CN110940211B - 一种可充贮型变充液率热管的热效率提升方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可充贮型变充液率热管的热效率提升方法，其特征在于，通过改变热管内的工质流量，从而调节热管的充液率，达到提升热管热效率的目的。本发明的另一个技术方案是提供了一种变充液率热管装置本发明可在不改变原有热管内腔体构造、使用容积、换热面积及工质组成的条件下，通过将热管的工质以液态回收于工质贮存装置中并再利用的方式，从而改变热管内部的充注量，以改变充液率，让工质抽放变得便捷可调，实时适应各种工况，节能效益显著，具有广泛的市场应用前景。

Description

一种可充贮型变充液率热管的热效率提升方法及装置

技术领域

本发明涉及热管热效率提升的技术方法及装置，属于工程能源技术领域。

背景技术

在当代社会环境下，能源枯竭问题已严重阻碍经济社会的快速发展，热管作为一种高效的强化传热原件，被广泛应用于高端电子设备、暖通、动力、冶金、玻璃、化工、轻工、陶瓷等领域。定工况的情况下，热管的充液率对热效率的影响十分显著。现有热管产品在工质充注后无法对全年工况作相应调整。另有可变热导热管通过不凝性气体改变热管的有效容积、换热面积以调节导热性能来保持热端温度恒定，在使用过程中，充注量不变，但操作复杂，控制难度较大。

发明内容

本发明的目的是：避免全年工况下，定充液率热管高效运行时间不足。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种可充贮型变充液率热管的热效率提升方法，其特征在于，通过改变热管内的工质流量，从而调节热管的充液率，达到提升热管热效率的目的。

优选地，当所需换热量增大，从热管冷凝段向蒸发段回流的液体减少，蒸发段由于缺乏足量液体用于蒸发而积蓄热量，从工质贮存器向热管内补充工质，提高热管换热量，防止蒸发段出现局部干涸现象；

当所需换热量减小，从热管冷凝段向蒸发段回流的液体增加，蒸发段由于积蓄过量液体而导致热阻增加，通过将热管内工质回收于工质贮存器中，保证热管充液率在此工作状态处于最佳，防止蒸发段出现液池现象。

本发明的另一个技术方案是提供了一种变充液率热管装置，包括一端为封闭端、另一端为敞开端的半封式变充液率热管，半封式变充液率热管内设有热管吸液芯，液态工质在热管吸液芯内流动，气态工质在半封式变充液率热管内除热管吸液芯外的工质腔体内流动，其特征在于，还包括装置外壳，半封式变充液率热管的敞开端伸入装置外壳内；在半封式变充液率热管的敞开端上设有齿形隔板一，齿形隔板一上设有与热管吸液芯相对齐的槽洞一，齿形隔板一中部设有偏离中心位置的圆形孔洞一；装置外壳内设有齿形隔板二，齿形隔板二上设有槽洞二及偏离中心位置的圆形孔洞二，齿形隔板一与齿形隔板二相接触；旋转装置外壳至状态一时，槽洞一与槽洞二相重合，从而形成开启的液体回流槽，同时圆形孔洞一与圆形孔洞二保持相互错开；旋转装置外壳至状态二时，槽洞一与槽洞二保持相互错开，圆形孔洞一与圆形孔洞二保持相互错开；旋转装置外壳至状态三时，槽洞一与槽洞二保持相互错开，同时，圆形孔洞一与圆形孔洞二相重合，从而形成开启的蒸汽流动槽；装置外壳内设有活塞，活塞与连杆机构相联结，操作连杆机构使得活塞向靠近齿形隔板二所在的位置移动直接与齿形隔板二相贴合，或者使得活塞向远离齿形隔板二所在的位置移动，从而形成位于活塞与齿形隔板二间的容积可变化的腔体，当装置外壳旋转至状态一时，半封式变充液率热管内的液态工质经由开启的液体回流槽回收至腔体内；当装置外壳旋转至状态二时，腔体内保持存储回收的液态工质；当装置外壳旋转至状态三时，存储于腔体内的工质通过开启的蒸汽流动槽补充至半封式变充液率热管内。

优选地，在所述半封式变充液率热管外侧与所述装置外壳的内侧之间设有密封垫圈，密封垫圈与所述半封式变充液率热管及所述装置外壳紧密贴合，以防止工质泄漏。

优选地，所述槽洞一为新月形槽洞一，新月形槽洞一位于所述齿形隔板一的边缘；所述槽洞二为新月形槽洞二，新月形槽洞二位于所述齿形隔板二的边缘。

优选地，所述半封式变充液率热管的敞开端的内壁直径与所述齿形隔板一的外径一致，将所述齿形隔板一内嵌于敞开端，并将所述半封式变充液率热管与所述齿形隔板一连接固定。

优选地，所述连杆机构包括连杆、行星轮、内啮合齿轮、蜗轮及调节柄，通过调节柄驱动蜗轮旋转，蜗轮与内啮合齿轮的外圈齿轮相啮合，行星轮与内啮合齿轮的内圈齿轮相啮合，连杆的一端连接行星轮、另一端连接所述活塞。

本发明提供的提升热管效率方法，是基于热管技术的基本原理提出的。本发明可应对不同工况下的冷热负荷需求，通过放出或收回部分工质进入贮存装置改变热管工质充液率，使热管大部分工况下处于最佳充液率下工作，达到节能的目的。本发明可在不改变原有热管内腔体构造、使用容积、换热面积及工质组成的条件下，通过将热管的工质以液态回收于工质贮存装置中并再利用的方式，从而改变热管内部的充注量，以改变充液率，让工质抽放变得便捷可调，实时适应各种工况，节能效益显著，具有广泛的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明的一种可充贮型变充液率热管的热效率提升方法的示意图；

图2是本发明的变充液率式热管的示意图；

图3至图6是本发明的变充液率式热管结构图；

图7是本发明的齿形隔板一剖面图；

图8是本发明的齿形隔板二剖面图；

图9是本发明的装置外壳旋转至状态二时，齿形隔板一及齿形隔板二的剖面图；

图10是本发明的装置外壳旋转至状态一时，齿形隔板一及齿形隔板二的剖面图；

图11是本发明的装置外壳旋转至状态三时，齿形隔板一及齿形隔板二的剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明公开了一种可充贮型变充液率热管的热效率提升方法，包括所有通过变工质流量调节充液率以提升热管热效率的方法。通过变工质流量调节充液率来提升热管热效率的方法可对热管内的工质充注量进行调整，改变热管的充注率以实现热管在不同工况下的高效运行。本方法在不改变原有热管内腔体构造、换热面积、容积及工质组成的条件下，当所需换热量增大，从热管冷凝段向蒸发段回流的液体减少，蒸发段由于缺乏足量液体用于蒸发而积蓄热量，此时从工质贮存器20(工质贮存器20通过密封装置19及热管连接装置18连接热管)向热管内补充工质，提高换热量，防止蒸发段出现局部干涸现象。当所需换热量减小，从热管冷凝段向蒸发段回流的液体增加，蒸发段由于积蓄过量液体而导致热阻增加，通过将热管内工质回收于工质贮存器20中，保证热管充液率在此工作状态处于最佳，防止蒸发段出现液池现象。

如图2所示，本发明提供的一种变充液率热管装置包括半封式变充液率热管2、齿形隔板一3、齿形隔板二4、密封垫圈5、活塞6、连杆7、行星轮8、内啮合蜗轮9、蜗杆10、调节柄11、装置外壳12。齿形隔板一3焊接于半封式变充液率热管2的敞开端。齿形隔板二4焊接于装置外壳入口段并与齿形隔板一3直接接触。活塞6、连杆7、行星轮8、内啮合蜗轮9、蜗杆10、调节柄11组成的连杆机构装于装置外壳12内。使活塞6直接接触于齿形隔板二4另一侧，并使装置外壳12嵌套于半封式变充液率热管2外侧，由密封垫圈5密封，安装并固定上述部件。

半封式变充液率热管2一尾端不作焊接封闭处理，另一尾端做焊接封闭处理。敞开端内壁直径与齿形隔板一3外径一致，可将齿形隔板一3内嵌于敞开端处，通过焊接连接的方式将半封式变充液率热管2与齿形隔板一3连接固定。齿形隔板一3在圆周边缘处分别开有两处新月形槽洞一14，在近中心位置开有一圆形孔洞一13。两处新月形槽洞一14安装后须保证对齐半封式变充液率热管2内的吸液芯17位置。圆形孔洞一13位于两处新月形槽洞一14之间，且圆形孔洞一13不覆盖齿形隔板一3圆心位置。所述齿形隔板二4在圆周边缘处分别开有两处新月形槽洞二16，在近中心位置开有一圆形孔洞二15。两处新月形槽洞二16位置在安装后须保证对齐半封式变充液率热管2的吸液芯17位置，圆形孔洞二15靠近一处新月形槽洞二16，且圆形孔洞二15不覆盖齿形隔板二4圆心位置。密封垫圈5安装在装置外壳12内侧，当装置外嵌于半封式变充液率热管2时，密封垫圈5位于半封式变充液率热管2与装置外壳12之间，并与两者紧密贴合，防止在使用过程中工质泄漏。齿形隔板一3通过焊接连接的方式固定于半封式变充液率热管2尾端，齿形隔板二4通过焊接连接的方式装于装置外壳12入口处。活塞6、连杆7、行星轮8、内啮合蜗轮9、蜗杆10、调节柄11、装置外壳12构成连杆机构，可通过旋转调节柄11使活塞6做往复运动，通过与齿形隔板一3、齿形隔板二4的配合，使装置容积发生改变，吸入或释出工质。调节柄11安装于所述蜗杆10后端，所述内啮合蜗轮9外啮合于蜗杆10并能完成蜗杆传动，行星轮8的直径约为内啮合蜗轮9直径的一半，并与内啮合蜗轮9内啮合。连杆7一端安装于行星轮9外沿处，另一端安装于活塞6。通过旋转调节柄11使蜗杆10旋转，同时蜗杆10带动内啮合蜗轮9旋转，内啮合蜗轮9带动行星轮8旋转，使连杆7被拖拽位移，带动活塞6做垂直往复运动。

下面对变充液率式热管的工作流程和实施方法做以下描述。不同工况下，为保证半封式变充液率热管处于最佳工作状态，如需降低热管充液率，通过旋转装置外壳12，使半封式变充液率热管2底部的齿部隔板一3与安装于装置外壳12顶端的齿部隔板二4的新月形槽洞14、16相通以使液体回流槽处于开启状态，保持圆形孔洞13、15错位状态，以使蒸汽流动槽处于关闭状态，同时旋动调节柄11，使蜗杆10旋转，带动内啮合蜗轮9旋转，内啮合蜗轮9带动行星轮8旋转，使连杆7被拖拽位移，带动活塞6向行星轮8位置移动，通过热管内吸液芯17的毛细力和空腔的吸引力将液体工质21通过新月形槽洞流入装置空腔内。当达到所需充液率时，通过旋转装置外壳12，使齿形隔板一3与齿形隔板二3上的新月形槽洞14、16错位，以使液体回流槽和蒸汽流动槽关闭。使装置内工质和半封式变充液率热管2完全隔离，达到降低充液率目的。如需提高热管充液率，通过旋转装置外壳12，使装于半封式变充液率热管底部的齿部隔板一3与安装于装置外壳顶端的齿部隔板二4的圆形孔洞13、15相通，以使蒸汽流动槽开启，保持新月形槽洞14、16错位状态，以使液体回流槽关闭，同时旋动调节柄11，使蜗杆旋转，带动内啮合蜗轮9旋转，内啮合蜗轮9带动行星轮8旋转，使连杆7被拖拽位移，带动活塞6向齿形隔板二4位置移动，通过工质蒸发压力以及活塞对空腔的推力将气态工质22从圆形孔洞13、15压入半封式变充液率热管2。当达到所需充液率时，通过旋转装置外壳12，使齿形隔板一3与齿形隔板二4上的新月形槽洞14、16和圆形孔洞13、15完全错位，以使蒸汽流动槽和液体回流槽关闭。使装置内工质和半封式变充液率热管2完全隔离，达到提高充液率目的。

Claims (5)

1.一种变充液率热管装置，包括一端为封闭端、另一端为敞开端的半封式变充液率热管(2)，半封式变充液率热管(2)内设有热管吸液芯(17)，液态工质在热管吸液芯(17)内流动，气态工质在半封式变充液率热管(2)内除热管吸液芯(17)外的工质腔体内流动，其特征在于，还包括装置外壳(12)，半封式变充液率热管(2)的敞开端伸入装置外壳(12)内；在半封式变充液率热管(2)的敞开端上设有齿形隔板一(3)，齿形隔板一(3)上设有与热管吸液芯(17)相对齐的槽洞一，齿形隔板一(3)中部设有偏离中心位置的圆形孔洞一(13)；装置外壳(12)内设有齿形隔板二(4)，齿形隔板二(4)上设有槽洞二及偏离中心位置的圆形孔洞二(15)，齿形隔板一(3)与齿形隔板二(4)相接触；旋转装置外壳(12)至状态一时，槽洞一与槽洞二相重合，从而形成开启的液体回流槽，同时圆形孔洞一(13)与圆形孔洞二(15)保持相互错开；旋转装置外壳(12)至状态二时，槽洞一与槽洞二保持相互错开，圆形孔洞一(13)与圆形孔洞二(15)保持相互错开；旋转装置外壳(12)至状态三时，槽洞一与槽洞二保持相互错开，同时，圆形孔洞一(13)与圆形孔洞二(15)相重合，从而形成开启的蒸汽流动槽；装置外壳(12)内设有活塞(6)，活塞(6)与连杆机构相联结，操作连杆机构使得活塞(6)向靠近齿形隔板二(4)所在的位置移动直接与齿形隔板二(4)相贴合，或者使得活塞(6)向远离齿形隔板二(4)所在的位置移动，从而形成位于活塞(6)与齿形隔板二(4)间的容积可变化的腔体，当装置外壳(12)旋转至状态一时，半封式变充液率热管(2)内的液态工质经由开启的液体回流槽回收至腔体内；当装置外壳(12)旋转至状态二时，腔体内保持存储回收的液态工质；当装置外壳(12)旋转至状态三时，存储于腔体内的工质通过开启的蒸汽流动槽补充至半封式变充液率热管(2)内。

2.如权利要求1所述的一种变充液率热管装置，其特征在于，在所述半封式变充液率热管(2)外侧与所述装置外壳(12)的内侧之间设有密封垫圈(5)，密封垫圈(5)与所述半封式变充液率热管(2)及所述装置外壳(12)紧密贴合，以防止工质泄漏。

3.如权利要求1所述的一种变充液率热管装置，其特征在于，所述槽洞一为新月形槽洞一(14)，新月形槽洞一(14)位于所述齿形隔板一(3)的边缘；所述槽洞二为新月形槽洞二(16)，新月形槽洞二(16)位于所述齿形隔板二(4)的边缘。

4.如权利要求1所述的一种变充液率热管装置，其特征在于，所述半封式变充液率热管(2)的敞开端的内壁直径与所述齿形隔板一(3)的外径一致，将所述齿形隔板一(3)内嵌于敞开端，并将所述半封式变充液率热管(2)与所述齿形隔板一(3)连接固定。

5.如权利要求1所述的一种变充液率热管装置，其特征在于，所述连杆机构包括连杆(7)、行星轮(8)、内啮合蜗轮(9)、蜗杆(10)及调节柄(11)，通过调节柄(11)驱动蜗杆(10)旋转，蜗杆(10)与内啮合蜗轮(9)的外圈齿轮相啮合，行星轮(8)与内啮合蜗轮(9)的内圈齿轮相啮合，连杆(7)的一端连接行星轮(8)、另一端连接所述活塞(6)。

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