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一种多热管蓄热器的连贯直径分布的方法技术

技术编号:22072472 阅读:20 留言:0更新日期:2019-09-12 13:07
本发明专利技术提供了一种多热管蓄热器的连贯直径分布的方法,包括蓄热器,热管的蒸发端设置在蓄热器中,所述蓄热器设置在热源中,所述热管为两个,所述两个热管的蒸发端连贯,连贯的直径设计方法如下:假设高度为H,则直径R作为一个高度函数是一个增函数。本发明专利技术通过上述连贯直径增函数的设计,能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡,减少危险,达到换热均匀。

A Method of Coherent Diameter Distribution for Multi-Heat Pipe Regenerator

【技术实现步骤摘要】
一种多热管蓄热器的连贯直径分布的方法
本专利技术涉及一种蓄热器技术,尤其涉及一种新式结构的蓄热器。
技术介绍
热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(LosAlamos)国家实验室的乔治格罗佛(GeorgeGrover)专利技术的一种称为“热管”的传热元件,它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业,自从被引入散热器制造行业,使得人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式,采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果,开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备,其中包括核电领域,例如核电的余热利用等。现有技术中,热管的外形影响了蒸发端的吸热面积,因此一般蒸发端吸热范围比较小,在热源中有时候需要设置多个热管来满足吸热需求;而且多蒸发端存在的时候,各个蒸发端因为处于热源的位置不同,会产生吸热不均匀的现象。针对上述问题,本专利技术在前面专利技术的基础上进行了改进,提供了一种新的热管结构,充分利用热源,降低能耗,提高开采效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的热管结构,扩展蒸发端的吸热范围,节约能源。为了实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:一种热管,包括竖直部分、水平部分和竖直管,其中竖直部分的底端连通水平部分,所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸,所述水平部分下部连通多个竖直管,其中竖直管是热管的蒸发端,竖直部分是热管的冷凝端。作为优选,所述水平部分为扁平管结构,竖直管为圆管结构。作为优选,水平部分为方形结构。作为优选,所述的竖直管为多排,其中相邻两排为错列布置。作为优选,竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形,所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。作为优选,竖直管的外径为d,同一排的相邻的竖直管圆心之间的距离为L,竖直管3的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形的顶角为A,则满足下面要求:Sin(A)=a-b*Ln(d/L),其中Ln是对数函数,a,b是参数,满足如下要求:0.095<a<0.105,0.29<b<0.31;0.1<d/L<0.7。作为优选,随着d/L的逐渐变小,a越来越大,b越来越大。作为优选,15°<A<80°。作为优选,20°<A<40°。作为优选,0.2<d/L<0.5。与现有技术相比较,本专利技术具有如下的优点:1)本专利技术对热管的蒸发端的结构进行了改进,将热管的蒸发端延伸到更远的方向,在不改变热管的冷凝端体积的情况下,使得热管的蒸发端的吸热面积增加,这样可以扩大热管的吸热范围,可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小,能够提高40%以上的换热效率。同时减少换热器的体积和占地面积,使得结构紧凑。2)本专利技术在相邻的蒸发端设置连通管,可以在竖直管受热不同而导致压力不同的情况下,可以使得压力大的蒸发端内的流体快速的流向压力小的蒸发端,从而保持整体压力均衡,避免局部过热或者过冷。3)进行了大量的数值模拟和实验的研究,对热管在蓄热器中的分布结构进行了最优的结构,而且通过研究得出热管分布的最优关系式,进一步提高热管的分布,达到最佳的热吸收,降低成本。4)本专利技术在相邻的热管之间设置连通管,实现热管之间的压力均衡,换热均衡。附图说明图1为本专利技术热管结构示意图。图2为图1从底部观察的示意图。图3为本专利技术设置连通管的热管局部结构示意图。图4为本专利技术热管具体实施方式结构示意图。图5为图4的本专利技术热管之间设置连通管的结构示意图。图6是图2的局部放大标注示意图。图中:1竖直部分2水平部分3竖直管4蓄热器5冷源6热源7连通管8连通管9容器具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本文中,如果没有特殊说明,涉及公式的,“/”表示除法,“×”、“*”表示乘法。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。一种热管,包括竖直部分1、水平部分2和竖直管3,其中竖直部分1的底端连通水平部分2,所述水平部分2从竖直部分1的底端向着远离竖直部分1的方向延伸,所述水平部分2下部连通多个竖直管3,其中竖直管3是热管的蒸发端,竖直部分1是热管的冷凝端。本专利技术热管在运行中,通过竖直管3从热源中吸收热量,然后竖直管3中的流体进行蒸发,通过水平部分进入到竖直部分,然后在竖直部分将热量释放给冷源,流体进行冷凝,依靠重力的作用再进入竖直管3。本专利技术对热管的通过设置热管的蒸发端的结构进行了改进,将热管的蒸发端延伸到更远的方向,在不改变热管的冷凝端体积的情况下,使得热管的蒸发端的吸热面积增加,这样可以扩大热管的吸热范围,可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小,能够提高45%以上的换热效率。同时减少冷凝端的体积和占地面积,使得结构紧凑。此外,本专利技术通过设置多个竖直管3作为热管的蒸发端,使得每个竖直管3作为一个个独立的吸热管加入热量的吸收,也增加了整体热管蒸发端的吸热面积。作为优选,所述热源可以是土壤或者锅炉尾气等。作为优选,所述冷源为水或者空气。作为优选,所述水平部分2为扁平管结构,竖直管3为圆管结构。通过设置水平部分为扁平管结构,可以增加竖直管3的分布,进一步提高热量的吸收。进一步优选,水平部分2为方形结构。作为优选,如图2所示,所述的竖直管3为多排,其中相邻两排为错列布置。通过错列布置,可以进一步提高热管的吸热量。作为优选,竖直管3位于相邻排的相邻竖直管3的圆心连接线段的中线的延长线上。即竖直管3的圆心与相邻排的临近的两个竖直管3圆心构成等腰三角形,所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。作为优选,如图3所示,至少两个相邻的竖直管3之间设置连通管8。在研究中发现,在竖直段吸热的过程中,会出现不同位置的吸热管的吸收热量不同,导致竖直管3之间的压力或者温度不同,这样会导致部分竖直管3受热过高,造成寿命缩短,一旦一个竖直管3出现问题,可能导致整个热管出现无法使用的问题。本专利技术通过大量的研究,在相邻的竖直管设置连通管8,可以在竖直管受热不同而导致压力不同的情况下,可以使得压力大的竖直管3内的流体快速的流向压力小的竖直管3,从而保持整体压力均衡,避免局部过热或者过冷。作为优选,从竖直管3下部向竖直管3上部,相邻的竖直管3之间设置多个连通管8。通过设置多个连通管,能够使得流体在吸热蒸发过程中不断的均衡压力,保证整个竖直管内的压力均衡。作为优选,从竖直管3下部向竖直管3上部,相邻连通管8之间的距离不断减小。此目的是为了设置更多的连通管,因为随着流体的向上流动,流体不断的受热,随着流体不断的受热,不同集热管内的受热越来越不均匀,因此通过上述设置,能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。作为优选,从竖直管3下部向竖直管3上部,相邻连通管之间的距离不断减小的幅度越来越大。通过实验发现,上述设置,能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。作为优选,从竖直管3下部向竖直管3上部,连通管8的直径不断增加。此目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多热管蓄热器的连贯直径分布的方法,包括蓄热器,热管的蒸发端设置在蓄热器中,所述蓄热器设置在热源中,所述热管为两个,所述两个热管的蒸发端连贯,连贯的直径设计方法如下:假设高度为H,则直径R作为一个高度函数是一个增函数。

【技术特征摘要】
1.一种多热管蓄热器的连贯直径分布的方法,包括蓄热器,热管的蒸发端设置在蓄热器中,所述蓄热器设置在热源中,所述热管为两个,所述两个热管的蒸发端连贯,连贯的...

【专利技术属性】
技术研发人员:张冠敏朱国梁樊相臣冷学礼邱燕田茂诚李宏刘宗杰马俊迪魏姗姗陈书祥刘建文张雪缘吕雯李燕王永彬李一真
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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