CN104075595B - 一种分级换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分级换热器，该分级换热器包括：多个换热水箱，换热水箱包括外壳体以及棱柱式箱体，换热水箱的之间通过带开关阀的管道连通；两个储水箱；分别设置在换热水箱的外壳体内及棱柱式箱体内的温度传感器；控制装置，与温度传感器及开关阀信号连接，在检测的同个换热水箱外壳体内的液体及棱柱式箱体内液体的温度差满足设定值时，控制开关阀打开，并在多个温度传感器的检测的温度相同时，控制管道上的开关阀打开。本发明的有益效果为：由于高温液体自下而上流动，高温液体实现了多级放热，实现了热能的充分使用，节约了能源。对于待加热液体，进行多级受热后，可以保证此液体充分吸热，并且温度与所需达到的高温液体的温度相近。
Description
技术领域
本发明涉及到换热器的技术领域，尤其涉及到一种分级换热器。
背景技术
传热现象在日常生活中随处可见，例如汽车中水的大循环与小循环就可以为汽车带走大量的废热，同时这些废热也能被利用起来作为空调的热源，但是废热的利用率并不是很高。又比如说在实验室中，我们经常需要对液体进行加热。通常情况下，我们用的较多的是水浴加热。这种传热方式的优点是比较温和，但是当我们停止对高温液体进行加热时，高温液体与低温液体的温度相等时就会停止传热。上述问题产生的原因都是由于进行了单级传热，这就导致高温液体的能量交换的不彻底，从而产生了能源的浪费。除此之外，低温热源由于只实现了一次换热，所以达不到所要的温度。为了达到所需的温度，则需要更换高温液体再次进行热交换，如此反复，使得操作过程变得繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种分级换热器。
本发明是通过以上技术方案实现：
本发明提供了一种分级换热器，该分级换热器包括：沿高度方向排列的多个换热水箱，所述换热水箱包括外壳体以及设置在所述外壳体内的棱柱式箱体，所述棱柱式箱体内盛放有待换热液体；相邻的换热水箱的外壳体与外壳体之间通过管道连通，棱柱式箱体与棱柱式箱体分别通过管道连通，所述管道上分别设置有开关阀，分别与位于最下方的换热水箱的外壳体及棱柱式箱体连通的第一储水箱和第二储水箱，其中，所述第一储水箱内盛放有高温液体，所述第二储水箱用于盛放换热后的液体；
与所述棱柱式箱体连通并用于泵送待换热液体的第一水泵；
与所述第一储水箱连通并用于将高温液体泵入到所述换热水箱的外壳体内的第二水泵；
分别设置在每个换热水箱的外壳体内及棱柱式箱体内的两个温度传感器；
控制装置，分别与所述第一水泵、第二水泵及多个温度传感器及多个开关阀信号连接，在检测的换热水箱的外壳体内的液体及棱柱式箱体内液体的温度差满足设定值时，控制所述换热水箱外壳体连通的管道上的开关阀打开，并在所述多个温度传感器的检测的温度相同时，控制所述棱柱式箱体连通的管道上的开关阀打开。
优选的，所述换热水箱的个数为五个。
优选的，所述控制装置还用于控制所述第一水泵将待换热液体泵入到棱柱式箱体内，控制所述第二水泵泵送高温液体。
优选的，所述控制装置为单片机、PLC、电子控制单元ECU或工控电脑。
优选的，所述开关阀为电磁开关阀。
本发明的有益效果为：由于高温液体自下而上流动，待加热液体自上而下流动，所以高温液体实现了多级放热，实现了热能的充分使用，节约了能源。对于待加热液体，进行多级受热后，可以保证此液体充分吸热，并且温度与所需达到的高温液体的温度相近。同时，由于本装置只需要一次操作就能实现充分传热，达到所需温度，不需要像单级传热般重复更换热源，所以本装置简化了操作步骤，使得操作者使用起来更加的方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的分级换热器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1是本发明提供的分级换热器的结构示意图。
本发明实施例提供了一种分级换热器，该分级换热器包括：本发明提供了一种分级换热器，该分级换热器包括：沿高度方向排列的多个换热水箱3，所述换热水箱3包括外壳体31以及设置在所述外壳体31内的棱柱式箱体32，所述棱柱式箱体32内盛放有待换热液体；相邻的换热水箱3的外壳体31与外壳体31之间通过管道4连通，棱柱式箱体32与棱柱式箱体32分别通过管道4连通，所述管道4上分别设置有开关阀5，分别与位于最下方的换热水箱3的外壳体31及棱柱式箱体32连通的第一储水箱1和第二储水箱2，其中，所述第一储水箱1内盛放有高温液体，所述第二储水箱2用于盛放换热后的液体；
与所述棱柱式箱体32连通并用于泵送待换热液体的第一水泵9；
与所述第一储水箱1连通并用于将高温液体泵入到所述换热水箱3的外壳体31内的第二水泵8；
分别设置在每个换热水箱3的外壳体31内及棱柱式箱体32内的两个温度传感器（第一温度传感器6和第二温度传感器7）；
控制装置10，分别与所述第一水泵9、第二水泵8及多个温度传感器（第一温度传感器6和第二温度传感器7）及多个开关阀5信号连接，在检测的换热水箱3的外壳体31内的液体及棱柱式箱体32内液体的温度差满足设定值时，控制所述换热水箱3外壳体连通的管道4上的开关阀5打开，并在所述多个温度传感器（第一温度传感器6和第二温度传感器7）的检测的温度相同时，控制所述棱柱式箱体32连通的管道4上的开关阀5打开。
其中，换热水箱3由长方体水箱（外壳体31与棱柱式箱体32）和棱柱式箱体32构成，长方体换热水箱3将棱柱式箱体32包裹在中心。换热水箱3的个数为多个，较佳的采用5个，并且相互间由玻璃管5在竖直方向上顺次相接。换热水箱3的主要作用就是提供高温液体和待加热液体一个交换热量的场所。具体实现形式为，在长方体水箱中通入高温液体，在棱柱式箱体32中通入待加热液体，由于两者存在温差，所以热量会从高温液体通过热传导传递给待加热液体。当两者温度相同时，对于普通单级传热来说，传热已经停止。但是，这里设置了多个换热水箱3，通过高温液体自下而上的流动和待加热液体自下而上的流动。从而使得，两种液体再次出现温差，继续进行传热。
换热水箱3当中第一个、第三个和第五个分别安装了两个温度传感器，这些温度传感器的作用是分别测量三处高温液体与待加热液体的温度，并将温度信号传输给控制装置10。
每个换热水箱3中都在高温液体和待加热液体的出入口设置了开关阀5，这些开关阀5的作用是配合控制装置10控制。优选的，所述开关阀5为电磁开关阀5。
储液水箱的个数为两个，并且由高温液体储水箱和待加热液体储水箱构成，作用为储存高温液体和待加热液体，初始状态第一储水箱1中的高温液体储水箱装满高温液体，另一个储水箱中高温液体储水箱空置，待加热液体储水箱装满待加热液体。
两个储水箱各连接着一个水泵，第一水泵9的作用是抽取第一储水箱1中的高温液体自下而上流动。第二水泵8的作用是抽取第二储水箱2中低端待加热液体自上而下流动。
较佳的，所述控制装置10为单片机、PLC、电子控制单元ECU或工控电脑。以ECU为例，ECU的作用是接收温度传感器6、7的信号，然后通过电路分别控制水泵和换热水箱3中的开关阀5开闭。它的内在机理是一个与门控制电路，即当ECU接收到第一个、第三个和第五个换热水箱3处的高温液体与待加热液体分别相等时，ECU才控制换热水箱3处的开关阀5开启，同时ECU也控制水泵抽取高温液体自下而上流往下一级水箱，抽取待加热液体自上而下流往下一级水箱。当第一个、第三个和第五个处的换热水箱3处的温度传感器6、7传输来的温度信号显示三处的高温液体与待加热液体温差皆为15℃时，ECU再次发出控制信号，将开关阀5关闭。
整体装置联合工作方式为：初始状态，关闭ECU，打开两个水泵，抽取高温液体自下而上充满五个长方体换热水箱3，抽取待加热液体自上而下充满五个棱柱式箱体32。然后，关闭水泵，打开ECU。当ECU检测到第一个、第三个和第五个温度传感器6、7传输来的高温液体与待加热液体水温分别相等时，ECU就控制换热水箱3上的开关阀5打开，同时控制水泵抽取高温液体自下而上流动，控制待加热液体自上而下流动。当ECU接收到第一个、第三个和第五个温度传感器6、7传输来的高温液体与低温液体水温相差15℃时，即控制开关阀5关闭，控制水泵停止工作。待第一个、第三个和第五个换热水箱3处的温度传感器6、7测得的高温液体和待加热液体分别相等时，ECU再次进行工作，如此周而复始。
通过上述描述可以看出，本实施提供的分级换热器，由于高温液体自下而上流动，待加热液体自上而下流动，所以高温液体实现了多级放热，实现了热能的充分使用，节约了能源。对于待加热液体，进行多级受热后，可以保证此液体充分吸热，并且温度与所需达到的高温液体的温度相近。同时，由于本装置只需要一次操作就能实现充分传热，达到所需温度，不需要像单级传热般重复更换热源，所以本装置简化了操作步骤，使得操作者使用起来更加的方便。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种分级换热器，其特征在于，包括：沿高度方向排列的多个换热水箱，所述换热水箱包括外壳体以及设置在所述外壳体内的棱柱式箱体，所述棱柱式箱体内盛放有待换热液体；相邻的换热水箱的外壳体与外壳体之间通过管道连通，棱柱式箱体与棱柱式箱体分别通过管道连通，所述管道上分别设置有开关阀，分别与位于最下方的换热水箱的外壳体及棱柱式箱体连通的第一储水箱和第二储水箱，其中，所述第一储水箱内盛放有高温液体，所述第二储水箱用于盛放换热后的液体；
与所述棱柱式箱体连通并用于泵送待换热液体的第一水泵；
与所述第一储水箱连通并用于将高温液体泵入到所述换热水箱的外壳体内的第二水泵；
分别设置在每个换热水箱的外壳体内及棱柱式箱体内的多个温度传感器；
控制装置，分别与所述第一水泵、第二水泵及多个温度传感器及多个开关阀信号连接，在检测的换热水箱的外壳体内的液体及棱柱式箱体内液体的温度差满足设定值时，控制所述换热水箱外壳体连通的管道上的开关阀打开，并在所述多个温度传感器的检测的温度相同时，控制所述棱柱式箱体连通的管道上的开关阀打开。
2.根据权利要求1所述的分级换热器，其特征在于，所述换热水箱的个数为五个。
3.根据权利要求2所述的分级换热器，其特征在于，所述控制装置还用于控制所述第一水泵将待换热液体泵入到棱柱式箱体内，控制所述第二水泵泵送高温液体。
4.根据权利要求3所述的分级换热器，其特征在于，所述控制装置为单片机、PLC、电子控制单元ECU或工控电脑。
5.根据权利要求1～4任一项所述的分级换热器，其特征在于，所述开关阀为电磁开关阀。
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