一种用于产生及强化负压的换热器系统

摘要

本发明公开了一种用于产生及强化负压的换热器系统，包括废气均流管、连接支管、导叶固定板、废气通道和喷嘴；多个导叶固定板沿同一个圆心周向安装，导叶固定板内部包括废气通道，将工业废气引入废气均流管，使得废气以相同流速经由均布的各连接支管均匀流入各固定导叶板内部废气通道中，废气在废气通道流通过程中，与外界热气流进行热交换，最终沿废气出气口切线方向由废气喷嘴喷出。本发明的导叶固定板同时具有导流和换热器功能，导叶固定板内部废气通道尽可能大地确保了换热面积和换热时间，通过对外部流经的气体进行加热，提供了更大且稳定的温度差，形成更强的负压和稳定的负压区。

权利要求

1.一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，包括废气均流管、连接支管、导叶固定板、废气通道和废气喷嘴；

多个导叶固定板沿同一个圆心周向安装，各个导叶固定板竖向倾斜安装，导叶固定板内部包括废气通道，废气通道的进气口位于导叶固定板的上端，出气口位于导叶固定板的下端；

由废气均流管的进气口处引入废气，各废气通道的进气口通过连接支管与废气均流管相连通，各废气通道的出气口连通废气喷嘴。

2.根据权利要求1所述的一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，导叶固定板为两凹凸成型的导叶固定片压合而成，导叶固定片的凹凸相对压实形成了内部废气通道。

3.根据权利要求1所述的一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，废气通道为蛇形通道。

4.根据权利要求1所述的一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，各废气通道的进气口处于同一水平面，出气口处于同一水平面。

5.根据权利要求1所述的一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，废气通道的横截面为圆形、椭圆形或方形。

6.根据权利要求1所述的一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，废气均流管为圆环形圆管。

说明书

一种用于产生及强化负压的换热器系统

技术领域

[0001] 本发明属于热交换技术领域，具体涉及一种用于产生及强化负压的换热器系统。

背景技术

[0002] 利用太阳能进行发电以及海水淡化，可以充分利用太阳辐射能。现有的利用太阳能进行发电及海水淡化装置，如现有专利200810021605.3公开了一种利用太阳能进行烟囱
发电及海水淡化的装置，将太阳能烟囱发电和太阳能海水淡化装置组合在一起，太阳能转
换效率大大提高，同时能够附加淡水产出。

[0003] 然而，此类太阳能烟囱电站结构中的烟囱高度往往高达几百米甚至上千米，建造难度过大，存在一定运行风险。此外，不同时刻下光线入射角度不同，烟囱在集热棚上的部
分投影将会导致局部温度较低，影响系统内的气流均衡，降低了热气流的最大温升，在海水
淡化综合系统中影响更甚。

[0004] 基于Louis Michaud提出的大气涡旋引擎的概念，利用预旋式负压发生装置产生对流涡旋，生成强烈的旋风柱（类似龙卷风），可以取代实体烟囱，无烟囱结构无疑可以在一
定程度上弥补这些缺点。此时，如何维持对流涡旋的稳定性，如何为旋风结构持续提供“动
力”成为新的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种用于产生及强化负压的换热器系统，通过对外部流经的气体进行加热形成更强的负压和稳定的负压区。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于产生及强化负压的换热器系统，其特征是，包括废气均流管、连接支管、导叶固定板、废气通道和喷嘴；

[0007] 多个导叶固定板沿同一个圆心周向安装，各个导叶固定板竖向倾斜安装，导叶固定板内部包括废气通道，废气通道的进气口位于导叶固定板的上端，出气口位于导叶固定
板的下端；

[0008] 废气均流管的进气口处引入废气，各废气通道的进气口通过连接支管与废气均流管相连通，各废气通道的出气口连通废气喷嘴。

[0009] 进一步的，导叶固定板为两凹凸成型的导叶固定片压合而成，导叶固定片的凹凸相对压实形成了内部废气通道。

[0010] 进一步的，废气通道为蛇形通道。

[0011] 进一步的，各废气通道的进气口处于同一水平面，出气口处于同一水平面。

[0012] 进一步的，废气通道的横截面为圆形、椭圆形、方形或长方形。

[0013] 进一步的，废气均流管为圆环形圆管。

[0014] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的导叶固定板同时具有导流和换热器功能，导叶固定板内部蛇形废气通道一方面尽可能大地确保了换热面积和换热
时间，通过对流经换热器系统外表面的气体进行加热，提供了更大且稳定的温度差，形成更
强的负压和稳定的负压区。另一方面利用蛇形废气通道最后出口走向引导废气流动，因此，
再经由废气出口喷嘴喷射出的废气具有较大的切向速度分量，生成旋转上升气流，并在集
热棚中心形成负压区，可进一步加速集热棚四周空气向中心的汇聚。此外，放置于集热棚气
流流场中的废气均流管也对棚内气流起到一定程度的加热作用，无需在集热棚内单独设置
换热装置，即无需再次增大流动阻力，便可为对流涡旋提供足够的热源，维持稳定的旋转上
升气流。同时经由本发明换热器系统流出的废气温度大幅降低，也从一定程度上完成了废
气的余热回收和降温处理，极大地降低了环境热污染。

附图说明

[0015] 图1 是本发明系统的简要结构示意图；

[0016] 图2是本发明系统俯视图 ；

[0017] 图3是导叶固定板内废气通道结构路径示意图。

[0018] 附图标记：1、集热棚；2、导叶固定板；21、导叶固定片；3、废气通道；31、进气口；32、出气口；4、废气均流管；5、连接支管；6、废气喷嘴；61、喷嘴接头；7、输气管；8、引风机。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0020] 在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特
定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。

[0021] 传统工业废气往往具有大量余热，对大气环境会造成热污染。若将该部分热量合理利用于综合系统（现有的利用太阳能进行发电及海水淡化装置，如专利200810021605.3
公开了一种利用太阳能进行烟囱发电及海水淡化的装置）中，对集热棚中心段热气流进行
进一步的加热，不仅可以通过调控废气温度、进气流量来维持更大且稳定的棚内气流温度
（与外环境的温度差），还可以从一定程度上降低对太阳辐照条件的依赖，同时，也可以进一
步减轻了大气环境污染。

[0022] 本发明的一种用于产生及强化负压的换热器系统，主要应用场合是太阳能热气流电站的集热棚，在本实施例中，换热器系统位于集热棚1中心段。如图1所示，换热器系统包
括废气均流管4、连接支管5、导叶固定板2、废气通道3和喷嘴6。

[0023] 导叶固定板的结构参见图1和图2所示，多个导叶固定板2沿同一个圆心周向安装，各个导叶固定板竖向倾斜安装，相邻导叶固定板之间的角度范围在0‑90°之间，导叶固定板
内部包括废气通道3，如图3所示，为充分利用喷射出的高温废气的浮升力，废气通道3路径
优选为上进下出方式，即废气通道3的进气口31位于导叶固定板2的上端，出气口32位于导
叶固定板2的下端。

[0024] 为尽可能降低导叶固定板带来的阻碍作用，参见图3所示，导叶固定板2为两凹凸成型的导叶固定片21压合而成，除废气通道3的进气口31、出气口32外，两导叶固定片21四
周压实密封，压合后的通道截面形状由单片导叶固定片的凹凸形状决定。同时导叶固定板
外壁面的凹凸波形在一定程度上造成边界气流扰动，可提高换热效率。导叶固定片21压实
形成的内部废气通道3优选为蛇形通道以增大换热面积（蛇形指的是整个流通通道），确保
废气在通道中可达到较长的换热时间，充分实现对该部分热能的利用。也就是说导叶固定
片同时作为预旋导叶和换热器使用。进一步的，废气通道3的横截面可为圆形、椭圆形、方形
或长方形，截面指的是两块导叶固定片21压合形成的空腔截面。

[0025] 废气通道3的进气口31通过连接支管5与废气均流管4相连通，废气通道的出气口32通过喷嘴接头61连通有废气喷嘴6。废气均流管4优选为圆环形圆管，废气均流管4的进气
口通过输气管7连通引风机8。在引风机8和输气管7的作用下，将工业废气引入废气均流管
4。废气均流管4能够均匀分配废气流量，使得废气以相同流速经由均布的各连接支管5均匀
流入各固定导叶板2内部蛇形废气通道3中，为减小对棚内气流的阻力，废气在流经换热器
系统的过程中，通过换热器系统外表面与外界热气流进行热交换，在蛇形废气通道约束下
沿预旋导叶固定板2内壁面流动，最终沿废气出气口切线方向由废气喷嘴6喷出。并且各导
叶固定板2内部的废气通道3的顶端进气口31处于同一水平面，底端出气口32处于同一水平
面，可以增强废气气流流动的效果。

[0026] 本发明换热器系统的工作原理为，在导叶固定板2壁面的约束下，一方面使得换热器系统内废气在废气通道3引导下具有一定的切向速度分量（相对导叶固定板底端出气口
处弧线切线方向），再由废气喷嘴6喷出，生成旋转上升气流，在集热棚中心生成负压区，加
速了集热棚内气流向起旋区的汇聚；另一方面，在集热棚内气流流经导叶固定板2时，在导
叶固定片21外壁的约束下具有切向速度分量，同时流动过程中与导叶内部蛇形废气通道3
中流通的高温废气进行热交换，此外，废气均流管4中流通的废气也能对集热棚1内气流有
一定程度的加热作用，温度大大提升，对流运动加强，形成强烈的旋风柱，在集热棚中心处
产生负压区。该发明的换热器系统利用废气作为加热介质与棚内气流进行热交换，加大了
集热棚内热气流与外界的温差，引入均匀流量的高温废气使得气流稳定旋转上升，增强了
预旋式负压的性能，同时也完成了对高温废气热量的有效回收利用和初步降温处理。

[0027] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型
也应视为本发明的保护范围。