CN108871022A - 大长径比分段蒸发型地埋重力热管 - Google Patents

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赵树兴
许康鹿
华帅
赵洪宾
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes

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Abstract

本发明公开了一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，包括：冷凝散热段、蒸发段和相变工质，冷凝散热段和蒸发段之间设有绝热段，蒸发段和绝热段垂直置于土壤中，冷凝散热段位于地面之上。蒸发段内置若干个分段蒸发构件，蒸发构件为中空圆锥台形，内部为圆弧形曲面，外部为与重力热管内壁连接的多个肋，相邻肋之间形成积液槽，间距为蒸发段内径的10‑30倍；蒸发段内壁面及分段蒸发构件表面均有超亲液材料涂层，冷凝散热段、绝热段内壁面则为疏液材料涂层。本发明有益效果是：形成分段积液蒸发并充分润湿内表面连续蒸发；突破普通重力热管蒸发段长度限制，实现重力热管在大长径比条件下高效蒸发及传热且充液率低；尤其适合开发利用浅层地热能。

Description

大长径比分段蒸发型地埋重力热管
技术领域
本发明属于浅层地热能开采利用技术领域，特别是涉及一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管。
背景技术
近年来，对浅层地热能的开发利用越来越受到重视，目前大多采用地埋水管,例如U地埋水管等。重力热管作为一种新型高效传热元件，它具备其它传热元件所不具备的许多优点：高效导热性、优良的均温性、热流密度可变性等。在航空航天、微电子、余热回收等方面得到广泛应用。但是，传统的重力热管蒸发段的长径比不高，不能直接用于浅层地热开发利用，需采用大长径比地埋重力热管，在地温条件下当蒸发段长径比较大时，存在冷凝液体流动不均、不能充分润湿蒸发壁面、不能完全吸热蒸发就返回底部液池形成冷池的现象，从而限制重力热管的长度进而影响传热效果。
发明内容
为了解决现有技术中重力热管不能直接用于浅层地热开发利用及其在地温条件下当蒸发段长径比较大时，存在冷凝液体流动不均、不能充分润湿蒸发壁面、不能完全吸热蒸发就返回底部液池形成冷池，从而限制重力热管的长度和影响传热效果的缺点，本发明的目的是提供了一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，包括由埋于土壤中的大长径比热管蒸发段、绝热段和位于地面之上的冷凝散热段以及内部相变工质，还有位于蒸发段的分段蒸发构件。该地埋重力热管蒸发段长径比大于常规普通重力热管。蒸发段垂直置于地下恒温层中，其内部设置有分段蒸发构件，形成分段积液蒸发，使工质均匀润湿蒸发段内壁面，其内壁面涂一层超亲液材料TiO2；绝热段埋在土壤变温层并做保温处理，其外部为防水防腐保温层，用来阻挡绝热段向外散热，以达到绝热的目的，其内壁面涂一层疏液材料Ni-P；冷凝散热段外部设有翅片，起到强化散热的作用，其内壁面也涂一层疏液材料Ni-P。相变工质采用适合于土壤恒温层能正常高效工作的新型纳米流体或自湿润流体，管内充液率在15-20％左右。
本发明专利的技术效果为：在大长径比地埋重力热管的蒸发段内设置若干个分段蒸发构件并在蒸发段内表面做超亲液处理，分段蒸发构件及内表面涂层可使蒸发段形成分段积液蒸发并充分润湿内表面连续蒸发，进而突破了普通重力热管蒸发段长度限制，实现了重力热管在大长径比条件下的高效蒸发及传热，且充液率低，该地埋重力热管特别适合于开发利用浅层地热能。
附图说明
图1是本发明一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管结构示意图；
图2是图1中分段蒸发构件的主视示意图；
图3是图1中分段蒸发构件的俯视示意图；
图4是图1中分段蒸发构件的立体示意图；
图5是本发明一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管的冷凝螺旋盘管结
构示意图。
图中
1、注液孔 2、冷凝散热段 3、绝热段
4、蒸发段 5、相变工质 6、分段蒸发构件
7、积液槽 8、翅片 9、防水保温层
10、土壤变温层 11、土壤恒温层 12、肋
13、螺旋盘管
具体实施方式
下面结合附图说明本发明专利的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管进行具体说明。
如图1至5所示，一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，包括冷凝散热段2，绝热段3，蒸发段4，三者为一个整体，热管顶端焊有一个注液孔1，通过注液孔1向热管内部充入相变工质5，蒸发段4中有多个分段蒸发构件6，蒸发构件6是中空圆锥台形，圆锥台内部为圆弧形曲面，外部为与重力热管内壁连接的多个肋，通过胀接方式安装于蒸发段4中，相邻分段蒸发构件6的间距一般为蒸发段4内径的10-30倍。
冷凝散热段2位于地面之上；蒸发段4与绝热段3垂直置于土壤中，其中蒸发段4位于土壤恒温层11中，绝热段3位于土壤变温层10中。绝热段3外部为防水防腐保温层9，可有效降低热量耗散。
冷凝散热段2外部添加翅片8，加强散热；管内表面做疏液处理，促使气态工质形成珠状凝结。
蒸发段4内壁面做超亲液处理，使回流工质缓慢流动，均匀铺满内壁面，从而能更好的吸收土壤恒温层11中各部分的热量，提高热量利用率。

Claims (10)

1.一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，该大长径比热管包括：冷凝散热段、蒸发段和相变工质，所述冷凝散热段和蒸发段之间设有绝热段，所述蒸发段和绝热段垂直置于土壤中，所述冷凝散热段位于地面之上，其特征是：所述蒸发段内置若干个分段蒸发构件。
2.根据权利要求1任意一项所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述蒸发构件为中空圆锥台形，圆锥台内部为圆弧形曲面，外部为与重力热管内壁连接的多个肋，相邻肋之间形成积液槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述分段蒸发构件的间距为蒸发段内径的10-30倍。
4.根据权利要求3所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述蒸发段内壁面及分段蒸发构件表面设有超亲液材料TiO2涂层。
5.根据权利要求1所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述绝热段内壁面设有疏液材料Ni-P涂层。
6.根据权利要求4任意一项所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述蒸发段长径比大于100。
7.根据权利要求4任意一项所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述绝热段外壁面设有防水防腐保温层，所述防水防腐保温层的外部为土壤变温层；所述蒸发段外壁为土壤恒温层。
8.根据权利要求1所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述冷凝散热段为螺旋盘管或蛇形盘管结构，内壁面设有疏液材料Ni-P涂层，外部设有翅片。
9.根据权利要求1所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述重力热管顶部设有向重力热管内充灌相变工质的注液孔，所述相变工质采用加入适合于土壤恒温层正常高效工作的新型纳米流体或自湿润流体，管内充液率为15％～20％。
10.根据权利要求1所述的一种大长径比分段蒸发型地埋重力热管，其特征是：所述地埋重力热管材质为黄铜或不锈钢。
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Citations (6)

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