CN114459266A - 一种气液两相动力型分离式热管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气液两相动力型分离式热管装置，包括若干个热管，所述热管设置有热管蒸发端和热管冷凝端，所述热管蒸发端与所述热管冷凝端形成回路；所述热管蒸发端设置在热风道内，所述热风道内安装有风机a，所述风机a与所述热管蒸发端对应设置；所述热管冷凝端设置在冷风道内，所述冷风道内安装有风机b，所述风机b与所述热管冷凝端对应设置；所述热管上安装有泵送装置。本发明提供的气液两相动力型分离式热管装置，使得热量可以远距离传输，热管蒸发端与热管冷凝端之间的距离可以从几米到几百米分开布置，装置仍能正常工作运行。装置可以从一种流体中获得热量加热另外一种流体，同样可以从一种流体中获得冷量冷却另外一种流体。

Description

一种气液两相动力型分离式热管装置

技术领域

本发明涉及换热技术领域，特别是涉及一种气液两相动力型分离式热管装置。

背景技术

目前，热管换热器已经在工业领域开展了很好的利用，尤其重力式热管换热器的模块组装与应用取得良好的经济效益，但是重力式热管换热器为一体成型换热设备，对于大负荷换热设备，设备体积庞大，安装困难，尤其对于冷热端不在同一场所导致其布置需要很长的风道进行连接，工程造价昂贵，管理运行不便，冷热端热量损失严重。

为了使得热管换热器能够灵活布置，长距离输热输冷，亟需一种气液两相动力型分离式热管装置，将热管换热器蒸发段与冷凝段分开布置，使得两端形成两个相对独立的部分，这样可以很方便的将不同功能段安装在需要吸热或者放热的管道/者风道内，冷热两种流体可以完全隔离独立运行，大范围的扩展了热管换热的应用领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种气液两相动力型分离式热管装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种气液两相动力型分离式热管装置，包括若干个热管，所述热管设置有热管蒸发端和热管冷凝端，所述热管蒸发端与所述热管冷凝端形成回路；所述热管蒸发端设置在热风道内，所述热风道内安装有风机a，所述风机a与所述热管蒸发端对应设置；所述热管冷凝端设置在冷风道内，所述冷风道内安装有风机b，所述风机b与所述热管冷凝端对应设置；所述热管上安装有泵送装置。

优选的，所述热管上连通有液体分离回路，所述液体分离回路包括气液分离器a，所述气液分离器a安装在所述热管蒸发端与所述热管冷凝端之间的气路上；所述气液分离器a上连通有管路a，所述管路a的末端连接在所述热管蒸发端与所述热管冷凝端之间的液路上；所述管路a上安装有阀门组a和止回阀a，所述阀门组a位于所述止回阀a与所述气液分离器a之间。

优选的，所述泵送装置为气泵，所述气泵安装在所述热管的气路上，所述气液分离器a位于所述气泵与所述热管蒸发端之间。

优选的，所述热管上连通有气体分离回路，所述气体分离回路包括气液分离器b，所述气液分离器b安装在所述液路上；所述气液分离器b上连通有管路b，所述管路b的末端连接在所述气路上；所述管路b上安装有阀门组b和止回阀b，所述阀门组b位于所述止回阀b与所述气液分离器b之间。

优选的，所述泵送装置为液泵，所述液泵安装在所述热管的液路上，所述气液分离器b位于所述液泵与所述热管冷凝端之间。

优选的，所述气路上安装有集气缸和分气缸，所述集气缸位于所述气液分离器a与所述分气缸之间；所述集气缸与所述分气缸之间的所述气路上安装有阀门组c和止回阀c，所述阀门组c位于所述止回阀c与所述集气缸之间；所述液路上安装有集液器和分液器，所述集液器位于所述气液分离器b与所述分液器之间；所述集液器与所述分液器之间的所述液路上安装有阀门组d和止回阀d，所述阀门组d位于所述止回阀d与所述集液器之间。

优选的，所述泵送装置包括气泵和液泵，所述气泵位于所述阀门组c与所述止回阀c之间，所述液泵位于所述阀门组d与所述止回阀d之间。

优选的，所述集气缸与所述分气缸之间、所述集液器与所述分液器之间均设置有旁通回路，两所述旁通回路分别与设置有所述气泵的所述气路、设置有所述液泵的所述液路并联。

优选的，所述集气缸和所述集液器上均安装有压力表。

与现有技术相比，本发明公开了以下技术效果：

1、通过泵送装置的设置，可以为热管内的工质提供动力，保证了其动力循环。

2、设置的泵送装置为成组布置，可以根据不同工况进行分级调节启动，灵活控制，方便快键可靠的运行。

3、通过旁通回路的设置，在外部环境条件满足、工质自然蒸发冷凝能够满足动力需求时，将不再启动泵体循环，可以靠自然循环动力运转。

4、本发明可以将热管蒸发端设置为使用侧，装置可以用于高温场所降温，如热害矿井、隧道高温围岩、热工工位降温通风等领域，此时热管蒸发端为吸热端，热管冷凝端为散热端，装置能够实现对热风道侧降温实现对热空气流的制冷。

5、本发明可以将热管冷凝端设置为使用侧，装置将能够实现对冷风道侧加热冷空气流，热风道侧为吸热端，使得装置可以用于热风制备与运输、余热回收，如井筒防冻、高温场所余热回收、工业锅炉预热器等余热回收领域。

6、本发明提供的气液两相动力型分离式热管装置，使得热量可以远距离传输，热管蒸发端与热管冷凝端之间的距离可以从几米到几百米分开布置，装置仍能正常工作运行。装置可以从一种流体中获得热量加热另外一种流体，同样可以从一种流体中获得冷量冷却另外一种流体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明施例一中气液两相动力型分离式热管装置的结构示意图；

图2为本发明施例二中气液两相动力型分离式热管装置的结构示意图；

图3为本发明施例三中气液两相动力型分离式热管装置的结构示意图；

其中，1、风机a；2、热风道；3、热管蒸发端；4、气液分离器a；5、阀门组a；6、止回阀a；7、风机b；8、冷风道；9、热管冷凝端；10、气液分离器b；11、阀门组b；12、止回阀b；13、气泵；14、液泵；15、集气缸；16、分气缸；17、集液器；18、分液器；19、阀门组c；20、止回阀c；21、阀门组d；22、止回阀d；23、旁通回路；24、压力表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种气液两相动力型分离式热管装置，包括若干个热管，热管设置有热管蒸发端3和热管冷凝端9，热管蒸发端3与热管冷凝端9形成回路；热管蒸发端3设置在热风道2内，热风道2内安装有风机a1，风机a1与热管蒸发端3对应设置；热管冷凝端9设置在冷风道8内，冷风道8内安装有风机b7，风机b7与热管冷凝端9对应设置；热管上安装有泵送装置。

实施例一

根据图1所示，在热管上连通有液体分离回路，液体分离回路包括气液分离器a4，气液分离器a4安装在热管蒸发端3与热管冷凝端9之间的气路上；气液分离器a4上连通有管路a，管路a的末端连接在热管蒸发端3与热管冷凝端9之间的液路上；管路a上安装有阀门组a5和止回阀a6，阀门组a5位于止回阀a6与气液分离器a4之间。泵送装置为气泵13，气泵13安装在热管的气路上，气液分离器a4位于气泵13与热管蒸发端3之间。

工质循环模式：

液体工质在热管蒸发端3进行吸热后气化后上升至气液分离器a4，通过气液分离器a4将携带的液体工质分离出来，通过阀门组a5及止回阀a6后，液体工质返回热管蒸发端3继续气化吸热；通过气液分离器a4的气体工质通过设置的气泵13提供动力，气泵13将气体工质通过单独的气路输送至热管冷凝端9，气体工质在热管冷凝端9凝结放热，放热后的工质相变为液体之后通过单独的液路输送至热管蒸发端3，循环往复。其中每一支热管上的气路与液路一一对应连接，组成单独的循环支路，多支循环支路并联运行，同时每一支循环支路设置单独的气泵13提供动力。

实施例二

根据图2所示，在热管上连通有液体分离回路，液体分离回路包括气液分离器a4，气液分离器a4安装在热管蒸发端3与热管冷凝端9之间的气路上；气液分离器a4上连通有管路a，管路a的末端连接在热管蒸发端3与热管冷凝端9之间的液路上；管路a上安装有阀门组a5和止回阀a6，阀门组a5位于止回阀a6与气液分离器a4之间。同时在热管上连通有气体分离回路，气体分离回路包括气液分离器b10，气液分离器b10安装在液路上；气液分离器b10上连通有管路b，管路b的末端连接在气路上；管路b上安装有阀门组b11和止回阀b12，阀门组b11位于止回阀b12与气液分离器b10之间。泵送装置为液泵14，液泵14安装在热管的液路上，气液分离器b10位于液泵14与热管冷凝端9之间。

工质循环模式：

液体工质在热管蒸发端3进行吸热气化后上升至气液分离器a4，通过气液分离器a4将携带的液体工质分离出来，通过阀门组a5及止回阀a6后，液体工质返回热管蒸发端3继续气化吸热；通过气液分离器a4的气体工质通过单独的气路输送至热管冷凝端9，气体工质进行凝结放热，放热后的工质相变为液体之后通过气液分离器b10，气液分离器b10将携带的气体工质分离出来，通过阀门组b11及止回阀b12后，气体工质返回热管冷凝端9继续液化凝结放热；通过气液分离器b10的液体工质通过单独的液路输送至热管蒸发端3，循环往复。其中每一支热管上的气路与液路一一对应连接，组成单独的循环支路，多支循环支路并联运行，同时每一支循环支路设置单独的液泵14提供动力。

实施例三

根据图3所示，在热管上连通有液体分离回路，液体分离回路包括气液分离器a4，气液分离器a4安装在热管蒸发端3与热管冷凝端9之间的气路上；气液分离器a4上连通有管路a，管路a的末端连接在热管蒸发端3与热管冷凝端9之间的液路上；管路a上安装有阀门组a5和止回阀a6，阀门组a5位于止回阀a6与气液分离器a4之间。同时在热管上连通有气体分离回路，气体分离回路包括气液分离器b10，气液分离器b10安装在液路上；气液分离器b10上连通有管路b，管路b的末端连接在气路上；管路b上安装有阀门组b11和止回阀b12，阀门组b11位于止回阀b12与气液分离器b10之间。并且在气路上安装有集气缸15和分气缸16，集气缸15位于气液分离器a4与分气缸16之间；集气缸15与分气缸16之间的气路上安装有阀门组c19和止回阀c20，阀门组c19位于止回阀c20与集气缸15之间；液路上安装有集液器17和分液器18，集液器17位于气液分离器b10与分液器18之间；集液器17与分液器18之间的液路上安装有阀门组d21和止回阀d22，阀门组d21位于止回阀d22与集液器17之间，集气缸15和集液器17上均安装有压力表24。泵送装置包括气泵13和液泵14，气泵13位于阀门组c19与止回阀c20之间，液泵14位于阀门组d21与止回阀d22之间。

工质循环模式：

液体工质在热管蒸发端3进行吸热后气化上升至气液分离器a4，通过气液分离器a4将携带的液体工质分离出来，通过阀门组a5及止回阀a6后，液体工质返回热管蒸发端3继续气化吸热；通过气液分离器a4的气体工质输送至集气缸15，之后通过气泵13输送至分气缸16，分气缸16将气体工质分别输送至热管冷凝端9，气体工质进行凝结放热，放热后的工质相变为液体之后通过气液分离器b10，气液分离器b10将携带的气体工质分离出来通过阀门组b11及止回阀b12后，气体工质返回热管冷凝端9继续液化凝结放热；通过气液分离器b10的液体工质输送至集液器17，之后通过液泵14输送至分液器18，分液器18将液体工质分别输送至热管蒸发端3，循环往复。

进一步的，在外部环境条件满足、工质自然蒸发冷凝能够满足动力需求，热管内的工质可以靠自然循环动力运转时，为节约能源，减少泵送装置的使用，在集气缸15与分气缸16之间、集液器17与分液器18之间均设置有旁通回路23，两旁通回路23分别与设置有气泵13的气路、设置有液泵14的液路并联。

本发明提供的气液两相动力型分离式热管装置，将热管换热器蒸发段与冷凝段分开布置，使得两端形成两个相对独立的部分，中间用气路将蒸汽向上输送，液路将液体工质向下回流输送，这样可以灵活的将不同功能段安装在需要吸热或者放热的管道或者风道内，冷热两种流体可以完全隔离独立运行，依靠内部工质的连续相变，完成热量的连续转移，大范围的扩展了热管换热的应用领域。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，包括若干个热管，所述热管设置有热管蒸发端（3）和热管冷凝端（9），所述热管蒸发端（3）与所述热管冷凝端（9）形成回路；所述热管蒸发端（3）设置在热风道（2）内，所述热风道（2）内安装有风机a（1），所述风机a（1）与所述热管蒸发端（3）对应设置；所述热管冷凝端（9）设置在冷风道（8）内，所述冷风道（8）内安装有风机b（7），所述风机b（7）与所述热管冷凝端（9）对应设置；所述热管上安装有泵送装置。

2.根据权利要求1所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述热管上连通有液体分离回路，所述液体分离回路包括气液分离器a（4），所述气液分离器a（4）安装在所述热管蒸发端（3）与所述热管冷凝端（9）之间的气路上；所述气液分离器a（4）上连通有管路a，所述管路a的末端连接在所述热管蒸发端（3）与所述热管冷凝端（9）之间的液路上；所述管路a上安装有阀门组a（5）和止回阀a（6），所述阀门组a（5）位于所述止回阀a（6）与所述气液分离器a（4）之间。

3.根据权利要求2所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述泵送装置为气泵（13），所述气泵（13）安装在所述热管的气路上，所述气液分离器a（4）位于所述气泵（13）与所述热管蒸发端（3）之间。

4.根据权利要求2所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述热管上连通有气体分离回路，所述气体分离回路包括气液分离器b（10），所述气液分离器b（10）安装在所述液路上；所述气液分离器b（10）上连通有管路b，所述管路b的末端连接在所述气路上；所述管路b上安装有阀门组b（11）和止回阀b（12），所述阀门组b（11）位于所述止回阀b（12）与所述气液分离器b（10）之间。

5.根据权利要求4所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述泵送装置为液泵（14），所述液泵（14）安装在所述热管的液路上，所述气液分离器b（10）位于所述液泵（14）与所述热管冷凝端（9）之间。

6.根据权利要求4所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述气路上安装有集气缸（15）和分气缸（16），所述集气缸（15）位于所述气液分离器a（4）与所述分气缸（16）之间；所述集气缸（15）与所述分气缸（16）之间的所述气路上安装有阀门组c（19）和止回阀c（20），所述阀门组c（19）位于所述止回阀c（20）与所述集气缸（15）之间；所述液路上安装有集液器（17）和分液器（18），所述集液器（17）位于所述气液分离器b（10）与所述分液器（18）之间；所述集液器（17）与所述分液器（18）之间的所述液路上安装有阀门组d（21）和止回阀d（22），所述阀门组d（21）位于所述止回阀d（22）与所述集液器（17）之间。

7.根据权利要求6所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述泵送装置包括气泵（13）和液泵（14），所述气泵（13）位于所述阀门组c（19）与所述止回阀c（20）之间，所述液泵（14）位于所述阀门组d（21）与所述止回阀d（22）之间。

8.根据权利要求7所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述集气缸（15）与所述分气缸（16）之间、所述集液器（17）与所述分液器（18）之间均设置有旁通回路（23），两所述旁通回路（23）分别与设置有所述气泵（13）的所述气路、设置有所述液泵（14）的所述液路并联。

9.根据权利要求6所述的气液两相动力型分离式热管装置，其特征在于，所述集气缸（15）和所述集液器（17）上均安装有压力表（24）。

Images