[发明专利]一种蒸发段大角度近水平的热管及其施工方法

说明书

本发明涉及一种蒸发段大角度近水平的热管及其施工方法，该热管包括冷凝段和蒸发段，两者之间夹角为90°—135°，所述热管具体包括管壁（1）、隔板（5）和工质；数块隔板在整个蒸发段的轴向形成多个半开放的隔室，有效解决了现有技术中蒸发段降温范围受限和汽塞现象的问题。热管进一步包括工质回流导管（3）和工质汇集器（4），工质回流导管设在隔板上，底部间隔开设有多个滴液孔，有效解决了现有技术中蒸发段工质回流难的问题。本发明的应用能够解决了重力式热管在道路工程应用中长距离、近水平角工质回流的难题，解决了热管路基次生工程病害突出问题、冻土高速公路修筑难题。

技术领域

本发明涉及多年冻土区热管技术领域，尤其涉及一种蒸发段大角度近水平的热管及其施工方法。

背景技术

热管（也称热棒）是一种利用热传导原理与制冷介质的快速热传递性质形成的高效热传导装置，该技术自1963年由美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明以来，在国内外寒区工程中得到了广泛的应用。热管的主要工作原理是：管内液体工质在蒸发段受热蒸发吸收热量，蒸发的汽态工质经由绝热段后在冷凝段遇冷凝结释放热量，然后液态工质在重力作用下回流至蒸发段。这样的循环过程将蒸发段的热量不断带到冷凝段，从而来降低冻土的温度、保护冻土。

目前，冻土工程使用的热管主要为蒸发段与冷凝段在一条直线上的直线形重力热管，少量为蒸发段与冷凝段反向延长线夹角小于或等于45°的L形重力热管；重力热管在工作状态下冷凝段的液态工质是靠自身重力作用回流到蒸发段。同时，从降温作用范围上看，这些热管属于纯粹的点式降温措施，没法适应线性、面性的降温要求的道路工程，易导致地温等值线的剧烈变化和起伏，特别是暖季冻融界面的剧烈起伏，诱发路基纵向开裂等大量次生工程病害的产生。特别是在冻土高速公路条件下，由于路基幅面更宽，路面吸热强度更大、路基下部和中心聚热更强，面临的次生病害问题会更加突出。此外，这些热管蒸发段内部管壁光滑，液态工质受重力作用全部位于热管的底部，即液态工质只占蒸发段靠后的部分，使得降温范围受到严重限制。

针对上述纯粹的点式降温措施的缺点，发明人提出了将蒸发段近水平铺设的应对构思，但是，当蒸发段近水平铺设时，存在冷凝段液态工质难回流的问题。现有技术中的解决手段主要利用吸液芯的毛细作用，由于毛细作用范围极为有限，主要用于小型、非重力热管中，一般长度仅为数厘米至几十厘米，对于长度达到米级长度以上的距离，吸液芯无法通过毛细吸附作用进行工质的传递和回流。而且，由于工质回流速度很慢，在回流距离较长的情况下，还很容易造成汽态工质与液态工质因运动方向相反而造成的冲突、堵塞，即汽塞现象的产生。

可以看出，现有技术中热管存在蒸发段降温范围受限，近水平长距离状态下工质回流难和汽塞现象的问题，这些问题都会影响热管的降温效能和应用效果，因此亟需一种能够解决这些问题的新型热管。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蒸发段大角度近水平的热管及其施工方法，以解决现有技术中蒸发段降温范围受限和汽塞现象的问题。

为解决上述问题，本发明所述的蒸发段大角度近水平的热管，其特征在于，该热管的冷凝段和蒸发段之间夹角为90°—135°，其具体包括管壁以及设在所述管壁内部的隔板和工质；数块所述隔板间隔设在蒸发段底部的管内壁上，以在整个所述蒸发段的轴向方向上形成多个半开放的隔室；所述隔板的高度为热管内壁直径的1/5-2/3。

优选的，该热管还包括设在所述管壁内部的工质回流导管和工质汇集器；所述工质回流导管前后开口，设在所述隔板上，距离底部管内壁一定高度，并且其底部间隔开设有多个滴液孔；每个所述隔室均对应有所述滴液孔；所述工质汇集器的进液端设在热管内壁上，出液端与所述工质回流导管的进液端相连，所述工质汇集器用于拦截和汇集沿管内壁流下的液态工质并将其输出至所述工质回流导管。

优选的，该热管还包括设在所述隔室内所述工质回流导管下方的吸液芯；所述工质回流导管由所述吸液芯支撑或者由所述隔板支撑。