【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地熱供熱設備，尤其涉及一種融雪化冰的地熱供熱段換熱裝置。
技術介紹
1、中國地域廣闊，北方大部分地區冬季寒冷且積雪嚴重，雪后結冰現象較為常見。特別是在東北、華北、西北等地區，寒冷的冬季對交通和日常生活造成了較大影響，隨著中國經濟的快速發展和城市化進程加快，交通基礎設施的建設和運行變得更加關鍵。道路、橋梁、機場等公共設施的安全和通暢直接影響著經濟的發展和人民生活水平的提高，因此需要解決冬季冰雪對這些設施帶來的影響。傳統的冰雪清除方法，如化學融化劑和機械除雪，往往會造成環境污染和資源浪費問題。因此，發展節能環保的融雪化冰技術，符合中國提倡的可持續發展理念，有利于減少能源消耗和環境壓力。
2、在這樣的背景下，地熱法融雪化冰其清潔高效的優點顯得尤為重要。地熱法利用地下熱能來融化冰雪，其核心思想是利用地熱能源的穩定性和持久性，在地下鋪設管道，通過地熱能的傳導迅速融化積雪和冰層。這種技術不僅避免了傳統方法可能帶來的環境污染和資源浪費問題，還能有效降低能源消耗，符合中國推動可持續發展和節能減排的戰略目標。
3、傳統地熱法融雪化冰系統分成取熱單元、傳輸管路、換熱單元和供熱單元四個部分，其中供熱單元段主要是由鋪設在混凝土層內的換熱管組成，傳統地熱換熱管一般是采用內外光滑304不銹鋼管，其換熱效果比一般pe管好，但由于現今大多數路面為瀝青混凝土路面，表層瀝青傳熱效果不好，會阻隔由埋設在混凝土中的換熱管熱量傳遞到路面，所以換熱管的換熱效率仍然需要加強。
4、因此，對于現存瀝青混凝土路面地熱融雪化冰系統
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的不足，本專利技術的專利技術目的是提供一種融雪化冰的地熱供熱段換熱裝置，其組裝簡易，便攜性高，且能夠大幅度提高換熱效率。
2、為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：
3、一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，包括傳輸管路單元和換熱管單元。所述地熱融冰系統中，換熱機組1與傳輸管路單元相連，傳輸管路單元與換熱管單元相連。傳輸管路單元包括可控流量的流量計ⅰ、總出水管、增壓泵、總回水管，換熱管單元包括地熱融冰管路，地熱融冰管路由換熱管組成。
4、如圖1所示，換熱機組經可控流量的流量計ⅰ與總出水管相連，通過可控流量的流量計ⅰ降低總出水管3內流體的流速，使在總出水管中運輸的流體流動狀態為低雷諾數的層流流動狀態，低速且高溫的流體流動到增壓泵，經過增壓泵加壓，使得流體流速增大，此時流體流動狀態從低雷諾數的層流流動狀態轉變為高雷諾數的湍流流動狀態，再進入地熱融冰管路的進水管路，對路面加熱后流到地熱融冰管路的出水管路，再匯入總回水管，最后回流進入換熱機組；回流進入換熱機組的流體進行熱量交換，升溫后，流體再次經可控流量的流量計ⅰ流入總出水管，如此循環往復，不斷地提取地熱能融雪化冰。本專利技術的地熱融冰系統的取熱段與供熱段之間存在較長距離，對于所提取的地熱能，采取本專利技術的結構使得提取的地熱能減少在通過管道運輸時熱量的散失。
5、換熱管由十字卡扣(圖2)、連接件(圖3)、擾流件(圖4)以及波紋管(圖5)組裝而成。所述連接件包括連接件外壁、連接件中心加強段、連接件內螺紋。所述擾流件包括擾流件主桿和擾流件翅片。換熱管的具體組裝方式為：將兩個卡扣肋條組成十字卡扣，其交匯處開設安裝擾流件的擾流件預留孔，再將十字卡扣與波紋管一側管端的內管壁焊接，焊接完成后，將擾流件的擾流件主桿插入擾流件預留孔內；然后，將另一個十字卡扣與擾流件主桿的另一端插合組裝，并將該十字卡扣與波紋管另一側管端的內管壁焊接；將連接件的內螺紋與波紋管的一側管端的外螺紋擰緊，這樣就組成了地熱融冰管路包括的一段換熱管。
6、所述波紋管的外徑為40mm、內徑為36mm、長為6m，波紋管的波紋高度為4mm、波紋間距為10mm，波紋管的材質為304不銹鋼，擾流件預留孔為直徑2mm的正方形孔。
7、所述擾流件主桿的截面為邊長2mm的正方形，沿擾流件主桿的軸向，在擾流件主桿桿身上安裝多組翅片，四個翅片為一組，每組翅片中四個翅片沿圓周均勻分布，多組翅片均勻分布在擾流件主桿桿身上，每個翅片與桿身相連處做了圓角化處理，擾流件長度根據波紋管長度調整。
8、所述連接件的外徑為44mm、內徑為40mm，連接件連接兩段波紋管，其中部進行加厚處理形成連接件中心加強段，連接件中心加強段的外徑為50mm、內徑為40mm，兩邊端口都設有內螺紋，與波紋管的外螺紋匹配。
9、相對于現有技術，本專利技術的優點和有益效果：
10、1.對于本專利技術中所提到的傳輸管路單元，在與換熱機組相連的起始段設有可控流量的流量計，其可以控制總出水管中流體流速，僅僅需要能夠泵送到供熱段的流量計的水壓力即可，這段區間通過流量計控制，使其流速緩慢，盡量使管內流體為低雷諾數的層流流體形式流動，減少熱對流散失的熱量，使通過地熱能加熱的溶液能夠保持低熱量消耗的同時運輸到供熱段。這段區間的管道材料為ppr材料，保溫效果好，散熱效果差，且該段管道需包裹保溫性能好的保溫棉材料，進一步的減少熱量的散失。
11、2.溶液流經供熱段的加壓泵后，經過加壓，使流體流速增大，層流變湍流，且供熱段管材為304不銹鋼管，散熱效果好，有利于提高融雪化冰的效率。
12、3.對于本專利技術中換熱管，其與內外光滑的傳統換熱管相比，預埋在路面基層澆筑后，與混凝土的接觸面積更大，增加了與混凝土之間的咬合力，且由于波紋的存在，其抗壓性能增強，相較于傳統的地熱融冰換熱管，其抗疲勞性能更好，換熱面積更大。
13、4.由于本專利技術中所提到的換熱管，其內部增加了擾流裝置，十字卡扣在進口段進行初次擾流，管道中部流體在流經擾流件翅片時會使流體流動發生第二次紊亂，管壁周邊流體在流經管壁時，由于存在的波紋紋路，此處流體會發生第三次紊流，所以本專利技術的換熱管內部流體為高雷諾數的湍流形式，相較于傳統的304不銹鋼光面管，管內流體熱對流效果更明顯，其向外傳遞熱量更多，用于融雪化冰的效果更好。
14、5.本專利技術中換熱管是后期通過將波紋管，擾流件以及連接件組裝而成的，擾流件主桿截面為正方形，能夠更好的與十字卡扣緊密貼合，且由于正方形截面的原因，液體在流經擾流件翅片的時候不會引起擾流件的旋轉和位移。與此同時，組裝得到的管件大大降低了制備難度，施工更簡易，且可根據具體施工要求以及具體融冰需要來組裝得到所需換熱管的長度。
15、6.通過將換熱管改用波紋管的形式，增加了其與混凝土基層的接觸面積，即增加了換熱面積，能夠使更多的地熱能得到充分利用，將有效的提高地熱融雪化冰的效率。本專利技術具有穩定性好、清潔、施工便攜且效率高等優點。
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1.一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，包括傳輸管路單元和換熱管單元；其特征在于，所述地熱融冰系統中，換熱機組1與傳輸管路單元相連，傳輸管路單元與換熱管單元相連；傳輸管路單元包括可控流量的流量計Ⅰ、總出水管、增壓泵、總回水管，換熱管單元包括地熱融冰管路，地熱融冰管路由換熱管組成；
2.根據權利要求1所述的一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，其特征在于，所述波紋管的外徑為40mm、內徑為36mm、長為6m，波紋管的波紋高度為4mm、波紋間距為10mm，波紋管的材質為304不銹鋼，擾流件預留孔為直徑2mm的正方形孔。
3.根據權利要求1所述的一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，其特征在于，所述擾流件主桿的截面為邊長2mm的正方形，沿擾流件主桿的軸向，在擾流件主桿桿身上安裝多組翅片，四個翅片為一組，每組翅片中四個翅片沿圓周均勻分布，多組翅片均勻分布在擾流件主桿桿身上，每個翅片與桿身相連處做了圓角化處理，擾流件長度根據波紋管長度調整。
4.根據權利要求1所述的一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，其特征在于，所述連接件的外徑為44mm、內徑為40mm，連接件連接
...【技術特征摘要】
1.一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，包括傳輸管路單元和換熱管單元；其特征在于，所述地熱融冰系統中，換熱機組1與傳輸管路單元相連，傳輸管路單元與換熱管單元相連；傳輸管路單元包括可控流量的流量計ⅰ、總出水管、增壓泵、總回水管，換熱管單元包括地熱融冰管路，地熱融冰管路由換熱管組成；
2.根據權利要求1所述的一種地熱融冰系統的供熱段換熱裝置，其特征在于，所述波紋管的外徑為40mm、內徑為36mm、長為6m，波紋管的波紋高度為4mm、波紋間距為10mm，波紋管的材質為304不銹鋼，擾流件預留孔為直徑2mm的正方形孔。
3.根據權利要求1所述的一種地...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉繼國，馮鵬程，彭文波，魏龍海，馬亞麗娜，楊盛，陳智，
申請(專利權)人：中交第二公路勘察設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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