一種分體式多級熱管系統技術方案

本發明專利技術公開了一種分體式多級熱管系統，主要由一級熱管組、二級熱管組、三級熱管組、熱管單元以及連接管道，可以根據需要做成N級熱管組；整個系統由冷凝器、蒸發器、蒸汽通道以及液體通道四個部分組成；每一級熱管組的蒸發器和冷凝器都是由相同個熱管單元相互并聯構成的一組獨立的循環回路；該系統的蒸發器在冷凝器的下部，蒸汽通道使每一級蒸發器與冷凝器的頂端相導通，液體通道使每一級蒸發器和冷凝器的底端相導通；整個系統的蒸發器和冷凝器分開布置，能夠實現遠距離傳熱，這就給工藝設計帶來較大的靈活性，也給裝置的大型化、熱能的綜合利用以及熱能利用系統的優化創造了良好的條件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及熱交換
，具體的說，涉及一種新型的熱管換熱系統，特別是一種多組獨立熱管裝置并排擺放而成的分體式多級熱管系統。
技術介紹
熱管就是利用蒸發制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導，因其優越的傳熱性能和技術特性而被廣泛應用于節能領域。目前，熱管常用于設備散熱、余熱回收以及新風系統等領域。熱管換熱器的總驅動溫差為蒸發段和冷凝段的溫差，單級熱管換熱器內部制冷劑的恒溫特性導致熱管換熱裝置熱損失大，本申請在通過增加熱管級數將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介是實現減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑。單級熱管換熱器改為多級形式，每一級熱管中的制冷劑均視為恒溫流體，則多級熱管能實現變溫效果的換熱裝置，且每級換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近 于環境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率。現在取多級熱管換熱系統與單級熱管系統相同的總換熱面積(相同的投入)進行分析，每一級的傳熱能力(傳熱單元數均為NTU)相同。假定多級熱管換熱裝置的級數為η,且每級換熱器的換熱面積相同，其傳熱單元數為NTU/ η，則每級熱管換熱器的效率均相同，η I = η2 =…=nn = ε /2, ε = I- exp (_NTU/n),多級熱管換熱裝置的總換熱效率為 n = ( η* η I) /。即通過對多級熱管換熱裝置的效率進行分析，可以得到 1)、當給定級數n，NTU趨向于無窮大時，η1=1/2，整體換熱效率η = n / ( n+Ι ); 2)、當給定NTU，級數n趨向于無窮大時，整體換熱效率η= NTU / ( NTU+2 )； 3)、當級數11，NTU都趨于無窮大時，整體換熱效率η— I。通過上述分析可以看出單級熱管換熱器改為多級形式，在整體換熱面積相同的情況下，減少了換熱溫差損失，提聞總換熱效率。
技術實現思路
本專利技術提供的一種新型的熱管換熱裝置技術——一種分體式多級熱管系統，就是為了解決目前的熱管工作時換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。為了解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案如下 一種分體式多級熱管系統，包括熱管單元、散熱翅片、蒸發器風扇、冷凝器風扇、由多個熱管組成的一級熱管組、二級熱管組以及三級熱管組，可以根據需要做成N級熱管組；這樣整個系統有多根熱管單元組合排列構成，總排數決定多級熱管熱交換系統的級數，總列數決定多級熱管熱交換系統的每一級熱管的個數；所述每一級熱管組都由蒸發器、冷凝器、蒸汽通道以及液體通道四個部分組成；所述每一級熱管組的蒸發器分別都是由相同個熱管單元相互并聯構成的，分別有自己的獨立輸入輸出端，并且各級熱管組的蒸發器相互并排擺放，組裝于同一個殼體內，位于蒸發器風扇形成的風道內，共用一個蒸發器風扇；所述每一級熱管組的冷凝器分別都是由相同個熱管單元相互并聯構成的，分別有自己的獨立輸入輸出端，并且各級熱管組的冷凝器相互并排擺放，組裝于同一個殼體內，位于冷凝器風扇形成的風道內，共用一個冷凝器風扇；所述蒸發器要位于冷凝器的下方，蒸汽通道使每一級蒸發器的頂端與對應的冷凝器的頂端相導通，液體通道使每一級冷凝器的底端與對應的蒸發器的底端相導通，這樣整個系統的蒸發器和冷凝器分開布置，能夠實現遠距離傳熱，這就給工藝設計帶來較大的靈活性，也給裝置的大型化、熱能的綜合利用以及熱能利用系統的優化創造了良好的條件。以上所述每一級熱管組的蒸發器分別都是由相同個熱管單元相互并聯構成的，SP每一級熱管組的蒸發器的每一根熱管單元的頂端和底端分別用一根帶有一個外接端口的導熱金屬橫管依次導通，這樣保證每一級熱管組的蒸發器都有一個共同的壓差，使每一根熱管單元的制冷工質的總量基本保持相等。以上所述每一級熱管組的冷凝器分別都是由相同個熱管單元相互并聯構成的，SP每一級熱管組的冷凝器的每一根熱管單元的頂端和底端分別用一根帶有一個外接端口的 導熱金屬橫管依次導通，這樣保證每一級熱管組的冷凝器都有一個共同的壓差，使每一根熱管單元的制冷工質的總量基本保持相等。以上所述熱管單元是導熱性較好的金屬管。以上所述冷凝器和蒸發器所在風道內風的流向是逆向的。以上所述冷凝器和蒸發器所在風道內風的流向相反，其通道內也可以是其他流體，但流體的流向要逆向，且方向垂直于熱管單元，平行于散熱翅片所在平面。以上所述每一排散熱翅片可以是級與級之間完全隔開的單獨散熱翅片構成，也可以是一張整體的散熱翅片，但各級熱管組的散熱翅片之間用隔熱縫隔開，主要是起到各級熱管組之間的隔熱作用。以上所述一級熱管組、二級熱管組、三級熱管組以及N級熱管組的每一級內所充的制冷工質是單一的制冷工質，不同的級可以根據需要充入不同的制冷工質，其工作運行時各級熱管組相互不影響。以上所述的一種分體式多級熱管系統正常工作時，蒸發和冷凝是連續進行的，從原理上分為以下幾個環節氣化——冷凝——回液——再氣化；即整個系統的各級熱管組的蒸發器內制冷工質受熱流體作用而吸熱蒸發氣化，所形成的熱蒸汽膨脹，經過每一級的蒸汽通道進入各級熱管組的冷凝器，各級熱管組的冷凝器內制冷工質受冷流體作用，冷凝而形成的液體制冷工質，由于重力作用液體制冷工質經每一級的液體通道被輸送回蒸發器，這樣周而復始的工作；這樣各級熱管組的蒸發器沿風向各級換熱溫度從高到低，且經過各級熱管組的蒸發器的流體溫度也成階梯式降低，各級熱管組的冷凝器沿風向各級換熱溫度從低到高，且經過各級熱管組的冷凝器的流體溫度也成階梯式升高，這樣每一級熱管中的制冷劑均視為恒溫流體，則多級熱管能實現變溫效果的換熱裝置，且每級換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近于環境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率，解決了現有熱管換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。本專利技術與現有技術相比，通過使單根熱管單元，并聯為一排，形成一級熱管組的蒸發器和冷凝器，然后蒸汽通道把蒸發器的頂端的外接端口和冷凝器的頂端外接端口連接起來，液體通道把蒸發器的底端的外接端口和冷凝器的底端外接端口連接起來，能夠使每一級熱管組的熱管單元統一抽真空，統一充入制冷工質，并且裝置的蒸發器和冷凝器分開布置，能夠實現遠距離傳熱，這就給工藝設計帶來較大的靈活性，也給裝置的大型化、熱能的綜合利用以及熱能利用系統的優化創造了良好的條件；通過增加熱管級數的設計可以將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介來實現減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑，不僅提高了每次設備循環一周的換熱效率，而且實現了整個系統循環的穩定性，大幅度提高熱管的換熱效率；由于各級熱管組相互獨立，因此，其中一組或者兩組熱管組損壞或失效不會影響整個系統的安全運行，并且所用整個系統裝置結構簡單，環境友好，適應于兩種有溫差流體的換熱。附圖說明圖I為該系統的結構示意圖。圖2為該系統一體化散熱翅片結構示意圖。圖中(I)熱管單元；(11) 一級熱管組；(12 ) 二級熱管組；(13 )三級熱管組；(2 )散熱翅片；(21)隔熱縫；(22)穿孔；(31)—級熱管組的蒸發器；(32)二級熱管組的蒸發器；(33)三級熱管組的蒸發器；(41)一級熱管組的冷凝器；(42)二級熱管組的冷凝器；(43)三級熱管組的冷凝器；(51)—級熱管組的蒸汽通道；(52) 二級熱管組的蒸汽通道；(53)三級熱管組的蒸汽通道；(61) —級熱管組的液體通道；(62)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分體式多級熱管系統，包括熱管單元（1）和散熱翅片（2）；其特征在于，還包括由多根熱管單元組成的一級熱管組（11）、二級熱管組（12）以及三級熱管組（13），可以根據需要做成N級熱管組；所述每一級熱管組（11；12；13）都由蒸發器（31；32；33）、冷凝器（41；42；43）、蒸汽通道（51；52；53）以及液體通道（61；62；63）四個部分組成；所述每一級熱管組（11；12；13）的蒸發器（31；32；33）分別都是由相同個熱管單元相互并聯構成的，分別有自己的獨立輸入輸出端，并且各級熱管組（11；12；13）的蒸發器（31；32；33）相互并排擺放，組裝于同一個殼體內，位于蒸發器風扇（7）形成的風道內，共用一個蒸發器風扇（7）；所述每一級熱管組（11；12；13）的冷凝器（41；42；43）分別都是由相同個熱管單元相互并聯構成的，分別有自己的獨立輸入輸出端，并且各級熱管組（11；12；13）的冷凝器（41；42；43）相互并排擺放，組裝于同一個殼體內，位于冷凝器風扇（8）形成的風道內，共用一個冷凝器風扇（8）；所述蒸發器（31；32；33）要位于冷凝器（41；42；43）的下方，蒸汽通道（51；52；53）使每一級蒸發器（31；32；33）的頂端與對應的冷凝器（41；42；43）的頂端相導通，液體通道（61；62；63）使每一級冷凝器（41；42；43）的底端與對應的蒸發器（31；32；33）的底端相導通；這樣整個系統的蒸發器和冷凝器分開布置，其通過蒸汽通道和液體通道的相連接，能夠實現遠距離傳熱。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：祝長宇，丁式平，
申請(專利權)人：北京德能恒信科技有限公司，
類型：發明
國別省市：