CN101915475A - 液体热能循环***及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明是一种液体热能循环***，包括液体热能发生装置和热交换***，液体热能发生装置由电机(11)、空化发生器(12)和机架(2)组成；空化发生器(12)由涡轮机构和外壳(27)组成，涡轮机构包括涡轮(26)和涡轮轴(24)，该涡轮机构安装在外壳(27)内；电机(11)与涡轮轴(24)连接，空化发生器(12)具有出水阀(5)、出水管(14)、回水管(13)、回水阀(9)，与外部的管路及热交换***共同构成热水循环回路。本发明的液体热能循环***安全环保，水电完全分离，***达到零排放、无污染；高效节能，供热量大，运行成本低，对加热水质没要求，结构简单、设备体积小、占地少、安装简便、使用可靠。

Description

液体热能循环***及其应用

技术领域

本发明涉及新能源技术，尤其是涉及一种安全环保、高效节能的供热***，可以替代传统的燃煤、燃油、燃气、电加热等供热方式。

背景技术

迄今为止，为获得以水为介质的热能，涉及制水、供热、空调、发电等***，不仅要消耗大量的“被加热工质”-水，更要消耗大量的“加热工质”——石油、煤、天然气等一次能源；同时，又必须不断地耗费大量的人力和财力来开采、运输和储存这些能源，而燃烧时排放出的废气和废渣又对环境造成极大的破坏。因此，为获得大量的热能是造成当今全球能源紧张、环境恶化，气候变暖，二氧化碳排放超标的最主要的原因。

利用电热的方式加热水，在加热环节是清洁的，但是，目前的电加热方式，存在着效率低的缺陷，造成用电量高。为满足日益增长的用电需求，无节制的开发热电和水电，既受到矿物能源资源和水资源利用率的制约，使得发电的环保成本更为昂贵，而且核电的开发利用投资大，周期长，满足不了生产和生活各个方面的迫切需求。

因此，提高电能的利用效率，是节约能源，减少碳排放，实现经济可持续发展的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用液体，尤其是水作为介质，进行能量循环的***，该***不用任何加热元件，利用冷液体高速运动产生的冲击和摩擦，进而产生热能，然后通过液体的传导和热交换，高效节能地输送热能。

为实现本发明的目的，提出一种液体热能循环***，包括液体热能发生装置和热交换***，所述液体热能发生装置由电机11、空化发生器12和机架2组成，所述电机11和空化发生器12安装在机架2上；

所述空化发生器12由涡轮机构和外壳27组成，所述涡轮机构包括涡轮26和涡轮轴24，该涡轮机构安装在外壳27内；

所述电机11与涡轮轴24连接，为涡轮机构提供动力，确保其高速旋转；

所述空化发生器12具有出水阀5、出水管14、回水管13、回水阀9，与外部的管路及热交换***共同构成热水循环回路。

所述机架2下部装有减振器1，保持整个液体热能发生装置工作的稳定。

所述空化发生器12的管路上装有安全阀8、压力表4、补水阀10和温度传感器6，保障***正常的工作压力和温度。

所述外壳27分为前后两部分，所述涡轮26位于前一部分，前端设置进水孔30，进水孔30与所述回水管13连接；后一部分形成集水腔28，所述集水腔28具有出水孔25，与所述出水管14相连；所述外壳27的前后两部分通过通孔31连通；所述外壳27通过紧固螺孔32将外壳上盖固定，形成一个封闭的腔体；

所述涡轮轴24两端安装有轴承，所述轴承通过轴承座29固定在所述外壳27上；所述涡轮轴24的一端伸出所述外壳27，与电机的驱动轴连接。

所述液体为加热后不易挥发或非易燃液体，包括经过滤的自来水、天然水、防冻液、高温导热油。

本发明还提出使用热能循环***的供热装置，包括供热***，所述***的配置为：

液体热能发生装置+管路***+热交换器+热水使用设备。

包括暖风机供暖***，所述***的配置为：

液体热能发生装置+管路***+暖风机***+供暖设备。

包括室内供暖***，所述***的配置为：

液体热能发生装置+管路***+散热器+输送泵、集气罐、膨胀水箱。

本发明的液体热能循环***更安全更环保，水电完全分离，***达到零排放、无污染；

高效节能，供热量大，设备热效率高达96％，水温可达98℃，温升梯度最大可达3℃/分；单机供热能量为4,700～42,500w/h。采用多机并联组合方式，可成倍增大供热能量；

运行成本低，加热***不结垢，对加热水质没要求，雪雨水和河水等简单过滤后可直接加热，无须软化，节约水处理设备投资和燃料，运行成本大为降低；还可用于部分化工工艺液体、油类的直接加热。

产热和传输一体化，结构简单、设备体积小、占地少、安装简便、使用可靠、安装方便、应用广泛；设备操作简单，可实现温度设定、开停机自动控制，设备免维护，实现无人值守。

附图说明

图1是本发明的液体热能发生装置结构示意图；

图2是本发明的空化发生器结构示意图；

图3是使用液体热能发生装置的供热***；

图4是使用液体热能发生装置的暖风机供暖***；

图5是使用液体热能发生装置的室内供暖***。

图中

1减震器        17热水管

2机架          18风扇

3接线盒        19暖风机

4压力表        20膨胀水箱

5出水阀        21输送泵

6温度传感器    22散热器

7排气阀       23集气罐

8安全阀       24涡轮轴

9回水阀       25出水孔

10补水阀      26涡轮

11电机        27外壳

12空化发生器  28集水腔

13回水管      29轴承座

14出水管      30进水孔

15热交换器    31通孔

16冷水管      32紧固螺孔

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图，对本发明进一步详细说明。

本发明的液体能量循环***的技术关键是利用了液体热能发生装置，和热交换***配合组成能量循环***；该液体热能发生装置的技术原理是液体的“空化技术”，即，在空化发生器中，液体在涡轮作用下高速流动，在高速流动的液体后面产生“空洞”，在空洞内部产生真空状态的负压，使液体达到沸点而产生大量微小气泡，在周围水压作用下，气泡经过碰撞，内部急遽爆裂，使水分子获得巨大的动能；首先，分子之间形成摩擦，从而释放出巨大热能，使液体被加热至2000度过热蒸汽。同时，水分子产生裂解，生成小分子并且部分水分子裂解成H₂和O₂，H₂和O₂在高温下燃烧，形成水分子的同时放出热量，进一步加热水，高温热水成为极佳的传热介质，经过热交换***，向用热设备传递热量。

该液体热能发生装置由电机和空化发生器组成，空化发生器包括涡轮离心泵和热能发生器，离心泵使液体高流速进入热能发生器，使其内部产生空化现象。此时，即使在常温下局部液体也会沸腾，形成强大冲击波动能，释放出巨大能量，迅速提高局部高温使流经液体加热。

图1是本发明的液体热能发生装置结构示意图；如图所示，液体热能发生装置由电机11、空化发生器12和机架2等组成。机架2下部装有减振器1，保持整个液体热能发生装置工作的稳定。电机11为空化发生器12提供动力，确保其高速旋转，电机11的电力由接线盒3接入；

出水阀5、出水管14、回水管13、回水阀9和外部的管路及换热器共同构成热水循环回路，经空化发生器12加热的热水，经过出水阀5、出水管14流出进入换热器，再经过回水管13和回水阀9流回空化发生器12。为保障***正常的工作压力和温度，在管路上装有安全阀8、压力表4和温度传感器6，控制***可通过微电脑保证液体能量循环***实现按设定温度值自动控制运行，在***上装有补水阀10，维持工作水压。

图2是本发明的空化发生器结构示意图；该空化发生器12的核心部件涡轮机构安装在空化发生器12内，主要由涡轮轴24、涡轮26和外壳27构成，其中，涡轮轴24两端的轴承通过轴承座29固定在外壳27上，涡轮轴24的一端伸出外壳27，与电机的驱动轴连接；外壳27分为前后两部分，涡轮26位于前一部分，前端设置进水孔30，进水孔30与回水管13连接；后一部分形成集水腔28，集水腔28具有出水孔25，与出水管14相连；外壳27的前后两部分通过通孔31连通；外壳27通过紧固螺孔32将外壳上盖固定就形成一个封闭的腔体。

水或其他液体由进水孔30进入，涡轮26在电机11驱动下高速旋转，通过“空化作用”，液体被加热并形成小分子状态，通过的通孔31进入集水腔28，再由出水孔25流出空化发生器12。

测试数据表明，本发明的液体能量循环***，不用任何加热元件，利用冷液体高速运动冲击、摩擦产生热能，热效率可达96％。单机供热能量为4,700～42,500w/h。采用多机并联组合方式，可成倍增大供热能量。液体最高加热温度可达98℃，可以完全替代传统的燃煤、燃油、燃气、电加热等供热方式。同时产生的小分子水可以广泛用于种植业和养殖业，提高产量。

本机对加热介质的要求低，经简单过滤的自来水、天然水、防冻液、高温导热油等均可使用，只要加热后不易挥发，非易燃液体即可。

本机对电源的要求只要用户具备380V或220V，三(单)相，50HZ与本机相适应的电源容量即可。

图2-图4显示本发明的液体能量循环***的系列产品结构图。其中，图2是使用液体热能发生装置的供热***；供热***采用热交换器，其典型***配置为：

液体热能发生装置+管路***+热交换器+热水使用设备

从液体热能发生装置出水管14流出的热水流进热交换器15，加热后的热水在热交换器15中与从冷水管16进入的冷水充分进行热交换。

热交换器15的安装可采用顺向或逆向换热方式与本机的进水管14和回水管24分别连接，视***压力损失决定是否安装输送泵。

图3是使用液体热能发生装置的暖风机供暖***；该***的典型***配置：

液体热能发生装置+管路***+暖风机***+供暖设备

按照上述***示意图连接好各部分，按有关规范检验无误后，打开进、出口阀门，即可通电启动空化发生器；

视***压力损失决定是否安装输送泵；将本机的进出口与暖风机的盘管进出口分别连接；

图4是使用液体热能发生装置的室内供暖***，典型***配置：

液体热能发生装置+管路***+散热器+输送泵、集气罐、膨胀水箱

按照上述***示意图连接好各部分，按有关规范检验无误后，打开进、出口阀门，即可通电启动空化发生器；

调节热水出口阀门，即可将热水经管路送至采暖***；

可以在在进水或回管路上安装输送泵和膨胀水箱。容积大小应根据***中的水量而定，膨胀水箱应配装通气管，以便溢出。

本发明的该系列产品作为热源可广泛应用于军用、民用、企、事业单位的供暖及热水供应。如：印染、造纸、木材干燥、医药、冶金、化工、食品加工、石油产品、汽车制造、航空工业等各类工业的生产工艺方法中；可用于乳制品业，卫生***，商服行业的灭菌、消毒作业；可用于野外作业的工程。无电源时可利用柴油机代替电动机与水泵联接即可，可用于非易燃，易爆液体的直接加热工艺。该技术还可与太阳能、地源热泵、风能利用等可再生能源***配套使用，上述可再生能源存在的普遍问题是热能品位比较低，有些还存在间歇性能量使用问题，往往需要一种补偿手段。采用本机作为补温手段，不仅可以提高供热温度，而且可以将地源热泵作为基本负荷热源，使用本机蓄热加热作为调峰负荷热源，从而降低设备初期投资规模，具有更理想的经济性。

本系列产品作为安全、环保、高效、节能的热源，用以替代燃煤、燃油、燃气、电加热等供热锅炉设备。其工作条件相当简单：只要具有动力电源、水源、适当的安装场地即可。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的内容为准。任何熟习本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的各种变化或等同替换，都应当属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液体热能循环***，包括液体热能发生装置和热交换***，其特征在于，所述液体热能发生装置由电机(11)、空化发生器(12)和机架(2)组成，所述电机(11)和空化发生器(12)安装在机架(2)上；

所述空化发生器(12)由涡轮机构和外壳(27)组成，所述涡轮机构包括涡轮(26)和涡轮轴(24)，该涡轮机构安装在外壳(27)内；

所述电机(11)与涡轮轴(24)连接，为涡轮机构提供动力，确保其高速旋转；

所述空化发生器(12)具有出水阀(5)、出水管(14)、回水管(13)、回水阀(9)，与外部的管路及热交换***共同构成热水循环回路。

2.根据权利要求1所述的热能循环***，其特征在于，所述机架(2)下部装有减振器(1)，保持整个液体热能发生装置工作的稳定。

3.根据权利要求1所述的热能循环***，其特征在于，所述空化发生器(12)的管路上装有安全阀(8)、压力表(4)、补水阀(10)和温度传感器(6)，保障***正常的工作压力和温度。

4.根据权利要求1所述的热能循环***，其特征在于，

所述外壳(27)分为前后两部分，所述涡轮(26)位于前一部分，前端设置进水孔(30)，进水孔(30)与所述回水管(13)连接；后一部分形成集水腔(28)，所述集水腔(28)具有出水孔(25)，与所述出水管(14)相连；所述外壳(27)的前后两部分通过通孔(31)连通；所述外壳()27通过紧固螺孔(32)将外壳上盖固定，形成一个封闭的腔体；

所述涡轮轴(24)两端安装有轴承，所述轴承通过轴承座(29)固定在所述外壳(27)上；所述涡轮轴(24)的一端伸出所述外壳(27)，与电机的驱动轴连接。

5.根据权利要求1所述的热能循环***，其特征在于，所述液体为加热后不易挥发或非易燃液体，包括经过滤的自来水、天然水、防冻液、高温导热油。

6.使用如权利要求1-5所述的热能循环***的供热***，其特征在于，所述***的配置为：

液体热能发生装置+管路***+热交换器+热水使用设备。

7.使用根据权利要求1-5所述的热能循环***的暖风机供暖***，其特征在于，所述***的配置为：

液体热能发生装置+管路***+暖风机***+供暖设备。

8.使用根据权利要求1-5所述的热能循环***的室内供暖***，其特征在于，所述***的配置为：

液体热能发生装置+管路***+散热器+输送泵、集气罐、膨胀水箱。

Images