【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于散热冷却，尤其涉及一种主动平衡式重力热管及其使用方法。
技术介绍
1、重力型分离式热管，简称重力热管、回路热管或热虹吸管，它是通过制冷工质的自然相变流动将热量从室内排到室外，通过压力差和重力回流作用在管道中实现气液循环，因此其无需外部动力，运行能耗低于机械制冷系统。通常，重力型分离式热管主要由蒸发器、冷凝器以及连接两段的气体上升管(气管)和液体下降管(液管)等组成，在重力热管内分别形成了制冷工质气体上升与冷凝液体回流管道，上升气体与回流液体同时流动，互不干扰。液态工质在蒸发器中吸收热量后变成饱和或过热气态，压力升高，通过气体上升管到达冷凝器，气态工质在冷凝器放热后变成液态工质，在重力的作用下，液态工质沿着液体下降管回到蒸发器，如此循环，实现热量的连续传递。因此，重力型分离式热管的冷凝器位置必须高于蒸发器，以保证冷凝液体能够借助重力回流至蒸发器。此外，为了克服气体及液体在管路中的流动阻力，液体下降管与蒸发器液面之间会形成一定的液位差，如图1所示的液柱高度，这个液位差是保证重力型分离式热管正常运行的蒸发器与冷凝器的最小高度。
2、在实际运行过程中，冷凝器与蒸发器之间的高度差对系统性能有直接影响，控制系统制冷剂充注量、室内外温差合适，当换热器高度差较小时，系统循环驱动力较小，制冷剂回液不畅，蒸发器出口过热度和冷凝器出口过冷度都较大，两相区面积较小，传热性能不佳。随着换热器高度差逐渐增大，提供循环动力的液管液柱高度逐渐增大，制冷剂回液顺畅，蒸发器出口过热度和冷凝器出口过冷度逐渐减小，两相区面积增大，传热性能得以
3、对于室内温度恒定的重力型分离式热管而言，室外温度降低意味着室内外温差增大，具体的，室内外温差对系统性能的影响如图2所示。由图2可以得到：控制制冷剂充注量、换热器高度差合适，重力型分离式热管换热量随室内外温差增大基本呈线性增长，但随着室内外温差进一步增大，换热量增速变缓，这与蒸发器中液态制冷剂量逐渐减少、冷凝器液位升高、过热度及过冷度增加有关。在实际使用中，尤其需要注意的是：当室内外温差很小时，重力型分离式热管系统的蒸发器出口过热度很小，几乎全部是液态或两相态制冷剂，同时冷凝器内部制冷剂几乎没有过冷度，蒸发侧传热性能差，此时，重力型分离式热管系统的几乎无法启动，如何缓解重力型分离式热管系统在室内外温差很小时，难以启动的问题是困扰本领域技术人员的难题之一。
4、此外，在现有技术中，对于重力型分离式热管系统，当需要与蒸气压缩制冷系统复合时，会考虑在冷凝器后增加储液器，如图3所示。此时，控制系统制冷剂充注量、换热器高度差、室内外温差合适，当储液器位置很低时，重力型分离式热管的性能很差，这是因为储液器位置很低，相应的液管液柱高度很低，导致循环驱动力不足，回液不畅，蒸发器过热度增加。而当储液器位置较高时，重力型分离式热管循环的性能较好。但是系统增加储液器会提高液管液柱高度，使得蒸发温度较高，造成小温差重力型分离式热管启动难度加大。因为增加储液器后，破坏了液管液柱自适应调节功能，此时，如果储液器安装位置过高、室内外温差较小，液柱高度太大而不易启动；如果储液器安装位置过低、室内外温差较大，液柱高度太低而驱动力不足，性能受限。
5、在这种背景下，解决小温差重力型分离式热管难以启动的问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种主动平衡式重力热管及其使用方法，实现小温差重力型分离式热管的顺利启动和高效散热。
2、有鉴于此，本专利技术提供一种主动平衡式重力热管，包括：
3、冷凝器、蒸发器和多个储液罐，所述冷凝器的安装高度高于所述蒸发器，所述的多个储液罐的安装高度位于所述冷凝器和蒸发器之间；
4、其中，所述冷凝器上的制冷工质出口通过第一液体下降管分别与所述的多个储液罐的进口连接，所述的多个储液罐的出口分别通过第二液体下降管与所述蒸发器上的制冷工质进口连接，所述蒸发器上的制冷工质出口通过气体上升管与所述冷凝器上的制冷工质进口连接，所述气体上升管通过旁通管路分别与所述的多个储液罐连接。
5、进一步的，所述储液罐的数量为两个，分别为储液罐一和储液罐二，所述储液罐一和储液罐二并联在所述第一液体下降管和第二液体下降管之间。
6、进一步的，所述储液罐一和储液罐二的安装高度一致。
7、进一步的，初始状态下，所述储液罐一的液位高度较高，所述储液罐二的液位高度较低，所述储液罐一和蒸发器之间的液柱高度高于所述主动平衡式重力热管启动所需要的最小液柱高度。
8、进一步的，所述气体上升管通过第一平衡管与所述储液罐一连接；所述气体上升管通过第二平衡管与所述储液罐二连接。
9、进一步的，在所述储液罐一的进口处设置进口阀门一、出口处设置出口阀门一；在所述储液罐二的进口处设置进口阀门二、出口处设置出口阀门二。
10、进一步的，所述第一平衡管与所述储液罐一的进口连接，且连接点位于所述进口阀门一和储液罐一之间，所述第二平衡管与所述储液罐二的进口连接，且连接点位于所述进口阀门二和储液罐二之间。
11、进一步的，在所述第一平衡管上设置第一平衡阀；在所述第二平衡管上设置第二平衡阀。
12、一种主动平衡式重力热管的使用方法，所述使用方法用于上述的主动平衡式重力热管，所述使用方法包括步骤：
13、s1，在主动平衡式重力热管启动之前，对环境温度t环境和用户散热端温度t散热端进行检测，之后通过计算得到环境温度和用户散热端温差△t，其中，△t＝t散热端-t环境；
14、s2，将步骤s1得到的△t与预设阈值t阈值进行对比，若△t＞t阈值，则认为环境温度t环境和用户散热端温度t散热端之间的温差适宜，重力热管可以正常启动，主动平衡式重力热管进入步骤s3所述的正常启动模式；若△t≤t阈值，则认为环境温度t环境和用户散热端温度t散热端之间的温差偏小，重力热管启动困难，主动平衡式重力热管进入步骤s4所述的主动平衡启动模式；
15、s3，在正常启动模式下，进口阀门一和出口阀门一打开，其余阀门关闭，系统内有效部件为蒸发器、冷凝器、储液罐一，重力热管内制冷工质以气态方式进入冷凝器的入口，冷凝后的液态制冷工质由冷凝器的出口流出，经第一液体下降管和进口阀门一流入储液罐一，然后通过出口阀门一从储液罐一的出口流出，之后经第二液体下降管进入蒸发器的入口，制冷工质经蒸发器加热后，由蒸发器的出口流出，最后经气体上升管流入冷凝器的入口，完成一个工作循环；
16、s4，在主动平衡启动模式下，初始状态时，储本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种主动平衡式重力热管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述储液罐(6)的数量为两个，分别为储液罐一(6a)和储液罐二(6b)，所述储液罐一(6a)和储液罐二(6b)并联在所述第一液体下降管(2)和第二液体下降管(3)之间。
3.根据权利要求2所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述储液罐一(6a)和储液罐二(6b)的安装高度一致。
4.根据权利要求2或3所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，初始状态下，所述储液罐一(6a)的液位高度较高，所述储液罐二(6b)的液位高度较低，所述储液罐一(6a)和蒸发器(4)之间的液柱高度高于所述主动平衡式重力热管启动所需要的最小液柱高度。
5.根据权利要求2所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述气体上升管(5)通过第一平衡管(7)与所述储液罐一(6a)连接；所述气体上升管(5)通过第二平衡管(8)与所述储液罐二(6b)连接。
6.根据权利要求5所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，在所述储液罐一(6a)的进口处设置进口阀门一(901
7.根据权利要求6所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述第一平衡管(7)与所述储液罐一(6a)的进口连接，且连接点位于所述进口阀门一(901)和储液罐一(6a)之间，所述第二平衡管(8)与所述储液罐二(6b)的进口连接，且连接点位于所述进口阀门二(903)和储液罐二(6b)之间。
8.根据权利要求5所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，在所述第一平衡管(7)上设置第一平衡阀(701)；在所述第二平衡管(8)上设置第二平衡阀(801)。
9.一种主动平衡式重力热管的使用方法，其特征在于，所述使用方法用于上述权利要求1～8任一项所述的主动平衡式重力热管，所述使用方法包括步骤：
10.根据权利要求9所述的主动平衡式重力热管的使用方法，其特征在于，在所述步骤S1中，可对冷凝器的温度进行测量，并将其作为环境温度T环境；对蒸发器的温度进行测量，并将其作为用户散热端温度T散热端。
...【技术特征摘要】
1.一种主动平衡式重力热管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述储液罐(6)的数量为两个，分别为储液罐一(6a)和储液罐二(6b)，所述储液罐一(6a)和储液罐二(6b)并联在所述第一液体下降管(2)和第二液体下降管(3)之间。
3.根据权利要求2所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述储液罐一(6a)和储液罐二(6b)的安装高度一致。
4.根据权利要求2或3所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，初始状态下，所述储液罐一(6a)的液位高度较高，所述储液罐二(6b)的液位高度较低，所述储液罐一(6a)和蒸发器(4)之间的液柱高度高于所述主动平衡式重力热管启动所需要的最小液柱高度。
5.根据权利要求2所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，所述气体上升管(5)通过第一平衡管(7)与所述储液罐一(6a)连接；所述气体上升管(5)通过第二平衡管(8)与所述储液罐二(6b)连接。
6.根据权利要求5所述的主动平衡式重力热管，其特征在于，在所述储液罐一(6a)的进口处设...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈越增，吕金升，郭向吉，汪志强，张博，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：
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