[发明专利]新型热管

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种热管，具体讲是涉及一种用于新排风系统、空调系统热回收设备的热管，其属于机械设备领域。

技术背景

随着国家对节能减排事业的重视程度不断提升，大型公建、企事业单位对节能产品的需求越来越大。在采用新排风、中央空调系统的建筑中，新风由室外引入室内，经过冷（热）处理，将舒适温度的空气送入各区域，同时各区域的回风、排风通过风机排到室外。对于冬季较冷或夏季较热的天气而言，为处理室外空气以达到室内温度需求而使用的能源相当高，而排掉的空气温度又比较接近室内的温度，造成巨大的能源浪费。

热管技术被公认是一种很有价值的传热新技术，在空间技术、电器工业、核电工业、化学工业、食品工业、动力机械、工业余热回收等很多方面都得到了广泛应用。热管工作时利用了三种物理学原理：⑴在真空状态下，液体的沸点降低。⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多。⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。现阶段市场主要使用转轮式、板式热交换器作为热回收机组的核心部件，而上述两种设备都有一定的技术缺陷，而热管集所有热交换器的优点与一身，所以具有较大的优越性。

发明内容

鉴于已有产品存在的缺陷，本发明的目的要是提供一种高导热效率的热管。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是新型热管，其包括管壳、管芯、工作液和蒸汽腔；采用纯铜材料作为管壳，采用多孔陶瓷材料作为管壳内壁衬里，将管壳内壁加工为轴向槽道表面，在管壳内插入同心的内热虹吸管作为管芯，管芯为圆柱形，其内部中空形成蒸汽腔，管壳与管芯之间的空隙装载工作液。

所述管壳分为蒸发段、隔热段和凝结段。

所述工作液为碳氢化合物制冷剂，所述碳氢化合物制冷剂为甲烷与甲烷族物质在常温，1.1~1.2Mpa下混合得到。

通过实验实验研究可知：所述管壳与管芯之间的空隙中装有的工作液的百分比优选为35%，热管的传热效率最高。

本发明的工作原理为：首先工作液为液态，工作液在蒸发段吸收热量后相态转变为气态，气态工作液通过隔热段流向凝结段，工作液在凝结段释放热量后相态转变为液态，液体工作液由管壁回流至出发点。

所述不同管径的热管管壳面热流密度不同，其数据见表1。

表1不同管径的热管管壳面热流密度数据

其中：η表示充液量，d表示热管管壳长度，q表示热流密度。

所述蒸发段与凝结段长度比不同，热管传热功率不同，其数据如表2.

表2蒸发段与凝结段长度比不同，热管传热功率数据

    其中：R表示蒸发段与凝结段长度比，η表示冲液率，Q表示传热功率。

本发明的优点在于：通过使用新型多孔陶瓷材料作为热管内壁衬里，最大程度上减小工作液接触热阻，而且由于陶瓷价格较低，新材料的使用大幅降低了热管的成本，使用寿命也得以增长；同时我们将热虹吸管的内壁加工为轴向槽道表面，提高热虹吸管的换热系数；在热虹吸管内插入同心的内热虹吸管，强化内部传热。通过技术改良，新型热管的显热回收效率高达70%以上，使用寿命比普通热管延长2-4年，热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，具有很高的导热能力；热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，温降亦很小，热管具有优良的等温性；热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，可以改变热流密度；其内部循环动力是毛细力，任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。

附图说明

图1是本发明的剖面图；

图2是本发明的侧视图；

图3为充液率与传热效率的变化曲线。

图中：1、管壳，2、管芯，3、蒸汽腔，4、工作液，5、蒸发段，6、隔热段，7、凝结段。

具体实施方式

为了进一步了解该新型热管，结合附图1、2和3说明如下。

新型热管，其包括管壳1、管芯2、工作液4和蒸汽腔3；采用纯铜材料作为管壳1，采用多孔陶瓷材料作为管壳1内壁衬里，将管壳1内壁加工为轴向槽道表面，在管壳1内插入同心的内热虹吸管作为管芯2，管芯2为圆柱形，其内部中空形成蒸汽腔3，管壳1与管芯2之间的空隙装载工作液4。所述管壳1分为蒸发段5、隔热段6和凝结段7；所述工作液4为碳氢化合物制冷剂，所述碳氢化合物制冷剂为甲烷与甲烷族物质在常温，1.1~1.2Mpa下混合得到；通过实验实验研究可知：所述管壳与管芯之间的空隙中装有的工作液4的百分比为优选为35%，热管的传热效率最高，不同管径的热管管壳1面热流密度不同，蒸发段5与凝结段7长度比不同，热管传热功率不同。