輸運方法是利用某種液體工質(zhì)做媒介，在提供冷、熱能量的地方獲取能量后，用溶液泵將該液體工質(zhì)輸運到需要冷、熱能量的地方，放出能量后又被送到提供冷、熱能量的地方再次獲取能量；如此循環(huán)，連續(xù)不斷地輸運能量；這些方法的缺點：一是由于利用液體的顯熱來攜帶熱量，在供熱與取熱兩個地方的換熱過程中都不可避免地存在較大的換熱溫差，這不僅產(chǎn)生了較大的不可逆損失，而且使需熱位置獲得的能量品質(zhì)降低，對于諸如海水(江水或湖水)熱能的利用、土壤熱源或地下水熱源的應用、生活廢水中冷、熱能的回收利用等本身溫差較小的場合，應用效果會大打折扣，有時甚至失去應用價值；二是由于液體的顯熱是通過溫度升高或降低來攜帶能量的，溫度升高才能攜帶熱能，溫度降低才能攜帶冷能，為減小換熱溫差產(chǎn)生過大的不可逆損失，液體工質(zhì)的溫度升高或降低值往往不希望過大，又由于液體的比熱相對較小，故為帶走一定的能量，需要有大量的液體工質(zhì)循環(huán)，這不僅增加了管道、保溫材料的初投資，而且也增大了輸運過程中與外界環(huán)境的熱交換造成的能量損失，還增大了液體溶液泵，使其初投資和運行費用都較大。一般來說，能量的輸運密度越大，等熱值的運輸成本越低，利用液體工質(zhì)的顯熱實現(xiàn)能量輸運的方法，能量輸運密度相對較小；為了降低運輸成本，期望能找到一種輸運密度大的能量輸運系統(tǒng)。熱管技術(shù)實現(xiàn)了“潛熱”形式輸運能量，是一種輸運密度大的能量輸運方法，為實現(xiàn)能量輸運，熱管已由單根熱管演變?yōu)槎喔鶑秃蠠峁埽⒂蛇B體式熱管演變出分離式熱管；分離式熱管在工業(yè)應用中具有布置靈活、易于實現(xiàn)大型化等優(yōu)點；然而，普通分離式熱管存在工作液輸送力不夠、分液不均勻、使用效果遠不如連體式熱管等問題，嚴重阻礙了其推廣應用，一直沒有大規(guī)模商業(yè)化產(chǎn)品，為此，本發(fā)明人曾提出一種“雙循環(huán)可控熱管系統(tǒng)”(專利號：200610045059.8)，能夠徹底解決分離式熱管中存在的各種問題；本發(fā)明人又提出“一種雙向雙循環(huán)能量輸運系統(tǒng)”(專利號：200710013149.3)，實現(xiàn)了利用熱管原理以“潛熱”形式輸運能量的過程，具有能量輸運密度高等優(yōu)點，但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復雜，必須進行全面的優(yōu)化設計和合理的控制手段，才能保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設計提出一種利用氣液兩相流將熱能從一個區(qū)域輸運到另一區(qū)域的低能耗高密度的高效能量輸運系統(tǒng)方法，便于實現(xiàn)優(yōu)化設計和控制，解決目前冷、熱能量輸運過程中存在的各種問題，解決利用現(xiàn)有熱管技術(shù)實現(xiàn)“潛熱”形式輸運能量時存在的結(jié)構(gòu)復雜、難以實現(xiàn)全面優(yōu)化設計等問題。