用于对有机朗肯循环蒸发器传递热量的热管制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对有机朗肯循环蒸发器传递热量的热管。多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的第一部分设置在热气路径（１４）中，而该多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的第二部分设置成远离热气路径（１４）。而且，该多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的第一部分从热气路径（１４）中吸取热量，并且其中，该多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的第二部分产生蒸气，蒸气离开该多个Ｑｕ型热管（１２）的各个第二部分，并且远离热气路径（１４）。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题涉及朗肯(Lankine)循环系统，且尤其涉及用于将热量从废热源 传递到有机朗肯循环蒸发器的热管的布置。
技术介绍
有机朗肯循环(“ORC”)系统典型地使用具有比较低的蒸发和冷凝温度(即 低于水)的工作流体(例如戊烷、氨水等)。这种非水系统允许将来自温度相对较低的源 的热量(例如废热)转化成有用功，例如，用以驱动发电机的旋转动力。可用的低温废 热的源包括燃煤锅炉的排气(例如，位于湿式洗涤器的上游的排气流)、水泥和其它窑炉 排气、玻璃熔炉和其它持续性工业热工程。一个备选方案是将ORC系统的蒸发器直接置 于热气路径中。另一个备选方案是使用热油循环，其中热油交换器位于热气路径中。但是，在热交换器中有泄漏的情况下，将热交换器直接安装在ORC系统的热气 路径中就会引起关于有机工作流体的可燃性和/或毒性的担忧。而且，对通过热气路径 中的热交换器加热油且在外部热交换器中蒸发ORC工作流体的热油循环的使用在各种工 业用途中是常见的，但是其比较昂贵，并且涉及比较重型的构件的安装。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，多个Qu型热管(在下文中进行详细描述)中的各个的第 一部分设置在热气路径中，而该多个Qu型热管中的各个的第二部分设置成远离热气路 径。而且，该多个Qu型热管中的各个的第一部分从热气路径中吸取热量，并且其中，该 多个Qu型热管中的各个的第二部分产生蒸气，蒸气离开该多个Qu型热管的各个第二部 分，并且远离热气路径。根据本专利技术的另一方面，一种热管蒸发器包括设置在热气路径中的Qu型热管的 第一部分，以及设置成远离热气路径的Qu型热管的第二部分。而且，Qu型热管从热气 路径中吸取热量，并且产生蒸气，蒸气离开Qu型热管的第二部分，并且远离热气路径。 另外，Qu型热管的第二部分包括与Qu型热管的第二部分连接的多个翅片，其中，各个 翅片的外部部分设置成靠近盖，盖具有形成于其中的对应的孔，其中，各个孔接收各个 翅片的各个对应的外部部分的一部分，其中，各个对应的孔包括未被对应的翅片占用的 延伸部区域，工作流体传送通过该延伸部区域，并且在其被Qu型热管的第二部分加热时 变成蒸气。根据本专利技术的另一方面，(提供了)一种用于从废热流中吸取热量的设备，该设 备包括具有布置在废热源的热气路径中的多个Qu型热管的热源，其中，该多个Qu型热 管中的各个的第一部分从热气路径中吸取热量。该设备还包括设置成与热源分开的蒸发 器，其中，蒸发器包括多个Qu型热管，以及使热源与蒸发器连接的连接器Qu型热管， 其中，连接器Qu型热管将吸取的热量从热源传递到蒸发器，以由此进行蒸发。根据结合附图获得的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。附图说明在说明书的结论部分处的权利要求书中特别地指出并且清楚地要求保护被视为 本专利技术的主题。根据结合附图获得的以下详细描述，本专利技术的前述和其它特征和优点显 而易见，在附图中图1是根据本专利技术的一个实施例的多个Qu型热管的布置的图示；图2是图1的Qu型热管的布置的另一个图示；图3是根据本专利技术的另一个实施例的Qu型单个热管的图示；图4是图3的实施例的Qu型热管的更详细的图示；以及图5是根据本专利技术的一个实施例的、与通过连接器Qu型热管连接到其上的蒸发 器分开的Qu型热管的布置的示意图。参看附图，以实例的方式，详细描述阐明了本专利技术的实施例以及优点和特征。部件列表10，70，76 布置12，40，72，78，82 热管14，44管道系统16，46 箭头18，42左手端部20，48右手端部22加压部分24蒸发器26，50 翅片28 流体30，58 入口32，60 出口52 盖54 孔56埋头孔/延伸部74，80 集管82连接器具体实施例方式在图1中是根据本专利技术的一个实施例的多个热管12的布置10。热管12从热气 路径中吸取热量；例如，来自燃煤锅炉的排气的废热。其它废热源可与本专利技术的实施例 一起使用，例如，水泥和其它窑炉排气、玻璃熔炉和其它持续性工业热过程。废热可在 管道系统14中流动，或者在向上的方向上沿着一些其它有界限或无界限的路径流动，如 箭头16所指示。废热在其中流动的这个管道系统14可被视为热气路径。在备选方案 中，废热可向下流过管道系统14，或者沿一些其它方向流过沿该其它方向布置的管道系 统14。在图1的布置10中显示了若干个热管12。各个热管12具有设置在管道系统14的热气路径中的左手端部18和设置在蒸发器24的加压部分22中的右手端部20，蒸发器 24可为本身是整体有机朗肯循环(“ORC” )系统的一部分的较大型的蒸发器的一部分。 蒸发器24的加压部分22设置成与管道系统14分开，或者用壁与管道系统14隔开。ORC 系统可用于对于本领域普通技术人员应当显而易见的任何数量的目的。各个热管12的右 手端部20可设置或定位在蒸发器的加压部分以外的部分中。在图1的实施例中显示的布置10中的各个热管12的右手端部20可具有形成为 与该热管部分20成整体的若干个翅片26。在右手端部20上的翅片26有利于将在管道 系统14中流动的废热从热管12的右手端部20中传递出来，并且将该废热传递到蒸发器 24的加压部分22中。而且，热管12中的一个或多个的左手端部18也可结合翅片26， 以有利于将热量从在管道系统14中流动的废热中传递出来，并且将该热量传递到热管12 的左手端部18中。在一个实施例中，图1中显示的实施例的布置10中的热管12包括下文中详细描 述的Qu型热管。一般而言，传统的液体/蒸气型热管12通过蒸发冷却来操作，以通过 工作流体或其它冷却剂材料的蒸发和冷凝将热能从热管12的一端18传递到热管12的另 一端20。热管12依赖于该管的端18、20之间的温差，并且不能使任一端处的温度降低 到越过环境温度；因此，它们倾向于使管12内的温度均衡。一般而言，存在两种类型的热管12。一种是更传统的液体-蒸气型，而另一种 是固态、无机涂覆式热管(例如Qu型热管)。对于液体-蒸气型的热管12，当密封的 热管12的一端18被加热时，在该端18处的管12的内部的工作流体蒸发，并且会增大热 管12的空腔的内部的蒸气压力。工作流体可包括水、乙醇、丙酮、钠、汞等。蒸气流 到管12的第二端20，在此处，蒸气冷凝，这会释放最初促使流体蒸发到一定区中(例如 蒸发到蒸发器24的加压部分22中)的热量。通过工作流体的汽化吸收的蒸发的潜热降 低了管12的热端处的温度。这个汽化和冷凝过程倾向于在热管12内产生持续的流体材 料流，这将热量从管12的第一端部18高效地传递到管12的第二端部20。Qu型热管是这样一种类型的固态热管12 其以略微类似于液体-蒸气型热管12 的方式操作，但不使用流体_蒸气材料来将热量从管12的一端18传递到管12的另一端 20。在Qu型热管12中，管12的内表面涂有比较高的导热性的无机材料。在Qu型热管 中，内部传热材料包括三个基本层。第一层包括钠、铍、诸如锰或铝的金属、钙、硼和 重铬酸根的各种组合。第二层形成于第一层之上，并且包括钴、锰、铍、锶、铑、铜、 β钛、钾、硼、钙、诸如锰或铝的金属和重铬酸根的各种组合。第三层形成于第二层之 上，并且包括氧化铑、重铬酸钾、氧化镭、重铬酸钠、重铬酸银、单晶硅、氧化铍、铬 酸锶、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸发器（２４），包括：多个Ｑｕ型热管（１２）；设置在热气路径（１４）中的、所述多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的第一部分（１８）；以及设置成远离所述热气路径（１４）的、所述多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的第二部分（２０）；其中，所述多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的所述第一部分（１８）从所述热气路径（１４）中吸取热量，并且其中，所述多个Ｑｕ型热管（１２）中的各个的所述第二部分（２０）产生蒸气，所述蒸气离开所述多个Ｑｕ型热管（１２）的各个第二部分（２０），并且远离所述热气路径（１４）。

【技术特征摘要】
US 2009-9-15 12/5597741.一种蒸发器(24)，包括多个Qu型热管(12)；设置在热气路径(14)中的、所述多个Qu型热管(12)中的各个的第一部分(18)；以及设置成远离所述热气路径(14)的、所述多个Qu型热管(12)中的各个的第二部分 (20)；其中，所述多个Qu型热管(12)中的各个的所述第一部分(18)从所述热气路径(14) 中吸取热量，并且其中，所述多个Qu型热管(12)中的各个的所述第二部分(20)产生蒸 气，所述蒸气离开所述多个Qu型热管(12)的各个第二部分(20)，并且远离所述热气路 径(14)。2.根据权利要求1所述的蒸发器(24)，其特征在于，所述多个Qu型热管(12)的第 二部分(20)中的至少一个包括翅片(26)。3.根据权利要求1所述的蒸发器(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：CM布思，LW斯万森，RW泰勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]