双循环可控热管系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双循环的可控制换热量的高效热管换热系统，有蒸发器和冷凝器两类换热器，每类换热器是１个，或多个并联而成；本系统包括冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、换热量控制五个子系统；将热管的蒸发器、冷凝器、气液分离器、储液器、溶液循环泵、分液器、相互间连接管道及相关控制部分等有机连接为一个整体，构成双循环可控热管系统，通过溶液泵、分液器、蒸发器及气液分离器的有机组合，形成独立的工作液循环解决了工作液输送力不足、分液不均匀等问题；通过对热管工作液体循环流量的调节实现了热管换热量的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热管换热器
，尤其是涉及一种双循环可控制换热量的高效热管换热装置，即双循环可控热管系统。
技术介绍
早在1942年，Gauler就提出了热管的原理，但一直未能实施；自1965年Cotter首次提出较完整的热管理论后，各国科学家们对热管进行了多方面的理论研究和推广应用，并将热管作为一种具有很高传热性能的元件，广泛应用于许多领域，取得了非常好的节能效果。1985年，施国梁提出了“第二代热管”的概念，并申请了国家专利技术专利(专利号CN 85102929)，该专利提出可采用电动泵来输送工作液，以解决热管内遇到的工作液输送力不够的问题，但由于所设计的电动泵在热管内部，实施存在较大困难，该类热管并没有推广应用。目前，热管已由单根热管演变为多根复合热管，并由连体式热管演变出分离式热管。分离式热管在工业应用中具有布置灵活、易于实现大型化等优点；然而，目前的分离式热管存在工作液输送力不够、分液不均匀、使用效果远不如连体式热管等问题，严重阻碍了其推广应用，迄今还没有大规模商业化产品。热管作为一种换热设备，常常需要控制其加热量或制冷量，但目前的热管，仅能通过改变加热源或冷却源来实现，热管自身无控制功能，这也影响了热管的进一步推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服分离式热管存在的工作液输送力不够、分液不均匀、使用效果远不如连体式热管及自身无控制功能等问题，即提出一种新的“热管系统”，将原来的“热管元件”的蒸发段、冷凝段与其它几个必要的部件有机连为一个整体，构成一个独立的系统，以克服分离式热管存在的缺点。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种将热管的蒸发器、冷凝器、气液分离器(或气液分离母管)、储液器、溶液循环泵、分液器、相互间连接管道及相关控制部分等有机联接为一个整体，构成双循环热管系统。该热管系统通过溶液循环泵、分液器、蒸发器及气液分离器的有机组合，形成了相对独立的工作液循环(双循环中的小循环)，解决了工作液输送力不够、分液不均匀的问题；而通过对该循环流量的控制实现了热管换热量的控制。本专利技术的双循环可控热管系统有蒸发器和冷凝器两类换热器，每类换热器为一个或2-10个并联而成；整体系统包括冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、换热量控制五个子系统，其总体技术方案及运行过程是溶液循环泵从储液罐中抽取液态工质，经液体输运管输送到分液器，经分液器和等长度的分配管束，均匀地将液态工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收与其相接触介质的热量，部分液体气化，经两相流管进入气液分离器实现气液分离，随后，液态工质流经调节阀和气液分离器液体输送管回到储液罐，形成了液体工质小循环；而气相工质则经气体管路进入气体分配母管，由均匀分配管将气体输送到冷凝器的每个管路中，在冷凝管路中实现完全冷凝后，由冷凝液回送管将冷凝液送回储液罐，形成热管工质大循环；两个循环有机结合，构成双循环热管系统。小循环的作用是合理控制或增大蒸发器中液体工质的循环量，解决了原有热管工作液输送力不够、分液不均匀、蒸发器换热面使用效率低等问题；大循环则使热量从与蒸发器接触的介质中传送到与冷凝器接触的介质中，完成了热量传递过程。回到储液罐中的工质经溶液循环泵再次送入蒸发器中，又开始了下一次换热过程；如此循环往复，连续不断地实现热量的传递过程。本专利技术实现热管换热量控制的技术方案是由温度传感器感应被冷凝器加热介质的温度，将信号传递给温度控制器，该温度控制器按照规定的控制算法再对溶液循环泵进行调节，改变蒸发器中的液体循环流量，从而改变了蒸发器中产生的蒸气量，这样便调节了冷凝器中的冷凝量，实现了热管换热量的调节和加热介质温度的控制；另外，也可将温度传感器安装在被蒸发器冷却的介质中，实现热管换热量的调节和对蒸发器冷却介质温度的控制。当溶液循环泵停止运行时，蒸发器中的工质很快全部蒸发完毕，随后，换热过程完全停止，换热量为零；随着溶液循环泵流量从零逐步增大，蒸发器的产气量渐渐变大，热管换热系统的换热量也逐步增大，直到达到某一最大值。本专利技术正是利用这一变化过程，实现热管换热量的调节，形成了可控的热管系统。本专利技术通过安装在液体输送管上的温度控制阀，直接控制小循环的液体工质循环量，调节热管换热器的换热量。本专利技术中蒸发器与冷凝器的相对安装高度不受限制，储液罐低于两个换热器，保证冷凝液能够顺利回流到储液罐便可正常工作。若冷凝器安装在储液罐下部，要在冷凝器回流管上安装一个冷凝器回流溶液泵。本专利技术中的气液分离器是一个独立部件，或为与蒸发器连为一体的气液分离母管；气相工质母管是一个独立的部件，或与均匀分气管及冷凝器组合为一体。本专利技术中的蒸发器有多个，冷凝器为一个，构成多供一系统；冷凝器有多个蒸发器有一个，构成一供多系统。本专利技术的双循环可控热管系统取消系统中的换热量控制子系统时，形成结构更简单、成本更低、换热量基本稳定的双循环热管系统。溶液循环泵从储液罐中抽取液态工质，经液体输运管输送到分液器，经分液器和等长度的分配管束，均匀的将液态工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收与其相接触介质的热量，部分液体气化，经两相流管进入气液分离器实现气液分离，随后，液态工质流经调节阀和气液分离器液体输送管回到储液罐，形成了液体工质小循环；气态工质经气体管路进入气体分配母管，由均匀分配管将气体输送到冷凝器的每个管路中，在冷凝管路中实现完全冷凝后，由冷凝液回送管将冷凝液送入储液罐，形成热管工质大循环；两个循环有机结合，构成双循环热管系统。小循环的作用是合理控制或增大蒸发器中液体工质的循环量，解决原有热管工作液输送力不够、分液不均匀、蒸发器换热面使用效率低等问题；大循环使热量从与蒸发器接触的介质中传送到与冷凝器接触的介质中，完成热量传递过程。回到储液罐中的工质经溶液循环泵再次送入蒸发器中，开始进行下一次换热过程；如此循环往复，连续不断的实现热量的传递过程。本专利技术扩大了热管的应用范围和应用方式，应用于中央空调、太阳能热利用、空气冷能回收、各类锅炉或动力机的余热或其他废热的回收、空气对流干燥的动力源、核能热利用、海水热能利用、海水淡化、地热能开发利用等领域，实现大型化，便于和各类大型工程相匹配。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点一是蒸发段与冷凝段分别独立形成蒸发器与冷凝器，可根据需要以任意方式(水平、垂直或按某一倾角)、在任意相对位置分别放置，解决了原重力式热管布置形式受限的问题，大幅度扩大了热管的使用范围；二是无需吸液芯结构，简化了热管内部结构，易于实现大型化生产与应用，降低了热管制造成本；三是能够方便地实现热管换热量的连续调节和控制，增强了热管的控制功能；四是增加了溶液循环泵，而且还增设了气液分离器(母管)、储液罐、分液器、等长度均液管、气相工质母管、均匀分气管等部件，形成了完整的热管系统，解决了工作液输送力不够、分液不均匀等问题，提高了分离式热管的换热效率；五是能够方便地实现多供一或一供多的换热模式，扩大了热管的使用范围；六是蒸发器与冷凝器的结构形式可以参照现有空调系统中蒸发器与冷凝器的形式进行设计，既能节省研发的时间和费用，还能获得高效的换热效果；七是溶液循环泵安装在储液罐的下部，既保证了工作过程中始终有足够的溶液供泵使用，顺利实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双循环可控热管系统，包括冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、换热量控制五个子系统，其特征在于将热管的蒸发器、冷凝器、气液分离器或气液分离母管、储液器、溶液循环泵、分液器、相互间连接管道及相关控制部分有机联接为一个整体，通过溶液循环泵、分液器、蒸发器及气液分离器的有机组合，形成了相对独立的工作液循环，通过对该循环流量的控制实现热管换热量的控制；有蒸发器和冷凝器两类换热器，每类换热器为一个或２－１０个并联而成；由温度传感器感应被冷凝器加热介质的温度，将信号传递给温度控制器，该温度控制器按照控制算法再对溶液循环泵进行调节，改变蒸发器中的液体循环流量，从而改变了蒸发器中产生的蒸气量，调节冷凝器中的冷凝量，实现热管换热量的调节和加热介质温度的控制；或将温度传感器安装在被蒸发器冷却的介质中，实现热管换热量的调节和对蒸发器冷却介质温度的控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田小亮，孙晖，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]