适用于风力驱动管式致热装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种适用于风力驱动管式致热装置，包括管式致热器本体、风力机、变速箱、油泵、集油罐、调压阀、热水泵、回水箱、热水箱和管路阀门等部件。系统工作介质是机械油、水或者其它流体介质。本装置利用风能直接制热，风力机将风能转换为机械能驱动油泵，通过循环油与管道壁面摩擦产生机械耗散，将机械耗散功转换为热能，循环水在水泵作用下循环流动，吸收摩擦制热的热量并流入热水箱对外供热。本发明专利技术在制热过程中省去发电、输配电的风电系统和电能到热能的中间转换环节，提高了供热系统的能源利用效率，降低投资成本。

【技术实现步骤摘要】
适用于风力驱动管式致热装置
本专利技术涉及风力致热的应用
，具体是一种适用于风力驱动管式致热装置。
技术介绍
风能利用有风帆助航、风力提水、风力发电和风力致热等多种形式。风力发电是目前应用最为广泛的一种形式，将风能转换成机械能驱动发电机组工作，把风能转换成电能，通过电网输配至用户端。在生活或生产中再将电能转换为所需要的热能或机械能等形式使用。风力发电的转换效率约为30％，风力致热没有发电和输配电的中间环节，其转换效率可达40％，风力致热产生的热水温度可达80～90℃。风力致热主要有液体搅拌致热、液体挤压致热、固体摩擦致热和涡电流致热等方式。国内科研人员对搅拌型风能致热、液体挤压致热进行了试验研究，给出了搅拌型风能致热装置的设计导则。以上风力致热形式，在工程实施方面存在一些缺陷。比如风力搅拌、固体摩擦、和涡电流致热在空间布置上必须和风力机紧密连接在一起，空间上不能分隔，风力机需要安装室外风力较大位置，远离使用点，不利于工程实践，也难以规模化和集约化；风力液体挤压致热的核心部分，阻尼孔容易被堵塞，节流时速度梯度过大容易造成工质乳化而性能降低。风力驱动管式致热装置是一种新型风力致热装置，不存在上述缺陷。油泵与风力机直连安装在室外，管式致热器可集中在室内就近使用点布置，易串并联规模化并利于工程实践，不易堵塞，其工质流动速度梯度相对较小，介质不易乳化。
技术实现思路
本专利技术是一种适用于风力驱动管式致热装置，利用风能直接制热。本装置中风力机将风能转换为机械能驱动油泵，通过机械油循环流动并与管道壁面摩擦产生机械耗散，将机械耗散功转换为热能。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种适用于风力驱动管式致热装置，所述风力驱动管式致热装置主要包括管式致热器本体、风力机、变速箱、油泵、集油罐、调压阀、热水泵、回水箱、热水箱和管路阀门。系统工作介质是机械油、水或者其它流体介质。工作介质流经管程或壳程可根据具体情况选择。风力机在风能作用下通过变速箱驱动油泵。油泵自集油罐吸入机械油并泵送至管式致热器。机械油流经管束、集油罐再回到油泵入口形成回路。机械油在管内流动并与管道表面发生摩擦，表面速度梯度很大，根据牛顿内摩擦定理可知，机械油与管壁的摩擦力与速度梯度成正比。机械油具有黏性，在流动过程中机械能逐渐减少，全部不可逆转地转变为热能。风力机将风能转换为机械能，再经油泵转换为机械油的动能和压能，循环流动时机械耗散转换为热能。循环水在水泵作用下循环流动，吸收摩擦制热的热量并流入热水箱对外供热。系统在开始启动或水温未达到目标值时，热水流经回水箱形成循环，待水温达到目标值后再泵入热水箱后，对外供热。工作介质流经管程或壳程可根据工艺需要调整。本装置致热的主体设备是管式致热器，可双层管束组件的致热形式，在管束组件的双层套管之间放置相变储能材料，在制热功能基础上兼有储能作用。实际使用时如果不需要储能，双层管束组件可以更换为单层管束组件，致热器在这种状态下只有制热功能，没有储能功能。附图说明图1为本专利技术适用于风力驱动管式致热装置的系统配置图图2为本专利技术适用于风力驱动管式致热装置的管式致热器示意图图3为本专利技术适用于风力驱动管式致热装置的管式致热器双层管束组件示意图图4为本专利技术适用于风力驱动管式致热装置的管式致热器单层管束组件示意图附图标记：1：管式致热器本体；2：调压阀；3：风力机；4：变速箱总成；5：油泵；6：集油罐；7：热水泵；8：回水箱；9：热水箱；10：前端管箱；11：折流板；12：管束组件；13：相变储能材料腔室；14：筒体；15：后端管箱；16：后端封头；17：连接法兰；18：双层套管；19：后端浮头；20：连接法兰；21：单层管；22：后端浮头。具体实施方式风力驱动管式致热装置的功能是按照工艺或使用要求，利用风能直接制热。本装置中风力机将风能转换为机械能驱动油泵，通过循环油与管道壁面摩擦生热。本专利技术的风力驱动管式致热装置的系统配置如图1所示。风力驱动管式致热装置由管式致热器本体1、调压阀2、风力机3、变速箱总成4、油泵5、集油罐6、热水泵7、回水箱8、热水箱9等组成。系统工作介质是机械油、水或者其他流体介质。风力机在风能作用下通过变速箱总成4驱动油泵5。油泵5自集油罐6吸入机械油并泵送至管式致热器本体1。机械油流经管式致热器本体1、集油罐6再回到油泵5入口形成回路。机械油在管束组件的管内流动并与管道表面发生摩擦，表面速度梯度很大，机械油与管壁的摩擦力与速度梯度成正比。机械油具有黏性，在流动过程中机械能逐渐减少，全部不可逆转地转变为热能。风力机3将风能转换为机械能，再经油泵5转换为机械油的动能和压能，循环流动时机械耗散转换为热能。循环水在热水泵7作用下循环流动，吸收摩擦制热的热量并流入热水箱9对外供热。系统在开始启动或水温未达到目标值时，热水流经回水箱8形成循环，待水温达到目标值后再泵入热水箱9后，对外供热。如热水箱9水温下降，热水泵可从热水箱9吸入热水并泵入管式致热器循环流动，吸收摩擦制热的热量升温后流入热水箱9，使热水箱水温保持设定值。工作介质流经管程或壳程可根据工艺需要调整。本装置致热的主体设备是管式致热器。管式致热器结构如图2所示，由前端管箱10、折流板11、管束组件12、相变储能材料腔室13、筒体14、后端管箱15、后端封头16等组成。管束组件12分为双层管束组件和单层管束组件两种形式，结构如图3、4所示，管束组件12、前端管箱10及筒体14采用法兰连接并可通过拆装连接法兰17或20更换管束组件形式。在双层管束组件的双层套管之间放置相变储能材料，在制热功能基础上兼有储能作用，其充热与放热可持续进行。安装双层管束组件的管式致热器主体可以作为蓄热储能设备使用，其中循环油回路作为热介质流动回路实现热能输入，热水回路对外供热；在实际使用中如无储能需求可将双层管束组件通过法兰拆装，管束组件可改装为单层管管束组件实现制热作用，无储能功能。管式致热器的管束组件管道可以采用光滑圆管，也可以采用其它形式粗糙管或肋片管，管道内还可加装扰流各种形式插件以提高热效率。本装置中风力机3与变速箱总成4采用联轴器直接连接；变速箱总成4与油泵5采用联轴器直接连接；其中联轴器属于变速箱总成4。油泵5、管式致热器本体1、调压阀2、集油罐6、热水泵7、回水箱8、热水箱9等按照图1采用管道连接在一起。管式致热器为主体设备，可与风力机在空间上分离布置。风力机与油泵设置在室外风力资源丰富的位置，多台管式致热器并联或串联组成模块且可布置在室内，集中运行。通过设备模块化组合以增大系统制热功率。其工质流动速度梯度相对较小，介质不易乳化。系统中的管式致热器与输油泵存在耦合制热现象。致热器管程和壳程的布置形式可以根据具体使用情况调整，如单壳程双管程等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于风力驱动管式致热装置，其特征在于所述新型风力驱动管式致热装置包括管式致热器本体(1)、调压阀(2)、风力机(3)、变速箱总成(4)、油泵(5)、集油罐(6)、热水泵(7)、回水箱(8)、热水箱(9)和管路阀门；系统工作介质是机械油或者水；风力机(3)与变速箱总成(4)采用联轴器直接连接；变速箱总成(4)与油泵(5)采用联轴器直接连接；管式致热器本体(1)的循环油出口与集油罐(6)与油泵(5)入口采用管道连接形成油泵的吸程管路，油泵(5)出口采用管道与管式致热器本体(1)的循环油入口连接形成油泵的泵出管路，吸程管路与泵出管路形成循环油管路；调压阀(2)入口采用管道连接油泵(5)的泵出管路，调压阀(2)出口采用管道连接集油罐(6)并形成调压管路；热水泵(7)吸口采用管道与回水箱(8)连接，热水泵(7)出口采用管道与管式致热器本体(1)循环水进口管道连接，管式致热器本体(1)循环水出口管道分别连接至回水箱(8)及热水箱(9)，热水泵(7)、回水箱(8)、热水箱(9)及管式致热器本体(1)其间连接管路形成热水循环管路；回水箱(8)还设有给水管道接口及供热回水管道接口，热水箱(9)设有供热管道接口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于风力驱动管式致热装置，其特征在于所述新型风力驱动管式致热装置包括管式致热器本体(1)、调压阀(2)、风力机(3)、变速箱总成(4)、油泵(5)、集油罐(6)、热水泵(7)、回水箱(8)、热水箱(9)和管路阀门；系统工作介质是机械油或者水；风力机(3)与变速箱总成(4)采用联轴器直接连接；变速箱总成(4)与油泵(5)采用联轴器直接连接；管式致热器本体(1)的循环油出口与集油罐(6)与油泵(5)入口采用管道连接形成油泵的吸程管路，油泵(5)出口采用管道与管式致热器本体(1)的循环油入口连接形成油泵的泵出管路，吸程管路与泵出管路形成循环油管路；调压阀(2)入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁兴江，章学来，陆定宇，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31