[发明专利]一种双相流驱动热管装置

说明书

本发明公开了一种双相流驱动热管装置，主要由热换器、液仓分离机构、单级离心泵、气化器和电路控制器构成；所述液仓分离机构有蓄液槽、通液管的输入输出端以及倒流孔构成，以实现气液双相流的收集、彻底分离与分流，使整个系统有一个稳定的气液双相流的循环；所述倒流孔有倒液孔和倒气孔两种形式，倒气孔设置在蓄液槽内液面之上方，倒液孔设置在蓄液槽内液面之下方；所述热换器和气化器这两个换热器目的是实现能量的运送；所述单级离心泵接入气化器的进液端和热换器出液端之间；所述电路控制器控制着系统的运行状态；这种动力热管系统通过液仓分离机构和单级离心泵的设计，解决了热管换热设备中气液分离不彻底以及动力循环不足的问题，提高热管工作效率和实用性，并且所用整个系统装置结构简单，环境友好。

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，具体的说，涉及一种新型的热管换热系统，特别是一种带单级离心泵的分体式双相流热管装置。

背景技术

热管作为高效传热元件，在工程中的应用日益普及。热管不仅在余热回收、电子元器件冷却等方面得到广泛的应用，而且在传统的传热传质设备领域中，热管有替代循环水、循环油和水蒸汽传热的趋势。在环境温度较低时，热管还可以替代目前的空调系统，作为电子设备、电力设备、计算机房、通信机房的散热控温元件。

热管有多种结构形式，也有多种分类方法。按液体媒介物质的倒流动力进行分类，热管可为表面张力热管、重力热管、离心热管、脉动热管和动力热管等几大类。表面张力热管靠吸液芯对液体产生的表面张力倒流液体；重力热管靠重力倒流液体；离心热管靠转动产生的离心力倒流液体；脉动热管靠蒸发产生气泡的膨胀力推动循环；这些热管的共同特点是热管内部没有运动部件，其优点是结构简单，适合小型化、微型化，其缺点是动力循环较弱，不适合大功率、远距离传输热量。

动力热管是指外加循环驱动力的热管系统，这种驱动力通常表现为一种特定形式的流体单级离心泵。动力热管的基本结构包括气化器、热换器、蓄液槽、单级离心泵四个部分，它们相互连接构成一个封闭循环回路，抽真空后加入媒介物质就构成一个完整的动力热管。动力热管工作时，单级离心泵从蓄液槽抽出液态工作质送入气化器，液态工作质在气化器内受热蒸发变为气体，气体工作质通过导管进入热换器，并在热换器中冷却凝结成液体，液体工作质再经通液管流回蓄液槽，从而完成热管循环，同时热量从气化器端的高温热源流向热换器端的低温热源。动力热管的优点是动力循环强大，适合大功率、远距离传输热量。

上述动力热管系统要想实现理想的工作状态下，它的热换器必须具有良好的气液分离功能。如果在热换器中工质气液分离不充分，气体工质就会不断进入蓄液槽并形成积累。这种现象会造成两种结果：一是如果系统中的总气体工作质体积小于蓄液槽容积，气体工质在蓄液槽中的积累，最终导致全部气态工作质都积累到了蓄液槽，这时单级离心泵、气化器、热换器内流动的是单一液相工质，整个系统形成液体循环状态；在液态循环状态下，没有蒸发和冷凝过程，系统也就没有了热管传热功能，而且一旦形成的液体循环状态不能在工作状态下恢复正常，只有停机再重新开机才能恢复正常。二是如果系统中的总气体工作质体积大于蓄液槽容积，气体工质在蓄液槽中的积累，最终导致气态工质充满蓄液槽，这时单级离心泵将吸入气体，而动力热管系统的单级离心泵通常是为输送液体而设计的，气体的吸入会造成泵压急剧下降，从而造成动力循环不足，并造成气化器供液困难。为了使热换器具有彻底的气液分离功能，热换器通常采用直径较大、相互并联、竖立排管结构，这种结构散热效率较低，且体积较大。总之，目前的动力热管存在气液分离困难和动力循环不足的问题。正因为这样，动力热管并没有得到推广应用。

发明内容

本发明提供的一种新型的热管换热装置技术——一种双相流驱动热管装置，就是为了解决目前动力热管工作时存在的气液分离不彻底和动力循环不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：