[发明专利]一种热管换热器及换热装置

说明书

本发明公开了一种热管换热器，包括一个或多个换热管道，所述换热管道内填充有工质，所述工质用于以液相工质的形态在所述吸热区汽化吸热，并以气相工质的形态在所述散热区液化放热；所述换热管道的管内径d满足如下公式：其中，σ_l为所述液相工质的表面张力，ρ_l和ρ_v分别为所述液相工质和所述气相工质的密度，g为重力加速度。采用本发明，提高了所述热管换热器的换热效率，减小了原材料消耗，降低了换热器的成本。

技术领域

本发明涉及除湿烘干、热回收技术领域，尤其涉及一种热管换热器及换热装置。

背景技术

在新风排风热回收、空气调节、烘干和气态有机质回收领域，为实现节能目的，已经广泛使用盘管形式的热管技术进行能量的转移。

其中典型的盘管形式热管如专利号为5921315的美国专利，目前国内使用的三维热管均以此专利为基础，采用该技术的热管典型管径为15.88mm、12.7mm和9.52mm，热管内部填充工质，利用工质的蒸发和冷凝进行热交换，工质以常规制冷空调用制冷剂为主，典型的如R134A、R22等。工质在换热管内流动的动力主要依赖重力，工质在冷凝段凝结成液体后，靠重力流动到蒸发段，在蒸发段吸热蒸发，以气态形式回流到冷凝段。

在垂直状态下，热管的运行与常规单根重力热管相比没有太大区别。在水平状态下，工质在热管内分层流动，上部为气相，下部为液相，由于冷凝段气体凝结导致压力降低，蒸发段气体蒸发压力上升，使得气相工质向冷凝段流动，与此同时，凝结的液相工质在重力作用下流入蒸发段形成循环。由于三维热管包括来回弯折的换热管，位于下部的换热管内存在较多液相工质，当受热后，液体蒸发形成的气泡会推动部分工质上升到较高的管路中，从而有利于工质在三维热管中的分布。但总体上，该种热管的工质分布存在上部管路分布少，下部管路分布较多的分布特征，使得下部管路的蒸发区域以沸腾换热为主，换热效果较好，上部管路的蒸发区域含液量少，换热以单相换热为主，换热效果较差。而冷凝区域与此相反，下部管路积液多，以单相换热为主，上部区域积液少，以相变换热为主，换热较好。总体上看，现有热管的管直径大，但有相当一部分的管壁处于单相换热状态，换热面积没有充分利用。

由于液体蒸发时的气泡会夹带或推动部分液相工质从较低的管路迁移到较高的管路，因此可以克服一部分重力影响，但由于这种夹带或推动能力有限。此外，由于管径较大，并且热管管壁处于承压状态，换热管壁壁厚也需要加大，这直接导致了原材料消耗量上升，产品成本上升。

为降低成本，现有的一种方案是采用脉动热管，脉动热管是由一根细长的管道通过弯折形成，其热量的传递是通过管道内部间隔的气柱和液塞之间的振荡来实现。但由于脉动热管的管径很小，工质在表面张力作用下，容易出现介质难以启动的情形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种热管换热器及换热装置，通过热管结构的改变，在不影响热管工质启动的前提下，减少现有换热器存在的单相换热问题以及由此导致的换热效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热管换热器，包括一个或多个换热管道，所述换热管道内填充有工质，所述工质用于以液相工质的形态在所述吸热区汽化吸热，并以气相工质的形态在所述散热区液化放热；

所述换热管道的管内径d满足如下公式：

其中，σ_l为所述液相工质的表面张力，ρ_l和ρ_v分别为所述液相工质和所述气相工质的密度，g为重力加速度。

进一步地，所述换热管道的管内径范围为2.4～4.0mm。

进一步地，所述换热管道用于吸热区和放热区的直管部分的长度均大于等于0.5m。

进一步地，所述换热管道在用于吸热区和放热区的部位分别设置多个弯曲部。