一种动力热管系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种动力热管系统，主要由冷凝器、回液装置、循环泵、蒸发器、储液罐和电路控制元件构成；所述回液装置的进液端接入储液罐内的工作介质的液面下部，冷凝器的进气口和蒸发器的出气口接入储液罐内的工作介质的液面上部；所述循环泵接入蒸发器的进液端，即安装在回液装置的出液端和冷凝器出液端的汇合处的三通管之后；所述电路控制元件控制着系统的运行状态；这种动力热管系统通过储液罐、回液装置和循环泵的设计，解决了热管换热设备中气液分离不彻底以及循环动力不足的问题，提高热管工作效率和实用性，并且所用整个系统装置结构简单，环境友好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种动力热管系统
本技术涉及热交换
，具体的说，涉及一种新型的热管换热系统，特别是一种带循环泵的分体式热管系统。
技术介绍
热管作为高效传热元件，在工程中的应用日益普及。热管不仅在余热回收、电子元器件冷却等方面得到广泛的应用，而且在传统的传热传质设备领域中，热管有替代循环水、 循环油和水蒸汽传热的趋势。在环境温度较低时，热管还可以替代目前的空调系统，作为电子设备、电力设备、计算机房、通信机房的散热控温元件。热管有多种结构形式，也有多种分类方法。按液体工作介质的回流动力进行分类， 热管可为表面张力热管、重力热管、离心热管、脉动热管和动力热管等几大类。表面张力热管靠吸液芯对液体产生的表面张力回流液体；重力热管靠重力回流液体；离心热管靠转动产生的离心力回流液体；脉动热管靠蒸发产生气泡的膨胀力推动循环；这些热管的共同特点是热管内部没有运动部件，其优点是结构简单，适合小型化、微型化，其缺点是循环动力较弱，不适合大功率、远距离传输热量。动力热管是指外加循环驱动力的热管系统，这种驱动力通常表现为一种特定形式的流体循环泵。动力热管的基本结构包括蒸发器、冷凝器、储液罐、循环泵四个部分，它们相互连接构成一个封闭循环回路，抽真空后加入工作介质就构成一个完整的动力热管。动力热管工作时，循环泵从储液罐抽出液态工作质送入蒸发器，液态工作质在蒸发器内受热蒸发变为气体，气体工作质通过导管进入冷凝器，并在冷凝器中冷却凝结成液体，液体工作质再经导液管流回储液罐，从而完成热管循环，同时热量从蒸发器端的高温热源流向冷凝器端的低温热源。动力热管的优点是循环动力强大，适合大功率、远距离传输热量。上述动力热管系统要想实现理想的工作状态下，它的冷凝器必须具有良好的气液分离功能。如果在冷凝器中工质气液分离不充分，气体工质就会不断进入储液罐并形成积累。这种现象会造成两种结果一是如果系统中的总气体工作质体积小于储液罐容积，气体工质在储液罐中的积累，最终导致全部气态工作质都积累到了储液罐，这时循环泵、蒸发器、冷凝器内流动的是单一液相工质，整个系统形成液体循环状态；在液态循环状态下，没有蒸发和冷凝过程，系统也就没有了热管传热功能，而且一旦形成的液体循环状态不能在工作状态下恢复正常，只有停机再重新开机才能恢复正常。二是如果系统中的总气体工作质体积大于储液罐容积，气体工质在储液罐中的积累，最终导致气态工质充满储液罐，这时循环泵将吸入气体，而动力热管系统的循环泵通常是为输送液体而设计的，气体的吸入会造成泵压急剧下降，从而造成循环动力不足，并造成蒸发器供液困难。为了使冷凝器具有彻底的气液分离功能，冷凝器通常采用直径较大、相互并联、竖立排管结构，这种结构散热效率较低，且体积较大。总之，目前的动力热管存在气液分离困难和循环动力不足的问题。正因为这样，动力热管并没有得到推广应用。
技术实现思路
本技术提供的一种新型的热管制冷装置技术——一种动力热管系统，就是为了解决目前动力热管工作时存在的气液分离不彻底和循环动力不足的问题。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下一种动力热管系统，包括冷凝器、蒸发器、回液装置、循环泵、储液罐和电路控制元件；所述冷凝器的进气口连接储液罐，其两者接口位于储液罐内的工作介质液面之上部，蒸发器的出气口连接储液罐，其两者接口位于储液罐内的工作介质液面之上部，回液装置的进液端接入储液罐中，其两者接口位于储液罐内工作介质液面之下部；循环泵安装在回液装置出液端和冷凝器出液端的汇合处的三通管之后，再接入蒸发器的进液端；所述电路控制元件控制着系统中循环泵的开启和运转状态；此系统工作时，冷凝器与低温热源接触，气态工作介质在冷凝器内受低温热源的冷却而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质在循环泵的带动下，它们从冷凝器进入到蒸发器中，蒸发器与高温热源接触，液态工作介质在蒸发器内受高温热源的加热而蒸发为气体，并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体中间介质在高速流动中相互混合形成气液二相流体，它们从蒸发器流出进入储液罐中，气液二相流中间工作介质根据各自物理性质在储液罐内分离，气态中间介质通过接口进入到冷凝器中进行下一次循环，液态中间介质通过回液装置从接口输出，输出的液态中间介质和从冷凝器出来的液态中间介质汇合同时进入到蒸发器中，这样就组成一种新型节能热管换热系统的循环过程。以上所述储液罐为一外表面设有隔热层的耐高压密封容器，储液罐的功能是实现循环工作介质的气液分离和储存工作介质；储液罐容积大小应与蒸发器和冷凝器的容积相匹配，其储液罐容积应是大于蒸发器的容积，而小于蒸发器、冷凝器和整个系统的管路的总容积；系统内的工作介质液体所占的体积应是大于蒸发器的容积，但小于蒸发器与储液罐的容积之和；储液罐实现气液分离的方式可以选择简单的重力沉降分离，也可以在蒸发器和储液罐接口处设置滤网或挡板，以实现丝网分离或折流分离。以上所述循环泵应选用能够同时输送气体和液体的容积式气液二相流循环泵，可选择齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、转子活塞泵、往复式活塞泵，使气态制冷剂和液态制冷剂可以同时通过，并可通过调节循环泵流量来实现调节系统传热量。以上所述回液装置有三种形式，分别是可控制流量的可调性阀门、一定大小截面的竖直导液管和一个回液孔。以上所述回液装置是可控制流量的可调性阀门，其可以选择手动阀门或自动阀门。以上所述回液装置是可控制流量的可调性阀门，作用是控制流经回液装置的制冷剂流量的大小，使通过回液装置流入三通管的流量不超过三通管总流出制冷剂流量的三分之一 O以上所述回液装置是一定大小截面的竖直导液管，此竖直导液管尽量要求直的， 整个管道竖直方向上最高处不能超出储液罐内液面的高度，并且要求储液罐在三通管的上部，使两者有一定高度差，以致储液罐内液体由于重力作用通过此竖直导液管回流至三通管，经循环泵送至蒸发器。以上所述回液装置是一定大小截面的竖直导液管，此竖直导液管应选择储液罐到三通管的距离相匹配的长度，其流速由竖直导液管进液口的横截面来控制，使制冷剂由储液罐通过回液装置流入三通管的流量不超过三通管总流出制冷剂流量的三分之一。以上所述回液装置是一个回液孔，其位于冷凝器导液管上合适位置，此装置要求冷凝器导液管的管道穿过储液罐，且冷凝器导液管的管道在储液罐内液面下部，其位置尽可能靠近储液罐底部，以使储液罐内储存的液态制冷剂由于重力和循环泵抽吸力的作用通过回液孔与冷凝器出液端输出的制冷剂汇聚于冷凝器导液管，经循环泵送至蒸发器，进行循环。以上所述回液装置是一个回液孔，其回液孔的孔径大小适宜，使储液罐内制冷液体进入回液孔的流量不超过流进循环泵制冷剂流量的三分之一。以上所述电路控制元件，主要是通过一些温度检测设备监控着高温环境和低温环境的一些温度变化，当高温环境端和低温环境端之间的温度差超过一定值时就会自动控制着循环泵的开启，该系统就开始了工作，当高温环境端和低温环境端之间的温度差小于一定值时就会自动控制着循环泵的关闭，由于不满足了工作条件，该系统就停止工作。针对现有热管必须考虑热管系统运行时两个热交换器的高低位置差问题和制冷剂远距离输送问题，该系统中加入了输送动力(循环泵)，在加入输送动力后，液态制冷剂和气态制冷剂的状态运行问题就得到了改善，整个热管的动力就本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力热管系统，包括冷凝器（1）、蒸发器（4）、导气管、导液管和电路控制元件，其特征在于，还包括回液装置（2）、循环泵（3）、储液罐（5）三部分；所述冷凝器（1）的进气口连接储液罐（5），其两者接口（51）位于储液罐（5）内的工作介质液面之上部，蒸发器（4）的出气口连接储液罐（5），其两者接口（53）位于储液罐（5）内的工作介质液面之上部，回液装置（2）的进液端接入储液罐（5）中，其两者接口（52）位于储液罐（5）内工作介质液面之下部；循环泵（3）安装在回液装置（2）出液端和冷凝器（1）出液端的汇合处的三通管（8）之后，再接入蒸发器（4）的进液端；所述电路控制元件控制着系统中循环泵（3）的开启和运转状态；此系统工作时，冷凝器（1）与低温热源接触，气态工作介质在冷凝器（1）内受低温热源的冷却而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质在循环泵（3）的带动下，它们从冷凝器（1）进入到蒸发器（4）中，蒸发器（4）与高温热源接触，液态工作介质在蒸发器（4）内受高温热源的加热而蒸发为气体，并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体中间介质在高速流动中相互混合形成气液二相流体，它们从蒸发器（4）流出进入储液罐（5）中，气液二相流中间工作介质根据各自物理性质在储液罐内分离，气态中间介质通过接口（51）进入到冷凝器（1）中进行下一次循环，液态中间介质通过回液装置（2）从接口（52）输出，输出的液态中间介质和从冷凝器（1）出来的液态中间介质汇合同时进入到蒸发器（4）中，这样就组成一种新型节能热管换热系统的循环过程。...

【技术特征摘要】
1.ー种动カ热管系统，包括冷凝器(I)、蒸发器(4)、导气管、导液管和电路控制元件，其特征在于，还包括回液装置(2)、循环泵(3)、储液罐(5)三部分；所述冷凝器(I)的进气ロ连接储液罐(5)，其两者接ロ(51)位于储液罐(5)内的工作介质液面之上部，蒸发器(4)的出气ロ连接储液罐(5)，其两者接ロ(53)位于储液罐(5)内的工作介质液面之上部，回液装置(2)的进液端接入储液罐(5)中，其两者接ロ(52)位于储液罐(5)内工作介质液面之下部；循环泵(3)安装在回液装置(2)出液端和冷凝器(I)出液端的汇合处的三通管(8)之后，再接入蒸发器(4)的进液端；所述电路控制元件控制着系统中循环泵(3)的开启和运转状态；此系统工作时，冷凝器(I)与低温热源接触，气态工作介质在冷凝器(I)内受低温热源的冷却而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质在循环泵(3)的带动下，它们从冷凝器(I)进入到蒸发器(4)中，蒸发器(4)与高温热源接触，液态工作介质在蒸发器(4)内受高温热源的加热而蒸发为气体，并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体中间介质在高速流动中相互混合形成气液二相流体，它们从蒸发器(4)流出进入储液罐(5)中，气液二相流中间工作介质根据各自物理性质在储液罐内分离，气态中间介质通过接ロ(51)进入到冷凝器(I)中进行下一次循环，液态中间介质通过回液装置(2)从接ロ(52)输出，输出的液态中间介质和从冷凝器(I)出来的液态中间介质汇合同时进入到蒸发器(4)中，这样就组成ー种新型节能热管换热系统的循环过程。2.根据权利要求I所述的ー种动カ热管系统，其特征在于，所述储液罐(5)为一外表面设有隔热层的耐高压密封容器，储液罐(5)容积大小与蒸发器(4)和冷凝器(I)的容积相匹配，其储液罐容积大于蒸发器(4)的容积，而小于蒸发器(4)、冷凝器(I)和整个系统的管路的总容积；系统内的工作介质液体所占的体积大于蒸发器(4)的容积，但小于蒸发器(4)与储液罐(5)的容积之和。3.根据权利要求I所述的ー种动カ热管系统，其特征在于，所述循环泵(3)是能够同时输送气体和液体的容积式气液二相流循环泵，可选择齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、转子活塞泵、往复式活塞泵，使气态制冷剂和液态制冷剂能够同时通过，...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝长宇，丁式平，
申请(专利权)人：北京德能恒信科技有限公司，
类型：实用新型
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