CN103363571B - 超导热管电加热器 - Google Patents

Abstract

超导热管电加热器，属于电加热设备领域，具体涉及一种利用热管作为传热元件进行散热的电加热器。导热介质吸收加热元件释放的热量并通过散热翅片（4）向空气中散热，其特征在于：所述的加热器壳体（9）内安装有流通室（5）和加热室（1），流通室（5）和加热室（1）之间通过作为导热元件的热管（3）相连通，流通室（5）、加热室（1）和热管（3）形成一密闭真空空间，流通室（5）、加热室（1）和热管（3）内填充有导热介质，在加热室（1）内安装电加热棒（2）。本发明改变了传统电加热器的加热导热方式，采用超导液作为导热介质，提高了温升速度，节约了能源，同时增加了换热效率。

Description

超导热管电加热器

技术领域

超导热管电加热器，属于电加热设备领域，具体涉及一种利用热管作为传热元件进行散热的电加热器。

背景技术

目前，现有的电暖气大多包括加热器壳体、加热元件、导热介质和散热翼片等结构，其中导热介质大多为水、乙醇或导热油等可进行热交换的介质，导热形式，也多为通过通电后的加热元件对导热介质进行加热，通过导热介质自身与加热器壳体换热来实现热量的传递，最终通过加热器壳体将热量散发出去。以上现有的这种电暖气由于自身的结构特点，存在以下几个问题：一，作为导热介质的水、乙醇或导热油的导热起始温度较高，相应需要加热导热介质的时间也就较长，只有导热介质自身达到导热温度时才会与其周围的其他物体进行换热，能源消耗较为显著，且加热时间长，温度提升较慢；二，作为向外散热的重要部件的加热器壳体及散热翼片自身的温度较低，需要吸收一部分导热介质传递的热量，因此，散出的热量相对减少一部分，散热效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种导热起始温度低、温升速度快、节能降耗的超导热管电加热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该超导热管电加热器，包括加热器壳体、电加热棒和散热翅片，电加热棒安装在加热器壳体内部，导热介质吸收加热元件释放的热量并通过散热翅片向空气中散热，其特征在于：所述的加热器壳体上部安装有流通室，底部安装有加热室，流通室和加热室之间通过多条并排的热管相连通并形成一密闭真空空间，流通室、加热室和热管内填充有导热介质，在加热室内安装电加热棒。通过电加热棒对流通室、加热室和热管内的导热介质进行加热，由于导热介质为超导液，起始导热温度较低，可在短时间内迅速进入液相转变状态，将热量传递给极易吸收热量的热管，热管与其周围的散热翅片一起将热量向外散发。

所述的热管竖直设置在流通室和加热室之间；相邻两条热管间的间隙内设有散热翅片。热管设有多条，多条热管竖直平行设置在流通室和加热室之间，由热管的自身结构决定，导热介质的上升速度较快，相应的导热速度也较快。

所述的热管为扁管，热管内部通过多条等距平行设置的隔断隔离形成多条介质流通通道。

所述的热管包括扁管本体和散热翼片，扁管本体内部开设有多个作为介质流通通道的长条通孔，散热翼片对称设置在扁管本体外部两侧。在热管向外散热时，散热翼片作为辅助散热部分，有效的增大了热管的散热面积，提高了散热效率。

所述的散热翅片由一整条金属片连续弯折而成，形成的每一个弯折点均钎焊固定在热管的外壁上。多条热管形成的间距内分别设有散热翅片，尽可能的增多散热翅片的数量，相应的也就尽可能的增加散热面积，提高散热效果。

所述的散热翅片为多片金属片拼组而成，每片金属片的两侧边分别焊接固定在其两侧的热管外壁上。

所述的散热翅片上设有冲压而成的两组散热孔，两组散热孔横向设置，开口方向相反。通过两组反向开口设置的散热孔，进一步的提高散热效率，散热效果至少提高一倍。

所述的流通室、加热室和热管内的真空度级别为10^-3Pa。

所述的导热介质采用导热起始温度为35度的超导液，导热介质在热管内的填充量大于等于热管容积的20%。最大限速的算短了加热导热介质的时间，降低了能源消耗，又能保证导热介质的体积在进行升华的过程中能够到达热管的上端，保证热管整体的热量均衡，避免底部过热，而上部温升不够的问题。

所述的热管后方的加热器壳体的内壁上装有辅助热管排出热风的排风扇，加热器壳体前侧面对应设有热风出口。进一步保证导热介质所传递出的热量能被充分的散发出来，提高散热效果。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、结构简单、合理：通过电加热棒对流通室、加热室和热管内的导热介质进行加热，将热量传递给极易吸收热量的热管，热管与其周围的散热翅片一起将热量向外散发。

2、温升快速，节省加热时间：采用超导液作为导热介质，由于超导液的起始导热温度较低，起始导热温度仅为35度，电加热棒只需几秒钟之多几分钟的短时间内，即可迅速加热导热介质，使其进入液相转变状态，进而实现导热；加之，采用内部设有多条通道的扁管进行抽真空处理形成热管，真空状态下导热液的传导速度很快，几乎瞬间即可完成，热传导效率提高几十倍。

3、温度均衡、散热效果好：热管内的超导液的液面高度大于等于热管高度的20%处，充分保证导热介质的体积在进行升华的过程中能够到达热管的上端，保证热管整体的热量均衡，避免底部过热，而上部温升不够的问题；再者，散热翅片上采用冲压技术，设有多个散热孔，这些散热孔分成两组，且开口方向相反，进一步的提高了热管的散热效率，散热效果至少提高一倍。

附图说明

图1是加热器壳体内部结构主视图示意图。

图2是实施例1的热管的截面结构示意图。

图3是实施例2的热管的截面结构示意图。

图4是超导热管电加热器侧视图示意图。

图5是散热翅片的部分结构立体图示意图。

其中：1、加热室2、电加热棒3、热管4、散热翅片5、流通室6、介质加料口7、介质流通通道8、隔断9、加热器壳体10、排风扇11、热风出口12、扁管本体13、散热翼片14、第一散热孔15、第二散热孔。

具体实施方式

图1、2和4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。

实施例1

参照附图1、2和4：该超导热管电加热器，包括加热器壳体9、电加热棒2和散热翅片4，导热介质吸收加热元件释放的热量并通过散热翅片4向空气中散热，加热器壳体9上部安装流通室5，底部安装加热室1，流通室5和加热室1之间通过作为导热元件的多条并排的热管3相连通，流通室5为各个平行设置的热管3上部连通的一个循环流通通道，流通室5、加热室1和热管3形成一密闭真空空间，流通室5、加热室1和热管3内填充有导热介质，在加热室1内安装电加热棒2；热管3后方的加热器壳体9的内壁上还可装有辅助热管3排出热风的排风扇10，并在加热器壳体9前侧面对应设有热风出口11。

导热介质为导热起始温度为35度的超导液，流通室5、加热室1和热管3均处于真空状态，所述的流通室5、加热室1和热管3内的真空度的级别为10^-3Pa，即真空度为n×10^-3Pa，其中，n为自然数，本实施例优选为5×10^-3Pa；流通室5顶部一侧设有导热介质的介质加料口6。

超导液为市售成品或根据需要自由配置，制备超导液的原料包括硫酸钾（化学纯）、重铬酸钾（化学纯）、二次蒸馏水；配比为硫酸钾0.5％、重铬酸钾2％、二次蒸馏水97.5％。制作方法：（以配制100克传热介质为例），先将干二次蒸馏水97.5克、硫酸钾0.5克、重铬酸钾2克依次加放烧杯中，然后烧杯下面加热，边加热边搅拌，溶液温度不得超过60摄氏度，待硫酸钾和重铬酸钾完全溶解后，将烧杯离开热源冷却至室温。上述化学原料也可先用分析纯，原料配比不变。

如图2所示，热管3为扁管，包括介质流通通道7和隔断8，热管3内部通过多条等距平行设置的隔断隔离呈多条介质流通通道7。热管3设有多条，多条热管3竖直平行设置在流通室5和加热室1之间。多条热管3形成的间距内分别设有散热翅片4。散热翅片4由一整条金属片连续弯折而成，形成的每一个弯折点均焊接固定在热管3的外壁上。散热翅片4上设有冲压而成的散热孔，散热孔包括横向设置的开口方向相反的第一散热孔14和第二散热孔15两组，第一散热孔14和第二散热孔15的开口方向分别朝向该超导热管电加热器的前后两散热面。

再者，散热翅片4还可以为多片金属片拼组而成，每片金属片的两侧边分别焊接固定在其两侧的热管3外壁上，多片金属片可上下平行设置，也可倾斜平行设置。

工作过程如下：本发明在工作时，首先通过电源向电加热棒2供电，通过电加热棒2加热加热室1内的超导液，超导液被加热至35度的起始导热温度时，就开始发生相变，超导液沿热管3向上迅速气化，并在气化的过程中释放热量，这部分热量被热管3吸收，热管3结合其外部的散热翅片4将这部分热量散发出去，最终通过安装在加热器壳体9内壁上的排风扇10形成热风从热风出口11排出加热器壳体9外，对空气进行加热。超导液作为一种起始导热温度较低，应用温度较广的导热介质，可广泛应用于各个场合的暖风电加热，且温升速度较快。

实施例2

参照附图3：热管3为截面呈T形的扁管，包括扁管本体12、介质流通通道7和散热翼片13，扁管本体12内部开设有多个作为介质流通通道7的长条通孔，扁管本体12外部两侧对称设有散热翼片13。扁管本体12上下两侧面的表面积较大，左右两侧的表面积较小，在左右两侧面上对称安装散热翼片13，两侧的散热翼片13与扁管本体12上侧面或下侧面处于同一平面，作为上侧面或下侧面的延伸面。流通室5、加热室1和热管3内的真空度为10^-3Pa。在热管3向外散热时，散热翼片13作为辅助散热部分，有效的增大了热管3的散热面积，提高了散热效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.超导热管电加热器，包括加热器壳体（9）、电加热棒（2）和散热翅片（4），电加热棒（2）安装在加热器壳体（9）内部，导热介质吸收加热元件释放的热量并通过散热翅片（4）向空气中散热，其特征在于：所述的加热器壳体（9）上部安装有流通室（5），底部安装有加热室（1），流通室（5）和加热室（1）之间通过多条并排的热管（3）相连通并形成一密闭真空空间，流通室（5）、加热室（1）和热管（3）内填充有导热介质，在加热室（1）内安装电加热棒（2）；

所述的热管（3）竖直设置在流通室（5）和加热室（1）之间；相邻两条热管（3）间的间隙内设有散热翅片（4）；

所述的热管（3）包括扁管本体（12）和散热翼片（13），扁管本体（12）内部开设有多个作为介质流通通道（7）的长条通孔，散热翼片（13）对称设置在扁管本体（12）外部两侧；

所述的散热翅片（4）上设有冲压而成的两组散热孔，两组散热孔横向设置，开口方向相反；所述的导热介质采用导热起始温度为35度的超导液，导热介质在热管（3）内的填充量大于等于热管（3）容积的20%；

扁管本体（12）上下两侧面的表面积较大，左右两侧的表面积较小，在左右两侧面上对称安装散热翼片（13），两侧的散热翼片（13）与扁管本体（12）上侧面或下侧面处于同一平面，作为上侧面或下侧面的延伸面。

2.根据权利要求1所述的超导热管电加热器，其特征在于：所述的热管（3）为扁管，热管（3）内部通过多条等距平行设置的隔断（8）隔离形成多条介质流通通道（7）。

3.根据权利要求1所述的超导热管电加热器，其特征在于：所述的散热翅片（4）由一整条金属片连续弯折而成，形成的每一个弯折点均钎焊固定在热管（3）的外壁上。

4.根据权利要求1所述的超导热管电加热器，其特征在于：所述的散热翅片（4）为多片金属片拼组而成，每片金属片的两侧边分别焊接固定在其两侧的热管（3）外壁上。

5.根据权利要求1所述的超导热管电加热器，其特征在于：所述的流通室（5）、加热室（1）和热管（3）内的真空度级别为10^-3Pa。

6.根据权利要求1所述的超导热管电加热器，其特征在于：所述的热管（3）后方的加热器壳体（9）的内壁上装有辅助热管（3）排出热风的排风扇（10），加热器壳体（9）前侧面对应设有热风出口（11）。