[發(fā)明專利]一種利用介質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)流體溫度控制的換熱裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111447305.3
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114001573A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐世明;蔡浩飛;王濤;彭爍;蔡洪波;周賢;姚國鵬;安航;白燁;王會
• 申請（專利權(quán)）人: 華能營口熱電有限責(zé)任公司;中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28F27/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發(fā)明公開了一種利用介質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)流體溫度控制的換熱裝置及方法，包括本體、流體一通道、相變介質(zhì)一腔體、相變介質(zhì)二腔體和流體二通道；流體一通道、相變介質(zhì)一腔體、相變介質(zhì)二腔體和流體二通道由外向內(nèi)依次嵌套設(shè)置在本體內(nèi)，且相互密封隔離，流體一通道、相變介質(zhì)一腔體、相變介質(zhì)二腔體和流體二通道的頂?shù)撞烤O(shè)置有進(jìn)口和出口，流體一通道和流體二通道內(nèi)分別設(shè)置有換熱流體，相變介質(zhì)一腔體和相變介質(zhì)二腔體內(nèi)分別設(shè)置有不同飽和溫度的相變介質(zhì)。實(shí)現(xiàn)相變介質(zhì)飽和溫度的控制，從而實(shí)現(xiàn)與兩種飽和態(tài)相變介質(zhì)接觸換熱的流體溫度的穩(wěn)定控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換熱器領(lǐng)域，涉及一種利用介質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)流體溫度控制的換熱裝置及方法。

背景技術(shù)

換熱器作為一種常見的熱工設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于能源動力、石油化工、建筑供暖、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。現(xiàn)有換熱器主要用途是實(shí)現(xiàn)兩種或多種不同溫度流體之間的熱量傳遞，從而使流體達(dá)到所需溫度。然而，對于一些對流體出口溫度有較高要求的場合，比如超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)中，壓縮機(jī)入口的二氧化碳溫度需要被準(zhǔn)確控制在緊鄰臨界點(diǎn)之上，通過普通換熱器的換熱設(shè)計(jì)計(jì)算難以實(shí)現(xiàn)對出口溫度的精準(zhǔn)控制，因此需要探索新型的換熱器裝置。

換熱器按傳熱原理可以分為間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器和直接接觸式換熱器，其中，最常用的為間壁式換熱器。間壁式換熱器多用于兩種流體換熱，其中，兩種流體在換熱器內(nèi)沿各自的通道流動，通過通道之間的固體壁面進(jìn)行傳熱。當(dāng)兩種流體流量、溫度固定時，換熱量及最后的流體溫度取決于換熱器的面積，因此，換熱器面積的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)直接影響到流體的最終出口溫度。然而，對于以超臨界二氧化碳為典型代表的復(fù)雜工藝流體，其換熱系數(shù)劇烈多變，因此難以通過換熱的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)和普通間壁式換熱器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對應(yīng)工況下的出口溫度準(zhǔn)確控制，二氧化碳出口溫度會隨著工況變化而發(fā)生變化，從而影響整體發(fā)電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種利用介質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)流體溫度控制的換熱裝置及方法，實(shí)現(xiàn)相變介質(zhì)飽和溫度的控制，從而實(shí)現(xiàn)與兩種飽和態(tài)相變介質(zhì)接觸換熱的流體溫度的穩(wěn)定控制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種利用介質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)流體溫度控制的換熱裝置，包括本體、流體一通道、相變介質(zhì)一腔體、相變介質(zhì)二腔體和流體二通道；

流體一通道、相變介質(zhì)一腔體、相變介質(zhì)二腔體和流體二通道由外向內(nèi)依次嵌套設(shè)置在本體內(nèi)，且相互密封隔離，流體一通道、相變介質(zhì)一腔體、相變介質(zhì)二腔體和流體二通道的頂?shù)撞烤O(shè)置有進(jìn)口和出口，流體一通道和流體二通道內(nèi)分別設(shè)置有換熱流體，相變介質(zhì)一腔體和相變介質(zhì)二腔體內(nèi)分別設(shè)置有不同飽和溫度的相變介質(zhì)。

優(yōu)選的，相變介質(zhì)一腔體內(nèi)的相變介質(zhì)的飽和溫度等于流體一通道內(nèi)換熱流體的出口溫度，相變介質(zhì)二腔體內(nèi)的相變介質(zhì)的飽和溫度等于流體二通道內(nèi)換熱流體的出口溫度。

優(yōu)選的，相變介質(zhì)一腔體和相變介質(zhì)二腔體頂部均設(shè)置有抽真空口。

優(yōu)選的，流體一通道的進(jìn)口位于流體一通道的頂部，流體一通道的出口位于流體一通道的底部；流體二通道的進(jìn)口位于流體二通道的底部，流體二通道的出口位于流體二通道的頂部。

優(yōu)選的，流體一通道內(nèi)的流體溫度高于流體二通道內(nèi)的流體。

優(yōu)選的，相變介質(zhì)一腔體和相變介質(zhì)二腔體內(nèi)均設(shè)置有肋片。

進(jìn)一步，肋片分別設(shè)置在相變介質(zhì)一腔體和相變介質(zhì)二腔體的外圈內(nèi)壁和內(nèi)圈內(nèi)壁上。

再進(jìn)一步，外圈內(nèi)壁上的肋片和內(nèi)圈內(nèi)壁上的肋片交錯設(shè)置。

一種基于上述任意一項(xiàng)所述利用介質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)流體溫度控制的換熱裝置的換熱方法，包括以下過程：