一种带中空翅片的重力热管制造技术

本实用新型专利技术涉及换热设备技术领域，特别是一种带中空翅片的重力热管，重力热管的管壁内设有腔，腔内设有能发生相变的工质，重力热管至少包括上部的冷凝段和下部的蒸发段，其特征在于：重力热管的外部设有若干凸出于冷凝段的翅片，每个翅片均呈环状绕冷凝段的横截面一周，每个翅片均设有与重力热管的腔相连通的空腔，气相的工质能进入翅片的空腔，翅片向上倾斜且与重力热管的管壁形成15

【技术实现步骤摘要】
一种带中空翅片的重力热管


[0001]本技术涉及换热设备
，特别是一种带中空翅片的重力热管。

技术介绍

[0002]重力热管是工业中常见的换热设备之一，它可以有效利用低品位能源，而且具有比普通金属更好的换热性能。单根重力热管换热能力有限，一般而言，可以通过增加换热面积的方法提高设备换热效率。针对重力热管这种换热设备，工业上普遍采取在管外添加实体翅片的方式，提高管外换热面积。但是这种方法不仅耗材大，而且由于换热面积的提高有限，最终性能优化的程度也十分有限。

技术实现思路

[0003]为了改善现有重力热管的换热性能，本技术对翅片结构和尺寸进行了改进，提供了一种带中空翅片的重力热管，重力热管的管壁内设有腔，腔内设有能发生相变的工质，重力热管至少包括上部的冷凝段和下部的蒸发段，其特征在于：重力热管的外部设有若干凸出于冷凝段的翅片，每个翅片均呈环状绕冷凝段的横截面一周，每个翅片均设有与重力热管的腔相连通的空腔，气相的工质能进入翅片的空腔，翅片向上倾斜且与重力热管的管壁形成15
°
～75
°
的倾斜角，翅片的端部到重力热管的管壁的水平距离为5mm～30mm或为重力热管的管壁的内径的四分之一至二分之一。
[0004]而且，翅片的纵截面位于一侧管壁的结构由上翅片壁、空腔、下翅片壁组成，空腔位于上翅片壁和下翅片壁之间，且上翅片壁的端部和下翅片壁的端部连为一体、上翅片壁的根部与管壁连为实质一体、下翅片壁的根部与管壁连为实质一体。
[0005]而且，翅片的纵截面位于一侧管壁的形状为平行四边形或梯形或手指形。
[0006]而且，上翅片壁和下翅片壁的厚度为重力热管的管壁厚度的0.2倍至1倍。
[0007]而且，重力热管还包括位于冷凝段和蒸发段之间的绝热段。
[0008]而且，冷凝段的长度为重力热管总长度的40％～60％。
[0009]而且，重力热管的工质的初始充注高度占重力热管总长度的三分之一至二分之一。
[0010]而且，相邻的翅片由重力热管的管壁隔开，相邻的翅片之间的重力热管的管壁长度为2mm～15mm。
[0011]而且，重力热管的冷凝段的外部共设有193～2250个翅片。
[0012]而且，所述工质为水、去离子水、萘、钠、钾、氨、导热姆、甲醇、乙醇、丙酮或纳米流体。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：1、重力热管的冷凝段外部设有若干翅片，每个翅片均呈环状绕冷凝段的横截面一周，每个翅片均设有与重力热管的冷凝段的腔相连通的空腔，而且翅片向上倾斜且与管壁形成15
°
～75
°
的倾斜角，使得气相的工质能从重力热管的冷凝段的腔进入翅片的空腔进行换热、换热后变成液相的工质能迅速从翅
片的空腔流入至冷凝段的腔并重新回落到蒸发段，翅片的空腔实质上增加了工质的换热面积和换热部位，实现同时提高管内和管外的换热面积、强化传热效果、提高设备换热性能的作用。
[0014]2、提供了翅片及其空腔的形状、翅高、翅厚、翅间距、翅倾角等结构参数的最佳范围，其作用是在不影响重力热管使用的同时最大限度的优化设备换热性能。
[0015]3、由于翅片结构中空，相比于实心的翅片能够节省制造翅片的材料。
[0016]4、适用于各种需要余热回收的环境下使用。
附图说明
[0017]图1为带中空翅片的重力热管换热过程原理示意图(以翅片及其空腔的纵截面形状为平行四边形时为例)
[0018]图2为翅片及其空腔的纵截面形状为平行四边形的重力热管的整体结构示意图
[0019]图3为翅片及其空腔的纵截面形状为梯形的重力热管的整体结构示意图
[0020]图4为翅片及其空腔的纵截面形状为手指形的重力热管的整体结构示意图
[0021]附图标记说明：1、冷凝段，2、蒸发段，3、绝热段，4、工质，5、管壁，6、空腔，7、上翅片壁，8、下翅片壁。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本技术进行详细具体说明，本技术的内容不局限于以下实施例。
[0023]一种带中空翅片的重力热管，如图1所示，从内外结构重力热管由管壁5、管壁内的腔和充注于腔内的能发生相变的工质4构成，从上下结构重力热管至少包括上部的冷凝段1和下部的蒸发段2，冷凝段和蒸发段之间根据实际需求还可以设置绝热段3，蒸发段外部是高温介质、冷凝段外部是低温介质，重力热管的外部设有若干凸出于冷凝段的翅片，每个翅片均呈环状绕冷凝段的横截面一周，每个翅片均设有与重力热管的冷凝段的腔相连通的空腔6，所有翅片形状相同使得相邻翅片不会直接连通、而是由重力热管的管壁隔开，所有翅片及其空腔均向上倾斜。
[0024]图1是以翅片及其空腔的纵截面形状为平行四边形时为例，翅片的纵截面位于一侧管壁的结构由上翅片壁7、空腔6、下翅片壁8组成(位于另一侧管壁的结构是水平对称的)，空腔位于上翅片壁和下翅片壁之间，且上翅片壁的端部和下翅片壁的端部连为一体、上翅片壁的根部与管壁连为实质一体、下翅片壁的根部与管壁连为实质一体。
[0025]翅片的空腔的作用结合图1进行说明：因为在换热过程中工质吸热(从蒸发段外部的高温介质吸热)变成气相会从蒸发段向冷凝段转移(图1中向上的箭头)，由于空腔与冷凝段连通，气相的工质能从冷凝段进入翅片的空腔进行换热，提高管内和管外的换热面积，当工质放热(向冷凝段外部的低温介质放热)变回液相后，工质从倾斜的空腔流至冷凝段(图1中空腔位置斜向下的箭头)并最终流回蒸发段(图1中向下的箭头)。
[0026]为了优化设备换热性能，对换热性能有关键影响的参数范围进行了限定，具有空腔的翅片的翅高、翅厚、翅间距、翅倾角等结构意义及参数如下。翅高：即翅片端部到重力热管的管壁的水平距离，为5mm～30mm或为重力热管的管壁的内径的四分之一至二分之一；翅
厚：即翅片壁的厚度，为重力热管的管壁厚度的0.2倍至1倍；翅间距：即相邻翅片的之间的重力热管的管壁长度，为2mm～15mm；翅倾角：即翅片向上倾斜且与冷凝段的横截面形成的倾斜角，为15
°
～75
°
(翅片与重力热管的管壁也是形成15
°
～75
°
的倾斜角，翅片与重力热管的管壁形成的倾斜角加翅片与冷凝段的横截面形成的倾斜角之和为90
°
)。以上结构范围最利于带中空翅片的重力热管换热。
[0027]再结合图1对工作原理进行说明：使用前，通过抽真空或排真空等途径，保证管内为真空，充入一定量的工质后出现液池(图1中蒸发段的横线)。蒸发段管外加载热源(高温介质)，冷凝段管外加载冷源(低温介质)。蒸发段外部热源通过管壁将热量传递给液态工质(如该处箭头所指)，当液相温度高于饱和温度时，液相吸热并以蒸发或沸腾的形式转变为气相，此时工质由液相向气相转变，质量由蒸发段向冷凝段转移。高温蒸气在压力作用下涌向冷凝段。增加中空翅片后，蒸气将充满中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带中空翅片的重力热管，重力热管的管壁内设有腔，腔内设有能发生相变的工质，重力热管至少包括上部的冷凝段和下部的蒸发段，其特征在于：重力热管的外部设有若干凸出于冷凝段的翅片，每个翅片均呈环状绕冷凝段的横截面一周，每个翅片均设有与重力热管的腔相连通的空腔，气相的工质能进入翅片的空腔，翅片向上倾斜且与重力热管的管壁形成15
°
～75
°
的倾斜角，翅片的端部到重力热管的管壁的水平距离为5mm～30mm或为重力热管的管壁的内径的四分之一至二分之一。2.根据权利要求1所述的带中空翅片的重力热管，其特征在于：翅片的纵截面位于一侧管壁的结构由上翅片壁、空腔、下翅片壁组成，空腔位于上翅片壁和下翅片壁之间，且上翅片壁的端部和下翅片壁的端部连为一体、上翅片壁的根部与管壁连为实质一体、下翅片壁的根部与管壁连为实质一体。3.根据权利要求2所述的带中空翅片的重力热管，其特征在于：翅片的纵截面位于一侧管壁的形状为平行四边形或梯形...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓龙，胡惊雷，李本文，李明杰，陈元元，许学成，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：