一种基于冷热平衡机的冷却系统及发电系统的制作方法

本实用新型涉及冷却设备技术领域，尤其是一种基于冷热平衡机的冷却系统及发电系统。

背景技术：

传统冷却采用强制风冷和冷却塔冷却的方式实现。这两类的冷却方式多依赖于环境温度，当夏天温度较高的时候降温效果不佳。

对于风冷，其冷却效率不佳；而对于冷却水塔冷却，由于水介质的温度较高，散热效果也不佳，且耗费电力。

因此，上述技术问题需要解决。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种基于冷热平衡机的冷却系统及发电系统，目的在于提高对待冷却物质的冷却效率，降低能耗。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提出的基本技术方案之一为：

一种基于冷热平衡机的冷却系统，包括：

热交换装置，被配置为具有热交换本体以及形成于该热交换本体内的凝结机构以及冷却支路，所述冷却支路包括冷却进液口和换热出液口；以及

冷热平衡机，被配置为具有冷热平衡机本体，该冷热平衡机本体包括冷源支路和热源支路，其中，冷源支路的冷却输出口和冷却回流口分别一一对应与所述冷却进液口和所述换热出液口连通形成冷却回路；所述热源支路被配置为具有向外输出热源的热源输出口和用于输入介质的采热回流口。

进一步的，所述热交换本体包括壳体和形成在该壳体内的空腔，所述空腔内具有一沿空腔轴向布置的用于输送待冷却介质的凝结机构以及与所述冷却进液口连通的用于向凝结机构的不同高度位置喷射冷却介质的喷淋机构。

进一步的，所述凝结机构包括主管和设置在该主管上的至少一个空心球体，该主管与所述空心球体连通，其中所述主管的两端分别延伸至壳体的外侧。

进一步的，所述空心球体的直径为空腔直径的二分之一至五分之四之间。

进一步的，所述主管和空心球体的外周面为非镜面。

进一步的，所述主管和所述空心球体的外周面为磨砂面。

进一步的，所述喷淋机构包括导流管和数量不少于空心球体数量的喷管，所述喷管与所述导流管连通，且每个所述喷管围绕主管的轴心线布置；

其中，所述导流管包括所述冷却进液口；

其中，所述喷管沿周向具有若干朝向主管和空心球体的喷孔。

进一步的，所述喷管为圆环状或具有缺口的叉形状。

进一步的，包括数量至少比所述空心球体的数量多一个的喷管，每个空心球体的上部分和下部分均具有一个喷管。

进一步的，所述换热出液口位于所述空腔的底部。

另一方面，还提出一种发电系统，其具备：

蒸汽发生装置，通过热源使介质气化为蒸汽介质；

汽轮机，其与所述蒸汽发生装置连通用以接收所述蒸汽介质并被所述蒸汽介质驱动；

发电机，与所述汽轮机连接以被该汽轮机驱动而发电；

冷却系统，其用于将所述汽轮机排出的蒸汽介质冷凝为液态介质；

凝结水泵，用于将冷却系统排出的凝结水回流至所述蒸汽发生装置；

该蒸汽发生装置、汽轮机、冷却系统和凝结水泵依序连通形成发电循环回路；

其中，所述冷却系统为上述任一所述的一种基于冷热平衡机的冷却系统，所述汽轮机的蒸汽输出口和所述凝结水泵的输入口分别与所述凝结机构的输入口和输出口连通。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的技术方案一种基于冷热平衡机的冷却系统及发电系统，该冷却系统包括热交换装置和冷热平衡机，热交换装置，被配置为具有热交换本体以及形成于该热交换本体内的凝结机构以及冷却支路，所述冷却支路包括冷却进液口和换热出液口；冷热平衡机被配置为具有冷热平衡机本体，该冷热平衡机包括冷源支路和热源支路，其中，冷源支路的冷却输出口和冷却回流口分别一一对应与所述冷却进液口和所述换热出液口连通形成冷却回路；所述热源支路被配置为具有向外输出热源的热源输出口和用于输入介质的采热回流口。即在工作的时候，冷热平衡机通过冷却回路中获得的经过冷却过程采集的热量供冷热平衡机本体使用，这样通过采集冷却过程获得的热量，能够降低耗电量；同时，冷热平衡机本体输出的冷却介质输入至热交换装置的内部供冷却用，该冷却介质的温度由冷热平衡机本体控制，可以设定为较低温度，这样受天气温度的影响就较小，能够提高冷却效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于冷热平衡机的冷却系统的结构示意图；

图2为热交换装置的结构示意图；

图3为凝结机构的外形结构示意图；

图4为凝结机构的剖视图；

图5为喷淋机构的结构示意图；

图6为喷管外形结构示意图之二；

图7为喷管的截面示意图；

图8为在空心球体上下位置布置喷管的结构示意图；

图9为发电系统的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1至附图9对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及的方向以附图所展示的为准。如果某一特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参见图1和图2，本技术方案一种基于冷热平衡机的冷却系统，包括热交换装置1和冷热平衡机2；热交换装置1，被配置为具有热交换本体11以及形成于该热交换本体11内的凝结机构以及冷却支路，所述冷却支路包括冷却进液口13和换热出液口12；冷热平衡机2被配置为具有冷热平衡机本体21，该冷热平衡机本体21包括冷源支路和热源支路，其中，冷源支路的冷却输出口22和冷却回流口23分别一一对应与所述冷却进液口13和所述换热出液口12连通形成冷却回路；所述热源支路被配置为具有向外输出热源的热源输出口24和用于采集输入介质的采热回流口25。

即在本方案中，所述冷热平衡机2包括有冷源支路和热源支路，通过冷源支路实现输出冷却介质并将经过热交换装置1并实现热交换后的冷却介质回收，这样通过冷热平衡机2的冷源支路实现向热交换装置1提供冷却介质。而该冷却介质由于是由冷热平衡机2输出的，因此其可以输出不同的温度，这样便能够避免环境温度对冷却介质温度的影响，提高冷却效率。同时的，所述热源支路通过采热回流口25接收外界输入的介质，通过该冷热平衡机2的工作将该介质进行加热以输出高温介质，这样实现了降低能耗的作用，同时通过热源输出口24还能向外接设备提供热源(高温介质)。

其中，需要注意的是，所述冷却回路内的冷却介质可以是多种不同的介质，例如是水等。但在本方案中优选选择采用冷却油，因为冷却油不易结冰，因此冷热平衡机2可以输出足够低温的冷却油以达到提高冷却效率的问题。相较于传统的风冷和水塔冷却，由于冷却介质的温度可以很低，因此，能够极大提高冷却效率，在提高冷却效率的前提下还能起到节能的作用。

应当理解，在本技术方案中，所述冷热平衡机2可以是现有的冷热双源设备，其能够通过采集冷却回路中冷却介质经过热交换获取的热量作为工作时的一部分能量，并输出高温热源和低温冷源。即通过冷源支路获得待冷却物质的热源输入值冷热平衡机2内，并输出高温热源并同时由冷源支路输出低温的冷源，该冷热平衡机2例如双源冷热水机。

其中，值得注意的是，所述热源支路的热源输出口24的高温热源可以连通至一个储水容器(图中未画出)，例如水箱，通过储水容器实现高温热源(例如是高温热水)的储存，供他用。

其中，所述冷却输出口22和冷却进液口13通过工质管连通，冷却回流口23与换热出液口12通过工质管连通；所述热源支路的热源输出口24和采热回流口25也可以连通一个工质管；通过这些工质管实现各种介质的导流。具体的，这些工质管可以是不锈钢管。另外，为了减少能量的损失，每个工质管的外周均可以包覆隔热层。为了保证喷淋机构处喷射出来的冷却介质具有足够的速度和压力，保证喷射质量，在连通冷却输出口22和冷却进液口13的工质管上设置一个加压泵3，通过加压泵3对内流的冷却介质施加一定的压力；在具体工作的时候，直接将加压泵3通电即可使用。

具体在应用的时候，所述热交换装置1的凝结机构直接与外接的需要对待冷却物质的管路连通使用即可；冷热平衡机2的热源支路2的采热回流口25通过输入外接的介质，实现对该介质进行加热并由热源输出口24输出。例如采热回流口25与供水装置连通。在另外的一些应用场合中，该热交换装置1的凝结机构的输出口通过管路连通至采热回流口25，以将经过冷却后的介质进行适当升温并输出他用。当然不局限于此，其可以应用于不同的以对流质的待冷却物质进行冷却的场合，例如火力发电厂。

参见图2，所述热交换本体11包括壳体111和形成在该壳体111内的空腔112，所述空腔112内具有一沿空腔112轴向布置的用于输送待冷却介质的凝结机构以及与所述冷却进液口13连通的用于向凝结机构的不同高度位置喷射冷却介质的喷淋机构。本方案中，首先采用喷淋机构喷射冷却介质能够保证较冷的原始冷却介质时刻与凝结机构接触，以实现与待冷却物质进行热交换，提高冷却效率。更进一步的，所述喷淋机构能够对凝结机构的不同高度位置进行喷淋，实现在各个不同位置进行冷却，也能够保证良好的散热冷却效果。

所述凝结机构可以是现有任意合适的结构，例如是螺旋形管道，这样能够加大在空腔112内的行程，有利于实现快速冷却。

详细的，在一些实施例中，如图3和图4所示，所述凝结机构包括主管113和设置在该主管113上的至少一个空心球体114，该主管113与所述空心球体114连通，其中所述主管113的两端分别延伸至壳体111的外侧。应当理解，空心球体114是具有比较大表面积，因此在主管113上设置有空心球体114，以此增加待冷却介质在凝结机构中流动时的接触面积，这样有利于冷却介质与待冷却物质进行充分的热交换。本技术，尤其适合待冷却物质为高温气体的冷却。因此气体能够在主管113上流动时轻易的布满空心球体114且在内壁处实现与冷却介质交换热量，而且在冷却液化为水液体之后沿着主管113的内管壁快速的往下流出。

具体的，所述主管113分别穿过所述壳体111的上端面和下端面并延伸至外侧，即主管113与空腔112的中心轴线同轴布置，这样使得主管113至于中心位置，有利于设定更大直径的空心球体114，以便增加表面积。

对应的，所述壳体111包括盖子117，该盖子117用于封闭壳体111的上敞开口。为了满足主管113向上端延伸，对应盖子117的中间位置以及壳体111底部的中心位置设计通孔，所述主管113的两端与对应的通孔密封配合，延伸至外侧。

应当理解，主管113上的空心球体114的数量根据空腔112的深度以及散热需求来设定。

为了保证良好的冷却效率，需要尽量增加空心球体114的直径。在本方案中，所述空心球体114的直径为空腔112直径的二分之一至五分之四之间。优选的，空心球体114的直径等于空腔112的直径的五分之四，这样保证了空心球体114具有足够的表面积，同时也保证空心球体114与壳体111的内侧壁之间具有足够的空隙，以使得喷淋机构喷射的冷却介质能够快速的向空腔112的底部流动，以带走热量。当然，空心球体114的直径可以是二分之一至五分之四之间的任意的一个数值。

当空腔112为横截面为圆形时，空心球体114与空腔112的侧壁之间的空隙是固定的；当空腔112的横截面为方形时，所述空心球体114的直径为空腔112横截面边长中最小的尺寸的二分之一至五分之四之间。即当空腔112的横截面为正方形时，空心球体114的直径介于空腔112横截面的边长的二分之一至五分之四之间；当空腔112的横截面为长方形时，空心球体114的直径介于空腔112横截面的宽度的二分之一至五分之四之间。空心球体114不应与空腔112的侧壁有接触，这样避免在接触的地方发生冷却介质的聚集。

在一些实施例中，所述主管113和空心球体114的外周面为非镜面。因为是非镜面，对冷却介质的流动产生延时效应，即冷却介质在主管113的外表和空心球体114表面流动的时间相较镜面会更长，这样有利于冷却介质与内部的待冷却物质进行充分的热交换。具体的，该所述主管113和所述空心球体114的外周面为磨砂面。磨砂面由于具有凹凸不平的凸起和凹陷，这样对冷却介质产生延时效应。其中，在具体应用时，所述主管113和所述空心球体114可以是采用3d打印技术成型的一体式结构，众所周知，3d打印的产品的表面是非镜面的，采用这样的技术便可达到非镜面设计的效果。同时，采用3d打印能够非常方便主管113和空心球体114的加工，成本更低。

参见图5，所述喷淋机构包括导流管115和数量不少于空心球体114数量的喷管116，所述喷管116与所述导流管115连通，且每个所述喷管116围绕主管113的轴心线布置；其中，所述导流管115包括所述冷却进液口13；其中，所述喷管116沿周向具有若干朝向主管113和空心球体114的喷孔1161。即本实施例中，通过喷管116围绕主管113的轴心线布置以对主管113和空心球体114进行喷淋。导流管115是与冷热平衡机本体21的冷却输出口22连通的，由冷热平衡机本体21产生的冷却介质流入至导流管115内，并由喷管116向外喷出。通过喷淋的方式能够实现对主管113和空心球体114进行有效喷淋以实现对不同位置实现喷淋保证能够与冷却介质进行良好的热交换。同时当设置多个喷管116时能够对主管113和空心球体114在不同高度位置进行喷淋。具体来说，导流管115连通多个(两个以上)喷管116，该多个喷管116被设置在沿着主管113轴心线的不同位置处，这样便能实现对不同位置进行喷淋。

如图5所示，所述喷管116为圆环状。在另外一些实施例中，喷管116可以是具有缺口的叉形状，如图6所示，即该喷管116由左右两侧的外形呈圆弧状的管组成。

很重要的，在本技术方案中，所述喷管116的内侧面在截面上具有多个沿周向布置的喷孔1161，每个喷孔1161沿径向开设。如图7所示，设置三个喷孔1161，包括图示中的上中下三个，其中中间的一个横向设置，上方的朝右上方布置，下方的朝右下方设置，这样在冷却介质喷出时形成一个喷射区域，如图7的右侧所示。当然在截面方向设置的喷孔1161的数量不局限于三个，可以是四个、五个、六个甚至更多，可以根据空心球体114的直径来设定。当直径较大时设置较多的喷孔1161。

在其他实施例中，如图8所示，优选的包括数量至少比所述空心球体114的数量多一个的喷管116，每个空心球体114的上部分和下部分均具有一个喷管116。即喷管116的数量比空心球体114的数量多，通过在空心球体114的上下部分的附近区域处都设置一个喷管116，能够保证对空心球体114的上下部分都能够喷淋冷却介质，保证待冷却物质与冷却介质在空心球体114实现快速热交换。当然的，除此之外，喷管116的数量设置可以根据主管113的整体高度来设定，具体可以按照一段特定距离设定一个喷管116，因此任意的紧紧改变喷管116的数量以及简单重新排列喷管116位置的都应落入本实用新型的保护范围之内。

另外，在本方案中，所述换热出液口12位于所述空腔112的底部。该方案有利于冷却介质在进行换热后流出并回流至冷热热平衡机本体21内。

总之，本实用新型的技术方案通过将冷热平衡机2与热交换装置1组合使用，实现对待冷却物质的更高效率和更快速的冷却，并能够解决传统受高温天气影响的技术问题，满足快速冷却的需求。同时，冷热平衡机2能够从换热出液口12获取热量，转换为高温热源从热源输出口24输出，用于其它需要热量的地方，从而实现节能效果。

另一方面，参见图9，本实用新型的技术方案还提出一种发电系统，其具有：

蒸汽发生装置10，通过热源使介质气化为蒸汽介质；

汽轮机20，其与所述蒸汽发生装置10连通用以接收所述蒸汽介质并被所述蒸汽介质驱动；

发电机30，与所述汽轮机20连接以被该汽轮机20驱动而发电；

冷却系统40，其用于将所述汽轮机20排出的蒸汽介质冷凝为液态介质；

凝结水泵50，用于将冷却系统40排出的凝结水回流至所述蒸汽发生装置10；

该蒸汽发生装置10、汽轮机20、冷却系统40和凝结水泵50依序连通形成发电循环回路；

其中，所述冷却系统40为上文所述的任一一种基于冷热平衡机的冷却系统，所述汽轮机20的蒸汽输出口和所述凝结水泵50的输入口分别与所述凝结机构的输入口和输出口连通。

通过该发电系统，由于能够采集回收待冷却物质的热量供冷热平衡机2使用，这样实现节能减排的作用；同时冷热平衡机2能够输出冷却后的冷却介质(例如低于零度的介质)对凝结机构进行喷淋降温，极大的提高了冷却效率和冷却效果，且较之传统的发电系统，其乏汽背压更低，有利于提高发电量。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。