CN106017175A - 一种新型的热管换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的热管换热器，包括外壳、隔板、若干管束；其特征在于：外壳形状为长方体，外壳由下支撑板和支撑框架组成；外壳下端为下支撑板，外壳四周为支撑框架，下支撑板和支撑框架为构成一体，而外壳左右二侧设有而侧板，外壳中间设有隔板，在侧板和隔板之间插入若干管束。本发明的优点是：该热管换热器结构简单、使用方便，将热管换热器换成长方体，通过外壳和支撑框架封闭，其换热效率大大得到提升；换热效率高；降低了换热器的制造成本并且提高了换热器的密封可靠性。此外，可以利用单根连通部件组装多个换热单元，使得工作流体在整个换热器内分布均匀，从而使得出水温度均匀、换热效率高。

Description

一种新型的热管换热器
技术领域
本发明涉及一种具有高导热性能的传热组件，具体为一种新型的热管换热器。
背景技术
热管是一种具有高导热性能的传热组件，热管技术首先于1944年由美国人高格勒(R·S·Gaugler)所发现，并以"热传递装置"(Heat Transter Device)为名取得专利，当时因未显示出实用意义，而没有受到应有的重视。直到六十年代初期，由于宇航事业的发展，要求为宇航飞行器提供高效传热组件，促使美国洛斯--阿拉莫斯科学实验室的格罗弗(G·M·Grover)于1964年再次发现这种传热装置的原理，并命名为热管(Heat Pipe)，首先成功地应用于宇航技术，之后引起了各国学者的极大兴趣和重视。热管技术于上世纪七八十年代进入中国。
热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。缺点是抗氧化、耐高温性能较差。此缺点可以通过在前部安装一套陶瓷换热器来予以解决，陶瓷换热器较好地解决了耐高温、耐腐蚀的难题。
以热管为传热元件的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。
热管的分类：按照热流体和冷流体的状态，热管换热器可分为:气-气式、气-汽式、气-液式、液-液式、液-气式。按照热管换热器的结构形式可分为:整体式、分离式和组合式。
热管的主要特点：1、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。2、热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。3、对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决换热器的磨损和堵灰问题。4、热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的热管换热器，该热管换热器结构简单、使用方便，换热效率高。
本发明采用的技术方案如下：一种新型的热管换热器，包括外壳、隔板、若干管束；其特征在于：外壳形状为长方体，外壳由下支撑板和支撑框架组成；外壳下端为下支撑板，外壳四周为支撑框架，下支撑板和支撑框架为构成一体，而外壳左右二侧设有而侧板，外壳中间设有隔板，在侧板和隔板之间插入若干管束。
本发明所述支撑框架上的支撑杆中间部分镂空，隔板和侧板能够插入镂空部位，固定隔板和侧板。
本发明所述支撑框架的上端顶部和四周加入盖板，通过螺丝固定在支撑框架上。
本发明所述隔板和侧板中间部分等距离排列一个个小孔，该小孔对于管束而设计。
本发明所述管束为扁圆形铝合金管道；扁圆形铝合金管道内设有多个供热交换介质通过的通道；所述的通道数量为若干个；所述的扁圆形管道外部设有履带形的翅片。
本发明所述管束多采用碳钢、不锈钢、铜、铝、镍等材料，也可采用铌、钽、钨等贵重金属或玻璃、陶瓷等非金属材料。
本发明所述管束的管芯分为均匀管芯或为组合管芯，管束的管芯或为卷制丝网式管芯，或为金属粉末冶金烧结而成的管芯，或为槽道式管芯，或为组合丝网式管芯，或为覆网槽道式管芯，内置为工质或是工作液。组合吸液芯的特点：毛细力较大，流动阻力有所降低，径向热阻高。丝网、金属粉末吸液芯：毛细力大，流动阻力大，径向热阻高。槽道式吸液芯：毛细力小，流动阻力小，径向热阻低。
本发明的工作原理为：典型的热管由密封的壳体、紧贴于壳体内表面的吸液芯和壳体抽真空后封装在壳体内的工作液组成；壳体通常做成管状，吸液芯由多孔材料制成，其中充满了许多细小的互相连通的毛细结构，热管内浸满工作液体；热管根据其工作特点，可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三个区段。当热源一端加热时，工作液受热而蒸发(蒸发段)，蒸汽在压差的作用下沿蒸汽腔流向热管另一端(冷凝段)，蒸汽在冷凝段凝结放出潜热，热量通过冷凝段浸满工作液的吸液芯和管壁传出，完成热量从高温向低温的传递，凝结液在吸液芯毛细抽吸力的作用下流回蒸发段。如此反复循环，就能达到不断把热量从高温向低温传递。
本发明的优点是：该热管换热器结构简单、使用方便，将热管换热器换成长方体，通过外壳和支撑框架封闭，其换热效率大大得到提升；换热效率高；降低了换热器的制造成本并且提高了换热器的密封可靠性。此外，可以利用单根连通部件组装多个换热单元，使得工作流体在整个换热器内分布均匀，从而使得出风温度均匀、换热效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的管束的管芯为卷制丝网式管芯结构示意图。
图3为本发明的管束的管芯为金属粉末冶金烧结而成的管芯结构示意图。
图4为本发明的管束的管芯为槽道式管芯结构示意图。
图5为本发明的管束的管芯为组合丝网式管芯结构示意图。
图6为本发明的管束的管芯为覆网槽道式管芯结构示意图。
图7为本发明的管束的通道和翅片的结构示意图。
在图中，外壳1、隔板2、管束3，下支撑板4，支撑框架5，侧板6，支撑杆7，盖板8，小孔9，通道10，翅片11。
具体实施方式
如图1所示，一种新型的热管换热器，包括外壳1、隔板2、管束3；其特征在于：外壳1形状为长方体，外壳由下支撑板4和支撑框架5组成；外壳1下端为下支撑板4，外壳1四周为支撑框架5，下支撑板4和支撑框架5为构成一体，而外壳1左右二侧设有而侧板6，外壳1中间设有隔板2，在侧板6和隔板2之间插入若干管束3；所述支撑框架5上的支撑杆7中间部分镂空，隔板2和侧板6能够插入镂空部位，固定隔板2和侧板6；所述支撑框架5的上端顶部和四周加入盖板8，通过螺丝固定在支撑框架5上；所述隔板2和侧板6中间部分等距离排列一个个小孔9，该小孔9对于管束而设计；所述管束3为扁圆形铝合金管道；扁圆形铝合金管道内设有多个供热交换介质通过的通道；所述的通道10数量为若干个；所述的扁圆形管道外部设有履带形的翅片11。
如图2‐6所示，本发明所述管束的管芯分为均匀管芯或为组合管芯，管束的管芯或为卷制丝网式管芯，或为金属粉末冶金烧结而成的管芯，或为槽道式管芯，或为组合丝网式管芯，或为覆网槽道式管芯，内置为工质或是工作液。组合吸液芯的特点：毛细力较大，流动阻力有所降低，径向热阻高。丝网、金属粉末吸液芯：毛细力大，流动阻力大，径向热阻高。槽道式吸液芯：毛细力小，流动阻力小，径向热阻低。
热管换热器的密闭循环管路(管束3)内冲入换热介质后，常温下换热介质绝大部分停留在换热系统的左端，风机将机柜内的热风经过管束3左端进行循环，管束3左端将机柜内的热量吸收并传递给换热介质，热交换介质受热在管束3左端内蒸发气化，蒸发气化后的气体进入管束3右端的管内。外部风机将室外的冷空气强迫循环，对管束3右端进行冷却，管内的气态换热介质受外部冷空气影响降温冷凝，放出热量，冷凝液化后的介质流入管束3左端内；液态的介质重新回到管束3左端的管内蒸发吸热，气化上升，完成在密闭型环管路内循环运行。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型的热管换热器，包括外壳、隔板和若干管束；其特征在于：外壳形状为长方体，外壳由下支撑板和支撑框架组成；外壳下端为下支撑板，外壳四周为支撑框架，下支撑板和支撑框架为构成一体，而外壳左右二侧设有而侧板，外壳中间设有隔板，在侧板和隔板之间插入若干管束。
2.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：所述支撑框架上的支撑杆中间部分镂空，隔板和侧板通过插入该镂空部位固定。
3.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：所述支撑框架的上端顶部和四周加入盖板，并通过螺丝固定在支撑框架上。
4.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：所述隔板和侧板中间部分等距离排列若干小孔。
5.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：所述管束为扁圆形铝合金管道；扁圆形铝合金管道内设有多个供热交换介质通过的通道；所述的通道数量为若干个；所述的扁圆形管道外部设有履带形的翅片。
6.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：所述管束采用碳钢、不锈钢、铜、铝、镍材料、铌、钽、钨、玻璃或陶瓷。
7.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：管束的管芯为卷制丝网式管芯。
8.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：管束的管芯为金属粉末冶金烧结而成的管芯。
9.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：管束的管芯为槽道式管芯。
10.根据权利要求1所述的一种新型的热管换热器，其特征在于：管束的管芯为覆网槽道式管芯。
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