一种重力热管的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种重力热管的设计方法，包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括电加热部件，根据尺寸关系对重力热管进行了优化设计。本发明专利技术设计了新式重力热管的设计方法，确定了加热部件的各个尺寸的最优关系，进一步提高了加热均匀度和加热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种重力热管的设计方法
本专利技术涉及一种重力热管，尤其是涉及一种电加热的重力热管。
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。现有技术中热管可以采用多种热管，包括太阳能、烟气余热或者其它的热能，也可以采用电能。但是采用电能的情况下，一般单独采用在蒸发部内简单的设置电加热部件，但是此种情况下电加热效率较低，现有技术并没有采取具体的结构或者改进措施进一步提高加热效率。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，提供了一种新的重力热管，从而解决重力热管加热的情况下的存在的加热效率低的问题。本专利技术在管内设置加热加热部件，通过设置加热部件的距离的变化，使得流体在加热管内充分进行加热，提高了换热效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新式结构的重力热管，通过该种结构重力热管，能够实现重力热管加热的情况下的存在的加热效率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种重力热管的设计方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括电加热部件，其特征在于，所述重力热管采取如下方法设计：相邻加热部件之间的距离为S1，正四边形的边长为K2，加热部件为正四边形截面，加热部件正四边形截面的边长为B2，满足如下要求：S1/B2＝a-b*(10*K2/B2)；其中a,b是参数，其中0.735<a<0.740,2.67<b<2.68；180<B2<360mm；12<K2<45mm；45<S1<170mm。作为优选，a=0.734,b=2.675;作为优选，随着K2/B2的增加，a越来越大，b越来越小。一种重力热管的优化方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括电加热部件，其特征在于，优化方法如下：所述第一层的每个电热元件的加热功率是P1，第二层的每个电热元件的加热功率是P2，所述的加热部件长度是K1，正四边形通道的边长为K2，则满足下面的要求：P2/P1=a-b*LN(K1/K2)；其中a,b是参数，3.25<a<3.30,0.92<b<0.93；1.3<P2/P1<1.8；5.0<K1/K2<8.5；120<B2<280mm；8<K2<30mm；单根加热管的第一层和第二层的总加热功率为M，1500W<M<3500W。作为优选，a=3.28，b=0.923。作为优选，1.5<P2/P1<1.7；7.0<K1/K2<7.5；一种重力热管的优化方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括加热部件，其特征在于，所述加热部件在竖直方向上延伸，其特征在于，加热部件下部设置供流体进入的流体通道，所述流体通道采取如下方法进行优化：沿着高度方向，所述流体通道的分布密度越来越小。作为优选，沿着高度方向，所述开孔的分布密度越来越小的幅度不断的增加。一种重力热管的优化方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部设置加热管，所述加热管采取如下方法优化：沿着加热管高度方向，加热管的管径不断的变大。作为优选，沿着加热管高度方向，加热管的管径不断的变大的幅度越来越大。本专利技术具有如下优点：与现有技术相比较，本专利技术的具有如下的优点：1）本专利技术通过数值模拟和大量实验，确定了加热部件的各个尺寸的最优关系，进一步提高了加热均匀度和加热效率。2)本专利技术设计了加热管内加热部件的沿着竖直方向（即从下向上的方向）间隔的规律分布，可以进一步的提高加热效率。3）本专利技术设计了一种新式结构的加热部件的重力热管，并在重力热管的加热部件内设置电热元件，通过此种结构，能够实现快速提供热流体，而且该重力热管具有加热迅速、温度分布均匀、安全可靠的功能，提高了加热效率。4）本专利技术通过设置加热管内电热元件在加热管内沿着竖直方向（即从下向上的方向）的加热功率的变化，进一步提高了加热均匀度和加热效率。5）本专利技术设计了加热管内不同的电热元件加热功率沿着加热管长度方向的变化，能够进一步提高装置的安全性能和加热性能。6）本专利技术通过数值模拟和大量实验，确定了不同层的电加热功率的最优的比例关系，进一步提高了加热均匀度和加热效率，也为此种结构的加热管的设计提供了一个最佳的参考依据。附图说明：图1为本专利技术重力热管的结构示意图；。图2为本专利技术重力热管优选结构示意图。图3是加热管（加热部件）横切面结构示意图。图4是图3加热管内加热部件A－A截面示意图。图5是加热管纵向切面示意图。图6是图1改进结构示意图。图中：1-蒸发部；2-冷凝部；3-加热管；4-电源；5-壳体；6-间隙；7-加热部件；71-正四边形；72-正八边形；73-边；8-开孔；9-电加热器。具体实施方式图1-5展示了一种重力热管。如图1所示，所述重力热管包括蒸发部1、冷凝部2，所述液体在蒸发部1吸热蒸发，进入冷凝部2放热，然后通过重力回到蒸发部1，所述蒸发部包括电加热部件7，所述加热管3设置在蒸发部内，所述加热管3为竖直方向设置（垂直于蒸发部1的底部平面设置），加热管3包括管体和设置在管体内的加热部件7，所述加热部件7在加热管3竖直方向上延伸。作为优选，所述加热管3的横截面是正四边形。作为优选，所述的电热元件是电阻加热器。作为优选，加热管3外部设置保温层。作为优选，热管内设置毛细结构。通过设置毛细结构，促进液体尽快进入蒸发部。作为优选，液体为、氨水、甲醇、丙酮或庚烷。作为优选，冷凝部插入箱体内，箱体内设置药剂液体，例如熏洗使用的药液。用于加热熏洗使用的药液。作为优选，加热管3内设置多个加热部件7，沿着加热管3的高度方向上（从下往上），加热部件7之间的间距越大。设距离加热管3底端的距离为H，相邻加热部件之间的间距为S，S=Q1(H)，即S是以距离H为变量的函数，S’是S的一次导数，满足如下要求：S’>0;主要原因是避免上部蒸汽加热过快导致的干涸。通过设置下部的加热功率大于上部加热功率，使得流体充分在下部进行加热，上升过程中再加热上部的流体，一方面能够保证加热的充分均匀混合，另一方面还能避免因为上部加热过大导致的上部的流体先蒸发导致的加热干涸现象。因此需要设置的相邻加热部件之间的距离越来越短。通过实验发现，通过上述的设置，既可以最大程度上保持加热的整体均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重力热管的设计方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括电加热部件，其特征在于，所述重力热管采取如下方法设计：相邻加热部件之间的距离为S1，正四边形的边长为K2，加热部件为正四边形截面，加热部件正四边形截面的边长为B2，满足如下要求：S1/B2＝a‑b*(10*K2/B2)；其中a,b是参数，其中0.735<a<0.740,2.67<b<2.68；180<B2<360mm；12<K2<45mm；45<S1<170mm。

【技术特征摘要】
1.一种重力热管的设计方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括电加热部件，其特征在于，所述重力热管采取如下方法设计：相邻加热部件之间的距离为S1，正四边形的边长为K2，加热部件为正四边形截面，加热部件正四边形截面的边长为B2，满足如下要求：S1/B2＝a-b*(10*K2/B2)；其中a,b是参数，其中0.735<a<0.740,2.67<b<2.68；180<B2<360mm；12<K2<45mm；45<S1<170mm。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，a=0.734,b=2.675。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，随着K2/B2的增加，a越来越大，b越来越小。4.一种重力热管的优化方法，所述重力热管包括蒸发部、冷凝部，所述液体在蒸发部吸热蒸发，进入冷凝部放热，然后通过重力回到蒸发部，所述蒸发部包括电加热部件，其特征在于，优化方法如下：所述第一层的每个电热元件的加热功率是P1，第二层的每个电热元件的加热功率是P2，所述的加热部件长度是K1，正四边形通道的边长为K2，则满足下面的要求：P2/P1=a-b*LN(K1/K2)；其中a,b是参数，3.25<a<3.30,0.92<b<0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳，张丽荣，赵炜，
申请(专利权)人：青岛金玉大商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37