[发明专利]用于冷冻系统的U型重力热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器技术领域的装置，具体是一种用于冷冻系统的U型重力热管。

背景技术

热管换热是一种利用相变进行热量传输的高效导热元件，已经在航空航天以及各种工业热回收场合得到了广泛应用。目前热管在液体回流方式上主要分为重力热管和毛细辅助回流的水平热管等。重力热管内部一般没有毛细结构，冷凝的液体依靠重力从热管上部回到热管下部的蒸发段。

在冷冻除湿系统中，除湿过程主要在作为制冷系统蒸发器或者中央空调的的表冷器上进行，被处理空气在表冷器上先是温度降低到露点温度，再降温去湿，经过表冷器后，温度降低，通常再经过制冷系统的蒸发器或者专门的加热器，然后进入空调环境。通过合理的换热形式，将表冷器前空气与已经经过除湿的空气进行热交换，则能降低表冷器对处理空气的预冷负荷，也减少了表冷器后对已处理空气的加热器的加热负荷。热管作为一种高导热性能结构，通过在表冷器前后端布置热管，就可实现上述功能，减少被处理空气的显热降温负荷，这一技术已经在国内外很多工程中得到应用。但是在很多场合中，用于降温的制冷系统的蒸发器或者表冷器竖直放置，风道水平，且风道内换热器布置紧密，布置过程中由于实际空调箱的紧凑性要求，通常热管设计成横向U型放置，其中U弯的一臂稍高于另一臂，以重力热管方式运行。即热管的蒸发端和冷凝端布置在表冷器前后紧靠表冷器的位置，且蒸发端的水平高度仅比冷凝端稍微低一点，这是大部分除湿过程节能热管形式。这种热管形式在运行过程中因为U型弯头的存在，使低速回流的冷凝液与蒸发后高速流往冷凝端的蒸气在这一区域的相互影响，部分回流液体因为气体的携带作用，难以回到蒸发端，从而影响热管的传热能力。这一影响在U型弯区域远远高于在平直管段的相互影响。特别是对于较长换热管的情况，很容易由于U型区域的气、液相互影响而较早出现携带极限，从而影响换热器的性能，导致系统的运行经济性受到影响。

文献《利用热管换热器提高小型除湿机除湿性能实验》(第十二届全国热管会议论文集，2010年10月)中讨论了除湿机中采用的U型热管结构的热管运行特点。通过数值模拟发现热管运行中，绝热弯管内气液涡旋流动明显影响蒸发和冷凝段的流体输运过程，从而引起相界面的波动，而且，在稳定热流密度条件下，由于上述原因导致相界面的不稳定，气液温度随之波动。因此，蒸发和冷凝段的相界面传热传质不稳定。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于冷冻系统的U型重力热管，该装置能够保证热管换热器的热管在长度较长的情况下，工作稳定，并保持较好的传热能力。该发明的应用可提高空调系统的除湿效果，并且起到节能的作用。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：蒸发段、冷凝段、U型弯管和内套管件，其中：蒸发段和冷凝段的一端分别连接换热器的管道，蒸发段和冷凝段的另一端分别与U型弯管的两端连接，内套管件焊接在热管内部。

所述的内套管件采用无孔板或多孔板，该内套管件的形状与热管U型弯头外形相匹配，壁厚0.2～1.0mm，内套管件与U型弯管的内壁面形成环状空间，内套管外壁与外管内壁间隙距离为外管内径的1/20-1/5。

所述的蒸发段、冷凝段的U型热管的外壁设有换热翅片。

本发明的内套管件具有将内部相向流动的气体和液体分离的功能，正常运行时，在U型弯管内，冷凝液体主要在内套管件与U型管之间的空间回流至蒸发段，蒸气在运动时受内套管的约束，对相向运动的冷凝液影响较少。本发明能够应用于加热、冷却段没有明显高度差的场合。

本发明形成的换热器能够用于空调系统的空调处理箱中，用于提高表冷器的除湿效果，并起到节能的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为实施例1的剖视图。

图3为实施例2的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图2所示，本实施例包括：蒸发段1、冷凝段2、U型弯管3和内套管件4，其中：蒸发段1和冷凝段2的一端分别连接换热器的管道，蒸发段1和冷凝段2的另一端分别与U型弯管3的两端连接，内套管件4置于U型弯管内，与其内壁面形成环状空间。

所述的蒸发段1、冷凝段2和U型弯管3可根据换热需要，在管外布置强化换热翅片。

如图3所示，所述的内套管件4采用有孔板。

本实施例能够使热管的U型区域中气体和液体流道得到一定程度的隔离，则回流液体不至于因为高速气流的相向流动产生较大的影响。