[發明專利]基于串并聯結合調節的顯熱蓄熱換熱管路連接結構和方法

在審

• 申請號: 202011013544.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112197633A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 王巖;張明明;卜一;王薇;張連鑫
• 申請（專利權）人: 北京市偉業供熱設備有限責任公司
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 史霞

1.基于串并聯結合調節的顯熱蓄熱換熱管路連接結構，其特征在于，包括：

主管路，其嵌于蓄熱體的中央部位；

并聯支路，其嵌于所述蓄熱體內并位于所述主管路的兩側；

其中，所述主管路與若干個所述并聯支路的入口連通設置，所述主管路的出口設有主管路常開出口閥，所述并聯支路與所述主管路連通的入口處設置有并聯支路常閉入口閥，所述并聯支路的出口設有并聯支路常開出口閥，當僅開啟所述主管路換熱時，所述主管路常開出口閥開啟，而所述并聯支路常閉入口閥關閉，當需要開啟所述并聯支路時，所述并聯支路常閉入口閥開啟，而所述主管路常開出口閥關閉。

2.如權利要求1所述的基于串并聯結合調節的顯熱蓄熱換熱管路連接結構，其特征在于，所述并聯支路包括：

單級串聯支路；

多級串聯支路，所述多級串聯管路包括多級順次連通的串聯管路，所述串聯管路具有串聯管路常閉入口閥；

所述主管路與所述單級串聯支路、多級串聯支路各自分別連通。

3.如權利要求1所述的基于串并聯結合調節的顯熱蓄熱換熱管路連接結構，其特征在于，還包括：

出口聯箱，所述主管路的出口通過所述主管路常開出口閥與所述出口聯箱連通，所述并聯支路的出口也與所述出口聯箱連通。

4.如權利要求2所述的基于串并聯結合調節的顯熱蓄熱換熱管路連接結構，其特征在于，還包括：

子聯箱，其設置于所述多級串聯支路中的所述串聯管路的出口與所述串聯管路常開出口閥之間，所述子聯箱的入口與所述串聯管路連通，所述子聯箱的出口與所述串聯管路常開出口閥連通。

5.利用如權利要求1所述的基于串并聯結合調節的顯熱蓄熱換熱管路連接結構的換熱方法，其特征在于，包括如下步驟：

將換熱器進出口流體的設計焓差計為ΔH，設計出口水溫在每個工作階段的波動范圍為±ΔT，對應的蒸汽焓差波動范圍為±ΔH'，

首先開啟主管路換熱，主管路出口的主管路常開出口閥開啟，而并聯支路入口的并聯支路常閉入口閥均關閉，所述主管路中的換熱過程滿足如下：

式中，為主管路總平均換熱系數，A₀為主管路的換熱面積，為蓄熱體在當前工作溫區的平均溫度，為主管路1內流體平均溫度，G為主管路1的流量，ΔH為換熱器進出口流體的設計焓差；

當蓄熱體的平均瞬時溫度降低至該階段換熱面積無法滿足出口溫度要求，滿足如下關系式時，開啟并聯支路這一換熱管路：

同時關閉所述主管路常開出口閥，開啟所述并聯支路常閉入口閥。

6.如權利要求5所述的換熱方法，單級串聯支路的開啟條件為：

當換熱過程滿足如下平衡式時，開啟所述單級串聯支路：

式中，為該階段主管路平均換熱系數，為該階段主管路的工作流體平均瞬時溫度，A₁為并聯支路的換熱面積，N為支管路并聯數，為并聯支路中單個支管路的平均換熱系數，為并聯支路中單個支管路的工作流體平均瞬時溫度。

7.如權利要求5所述的換熱方法，其特征在于，對于多級串聯支路，開啟第i級串聯管路需關閉第i-1級的出口常開閥，打開第i級對應的入口常閉閥，

當該階段換熱過程滿足如下平衡式時，開啟所述多級串聯支路：

式中，為開啟第i級串聯管路后的主管路的平均換熱系數，為開啟第i級串聯管路后的主管路的工作流體平均瞬時溫度，A_n為已開啟串聯支路中任意一級的換熱面積，為已開啟串聯支路中任意一級支管路的平均換熱系數，為已開啟串聯支路中任意一級支管路的工作流體平均瞬時溫度；

當換熱過程滿足如下平衡式時，開啟第i+1級串聯管路

8.如權利要求5所述的換熱方法，其特征在于，在整個顯熱蓄熱換熱器的換熱過程中，換熱管路內流體的換熱形式為單相換熱時，可以通過合理設計并聯支路的管路直徑、管路數量調整流體在并聯支管路的Re。