[发明专利]一种气液两相流能量输运方法

说明书

技术领域：

本发明属于能量输运技术领域，涉及一种利用气液两相流将热能从一个区域输运到另一区域的低能耗高密度能量输运方法，特别是一种气液两相流能量输运方法。

背景技术：

在人类的实际生活和生产过程中，常常存在将热量从一个区域输运到另一区域的场合。如海水(江水或湖水)热能的利用，海水(江水或湖水)所处位置和需要其热能的用户间往往有一段较远的距离；又如土壤热源或地下水热源的应用，可以获取该类冷、热能量的地方也往往与用户间存在一段较远的距离；再如生活废水中冷、热能的回收利用，废水的排放位置与需要能量的位置有一段距离；还有工业废水中冷、热能的回收利用，废水的排放位置与需要能量的位置常常有较远一段距离；此外，诸如中央空调系统的供冷、供热，太阳能热利用、空气冷能回收、各类锅炉或动力机的余热或其它废热的回收、核能热利用等领域也常常存在提供冷、热能量的地方与使用冷、热能量的地方有一段较远的距离的场合；再如通讯基站、各类电源柜、控制柜等机房，由于有内热源存在，一年四季都需要将内热源产生的热量传递到外部环境中；等等，这些场合都必须将冷、热能量从一个地方输运到另一个地方，即涉及到能量的输运问题。

目前，人们广泛应用的冷、热能量输运方法是利用某种液体工质做媒介，在提供冷、热能量的地方获取能量后，用溶液泵将该液体工质输运到需要冷、热能量的地方，放出能量后又被送到提供冷、热能量的地方再次获取能量；如此循环，连续不断地输运能量；这些方法的缺点：一是由于利用液体的显热来携带热量，在供热与取热两个地方的换热过程中都不可避免地存在较大的换热温差，这不仅产生了较大的不可逆损失，而且使需热位置获得的能量品质降低，对于诸如海水(江水或湖水)热能的利用、土壤热源或地下水热源的应用、生活废水中冷、热能的回收利用等本身温差较小的场合，应用效果会大打折扣，有时甚至失去应用价值；二是由于液体的显热是通过温度升高或降低来携带能量的，温度升高才能携带热能，温度降低才能携带冷能，为减小换热温差产生过大的不可逆损失，液体工质的温度升高或降低值往往不希望过大，又由于液体的比热相对较小，故为带走一定的能量，需要有大量的液体工质循环，这不仅增加了管道、保温材料的初投资，而且也增大了输运过程中与外界环境的热交换造成的能量损失，还增大了液体溶液泵，使其初投资和运行费用都较大。一般来说，能量的输运密度越大，等热值的运输成本越低，利用液体工质的显热实现能量输运的方法，能量输运密度相对较小；为了降低运输成本，期望能找到一种输运密度大的能量输运系统。热管技术实现了“潜热”形式输运能量，是一种输运密度大的能量输运方法，为实现能量输运，热管已由单根热管演变为多根复合热管，并由连体式热管演变出分离式热管；分离式热管在工业应用中具有布置灵活、易于实现大型化等优点；然而，普通分离式热管存在工作液输送力不够、分液不均匀、使用效果远不如连体式热管等问题，严重阻碍了其推广应用，一直没有大规模商业化产品，为此，本发明人曾提出一种“双循环可控热管系统”(专利号：200610045059.8)，能够彻底解决分离式热管中存在的各种问题；本发明人又提出“一种双向双循环能量输运系统”(专利号：200710013149.3)，实现了利用热管原理以“潜热”形式输运能量的过程，具有能量输运密度高等优点，但该系统结构较为复杂，必须进行全面的优化设计和合理的控制手段，才能保证系统的长期稳定运行。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提出一种利用气液两相流将热能从一个区域输运到另一区域的低能耗高密度的高效能量输运系统方法，便于实现优化设计和控制，解决目前冷、热能量输运过程中存在的各种问题，解决利用现有热管技术实现“潜热”形式输运能量时存在的结构复杂、难以实现全面优化设计等问题。