一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，包括火炕本體、煙氣沉降室和脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)?；鹂槐倔w上設(shè)有灶口和灶臺(tái)煙氣出口；脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)包括煙氣室、熱交換室和若干根脈動(dòng)熱管，煙氣室置于熱交換室下方，煙氣室的兩端分別設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口，煙氣進(jìn)口與灶臺(tái)煙氣出口相連，煙氣室底部設(shè)有冷凝水出水口；熱交換室兩端分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口與自來(lái)水管連接，出水口與廚房水箱連接；若干根脈動(dòng)熱管形成閉式回路，脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段位于煙氣室，其冷凝段位于熱交換室，并且煙氣室和熱交換室由一絕熱隔板隔開。本發(fā)明采用脈動(dòng)熱管技術(shù)回收煙氣余熱，充分利用低品位熱量，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。
【專利說(shuō)明】 一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣沉降回收煙氣余熱的系統(tǒng)和方法，具體說(shuō)是一種基于脈動(dòng)熱管技術(shù)改進(jìn)火炕并進(jìn)行使之具有節(jié)能效果的基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)能源供應(yīng)和需求之間的矛盾不斷加大，能源短缺的問(wèn)題隨之產(chǎn)生。據(jù)計(jì)算，為了保證GDP年均增長(zhǎng)7%以上，我國(guó)面臨能源供應(yīng)保持每年遞增4%左右的壓力。到2050年，我國(guó)將成為世界第一能耗大國(guó)，其中96%以上都為建筑能耗。而在農(nóng)村地區(qū)，冬季取暖問(wèn)題尤為嚴(yán)重，北方農(nóng)村地區(qū)的取暖能耗占全國(guó)的56%。而東北火炕作為東北民居的主要取暖手段，長(zhǎng)期以來(lái)燃料燃燒成巨大的能源損失，同時(shí)煙氣直接經(jīng)由煙道從煙囪中排出，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)于我國(guó)東北農(nóng)村地區(qū)在使用火炕過(guò)程中煙氣直接排放的問(wèn)題，為了充分利用農(nóng)村現(xiàn)有的設(shè)施和能源，本發(fā)明提供一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，通過(guò)脈動(dòng)熱管回收煙氣余熱，在不附加額外能源消耗下，將煙?直接排出的煙氣中的余熱回收充分利用，以達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，減輕霧霾的效果。
[0004]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，包括火炕本體、煙氣沉降室和脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)，所述火炕本體上設(shè)有灶口和灶臺(tái)煙氣出口 ；所述脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)包括煙氣室、熱交換室和若干根脈動(dòng)熱管，煙氣室置于熱交換室下方，煙氣室的兩端分別設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口，煙氣進(jìn)口與灶臺(tái)煙氣出口相連，所述煙氣室底部設(shè)有冷凝水出水口；所述熱交換室兩端分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口與自來(lái)水管的出水口連接，出水口與廚房水箱的進(jìn)水口連接；所述若干根脈動(dòng)熱管形成閉式回路，脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段位于煙氣室，其冷凝段位于熱交換室，并且煙氣室和熱交換室由一絕熱隔板隔開。
[0006]所述脈動(dòng)熱管的內(nèi)徑為0.53mm，熱管內(nèi)部為真空，并充注有工作液體。
[0007]所述煙氣進(jìn)口與灶臺(tái)煙氣出口之間還設(shè)有煙氣沉降室。
[0008]脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段裝有若干翅片。
[0009]本發(fā)明采用脈動(dòng)熱管技術(shù)回收煙氣余熱，利用溫差顯熱交換和蒸汽凝結(jié)汽化潛熱加熱如廚房用水等處的生活用水。充分利用低品位熱量，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；同時(shí)煙氣經(jīng)過(guò)沉降室后沉降大部分煙塵，達(dá)到了減輕霧霾的效果，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明基于脈動(dòng)熱管換熱的東北土炕系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明兩相閉式脈動(dòng)熱管回路工作結(jié)構(gòu)及機(jī)理示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所不,脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng),包括煙氣室6、熱交換室9、若干根脈動(dòng)吸管、熱交換室處于煙氣室6的上方；煙氣室6設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口 ；熱交換室設(shè)有進(jìn)水口和出水口 ；若干根脈動(dòng)熱管形成閉式回路，脈動(dòng)熱管的一部分置于熱交換室中(此為脈動(dòng)熱管冷卻段)，另一部分置于煙氣室(此為脈動(dòng)熱管蒸發(fā)段)。燃料燃燒所排出的煙氣由灶臺(tái)主體2流出，經(jīng)由煙氣管道3，進(jìn)入煙氣沉降室5。4為煙氣管道外墻。煙氣從煙氣沉降室流出后進(jìn)入脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)的煙氣室6中，與脈動(dòng)熱管蒸發(fā)段換熱后由煙氣室出口處8排出進(jìn)入煙囪。煙氣室中的冷凝水經(jīng)由冷凝水出口 7流出。脈動(dòng)熱管的冷凝段置于熱交換室中，用于加熱生活用水，生活用水由管段10，流入并儲(chǔ)存于廚房水箱I中。煙塵沉降室5位于灶臺(tái)煙氣出口處，利用重力除塵原理，沉降煙塵并定期清除。熱交換室的進(jìn)水口接自來(lái)水管的出水口 ；熱交換室的出水口接廚房水箱的進(jìn)水管；煙氣室6的煙氣進(jìn)口接灶臺(tái)的煙氣出口處；煙氣室6的煙氣出口處接煙囪的煙氣入口處；煙氣室6底部設(shè)有冷凝水出水口。
[0013]如圖2所示，脈動(dòng)熱管的管徑很小(內(nèi)徑一般在0.53mm)，它是由金屬毛細(xì)管彎曲成回形結(jié)構(gòu)，管彎頭一端為加熱端(蒸發(fā)段)，另一端為冷卻端(冷凝段)，在中間可根據(jù)需要布置絕熱段。管內(nèi)部抽成真空，充注工作液體。脈動(dòng)熱管工作時(shí)加熱段(蒸發(fā)段)和冷卻段(冷凝段)分別在管段兩端，一般情況下，蒸發(fā)段在下部，冷卻段在上部。脈動(dòng)熱管工作時(shí)，由于管徑足夠小，管內(nèi)將形成氣泡柱11和液體柱12間隔布置并呈隨機(jī)分布的狀態(tài)。在蒸發(fā)端，工質(zhì)吸熱產(chǎn)生氣泡，迅速膨脹和升壓，推動(dòng)工質(zhì)流向鄰管子之間存在的壓力不平衡，使得工質(zhì)在蒸發(fā)端和冷凝端之間形成氣液柱振蕩13，從而實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。在整個(gè)過(guò)程中，無(wú)需消耗外部機(jī)械功和電功，完全是在熱驅(qū)動(dòng)下的自我震蕩。并且其蒸發(fā)段與冷凝段由一絕熱隔板隔開所述的脈動(dòng)熱管在蒸發(fā)段(位于煙氣室中的部分)上裝有若干翅片14，以增加熱交換面積，強(qiáng)化換熱。
[0014]因此脈動(dòng)熱管具有如下結(jié)構(gòu)和特征:
[0015]I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無(wú)芯，形狀可任意彎曲，當(dāng)量傳熱系數(shù)大，體積小，高熱流密度，是一種小型化的高效傳熱元件。
[0016]2)熱管中參與熱交換的冷熱段流體都在管外側(cè)流動(dòng)，使得流動(dòng)阻力小，并且加上翅片加強(qiáng)傳熱。
[0017]3)與常規(guī)熱管不同的是，脈動(dòng)熱管內(nèi)部無(wú)需吸液芯材料，因而其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低廉。
[0018]4)熱管經(jīng)由兩次壁面換熱，無(wú)滲漏，冷熱源流體不會(huì)相互混合。
[0019]因此脈動(dòng)熱管具有傳熱溫差小，傳熱系數(shù)大，流動(dòng)阻力小，沒(méi)有滲漏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等特征，所以適用于本發(fā)明型技術(shù)方案中，高效換熱。
[0020]本發(fā)明的工作過(guò)程是:燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)灶臺(tái)后，由煙道進(jìn)入到煙氣室6，和脈動(dòng)熱管進(jìn)行換熱，脈動(dòng)熱管將吸收后的熱量通過(guò)冷卻段用于給熱交換室內(nèi)的冷水加熱，從而達(dá)到回收煙氣余熱的作用。煙氣通過(guò)熱管后冷凝的冷凝水可吸收煙氣中的部分NOx和SOx，經(jīng)由冷凝水出口 7排出。此外煙氣在進(jìn)入熱交換室前進(jìn)行重力式除塵，跟原有系統(tǒng)比可起到保護(hù)環(huán)境，減輕霧霾的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，其特征在于，包括火炕本體、煙氣沉降室和脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)，所述火炕本體上設(shè)有灶口和灶臺(tái)煙氣出口 ；所述脈動(dòng)熱管換熱系統(tǒng)包括煙氣室、熱交換室和若干根脈動(dòng)熱管，煙氣室置于熱交換室下方，煙氣室的兩端分別設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口，煙氣進(jìn)口與灶臺(tái)煙氣出口相連，所述煙氣室底部設(shè)有冷凝水出水口 ；所述熱交換室兩端分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口與自來(lái)水管的出水口連接，出水口與廚房水箱的進(jìn)水口連接；所述若干根脈動(dòng)熱管形成閉式回路，脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段位于煙氣室，其冷凝段位于熱交換室，并且煙氣室和熱交換室由一絕熱隔板隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，其特征在于，所述脈動(dòng)熱管的內(nèi)徑為0.53mm，熱管內(nèi)部為真空，并充注有工作液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣進(jìn)口與灶臺(tái)煙氣出口之間還設(shè)有煙氣沉降室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種基于脈動(dòng)熱管回收余熱的節(jié)能型火炕系統(tǒng)，其特征在于，所述脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段裝有若干翅片。
【文檔編號(hào)】F23J15/02GK103851651SQ201410086454
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】王若琳, 李珂, 趙孝保, 張敏, 王麗麗 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)