一种热管换热器及换热装置制造方法及图纸

本发明专利技术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：

A heat pipe heat exchanger and heat exchange device

【技术实现步骤摘要】
一种热管换热器及换热装置
本专利技术涉及除湿烘干、热回收
，尤其涉及一种热管换热器及换热装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，σl为所述液相工质的表面张力，ρl和ρv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。进一步地，所述换热管道在用于吸热区和/或放热区的管道内壁设置有内螺纹槽或沟槽。进一步地，所述换热管道外设置有换热翅片。进一步地，所述热管换热器的形状至少包括如下之一：一字型、L型和U型。进一步地，所述热管换热器还包括回路管道，所述回路管道与所述换热管道连接形成循环回路。进一步地，所述换热管道或回路管道设置有流量控制阀。本专利技术还提供一种换热装置，包括任一所述的一种热管换热器。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：所述热管换热器通过设置合理的管道内径，减少了换热管道内重力作用导致的单相换热问题，提高了热管换热器的换热效率；所述热管换热器的管径较小，从而减小了原材料消耗，降低了换热器的成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1-4是本专利技术实施例提供的四种热管换热器的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的另一种热管换热器的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种一字型热管换热器的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种L型热管换热器的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种U型热管换热器的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种热管换热器的工质的非工作状态图；图10是本专利技术实施例提供的一种热管换热器的工质的工作状态图；图11是本专利技术实施例提供的一种热管换热器和对比例提供的一种换热器的热阻曲线图。其中，图中附图对应标记为：1-弯曲部2-换热翅片3-回路管道4-气相工质5-液相工质具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一个实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。本专利技术实施例提供了一种热管换热器，如图1-4所示，所述热管换热器包括一个来回弯折的换热管道，所述换热管道两端封闭，内部填充有可以进行相变换热的工质，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满足公式(1)：其中，σl为所述液相工质的表面张力，ρl和ρv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。所述气相工质的密度与所述热管换热器的环境相关，但由于气相工质密度相对于液相工质密度很小，因此，气相工质密度可以忽略，所述换热管道的管内径d也可以按公式(2)计算：在本专利技术实施例中，所述工质可以为水，根据公式(1)，所述热管换热器的换热管道的管内径小于等于8.0mm；所述工质也可以为丙酮、乙醇或甲醇，根据公式(1)，所述热管换热器的换热管道的管内径小于等于6.0mm；所述工质还可以为其他常用的制冷剂，根据公式(1)，所述热管换热器的换热管道的管内径小于等于4.4mm。优选的，所述换热管道的管内径范围为2.4～4.0mm。在本专利技术实施例中，所述换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热管换热器，其特征在于，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吸热区汽化吸热，并以气相工质的形态在散热区液化放热；所述换热管道的管内径d满足如下公式：

【技术特征摘要】
1.一种热管换热器，其特征在于，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吸热区汽化吸热，并以气相工质的形态在散热区液化放热；所述换热管道的管内径d满足如下公式：其中，σl为所述液相工质的表面张力，ρl和ρv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。2.根据权利要求1所述的一种热管换热器，其特征在于，所述换热管道的管内径范围为2.4～4.0mm。3.根据权利要求1所述的一种热管换热器，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的一种热管换热器，其特征在于，所述换热管道在用于吸热区和放热区的部位分别设置多...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈珂，
申请(专利权)人：沈珂，
类型：发明
国别省市：江苏,32