CN116858004B - 一种余热系统储液器及其余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种余热系统储液器，储液器包括大储液罐与小储液罐，小储液罐的顶部与大储液罐的顶部通过顶部管路连通，小储液罐的底部与大储液罐的底部通过底部管路连通，所述顶部管路和底部管路分别设置电磁阀。本发明设计了新式结构储液器，其创新采用分离式结构。大储液负责存储工质，其对于MPTL回路内的流体液面波动具有缓冲作用；小储液罐负责控制压强，相对于传统的单个储液装置，分离式储液装置的控制部分由大变小，提高了系统传感灵敏度和控制的精确度。小储液罐内添加了换热螺旋管，相比于传统的储液装置通过PTC制冷片制冷的方式，螺旋管被动冷却法可以降低制冷电能能耗，并还能对进入下一循环的流体进行预热。

Description

一种余热系统储液器及其余热回收系统

技术领域

本发明涉及一种热管技术，尤其涉及一种余热回收的环路热管，属于F28d15/02的热管领域。

背景技术

热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备，其中包括核电领域、计算机领域，例如核电的余热利用等。

环路热管是指一种回路闭合环型热管。一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸气和液体管线构成。其工作原理为：对蒸发器施加热载荷，流体在蒸发器毛细芯外表面蒸发，产生的蒸气从蒸气槽道流出进入蒸气管线，继而进入冷凝器冷凝成液体并过冷，回流液体经液体管线进入液体干道对蒸发器毛细芯进行补给，如此循环，而流体的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。由于冷凝段和蒸发段分开，环路式热管广泛应用于能量的综合应用以及余热的回收。

随着服务器散热需求的不断增加，国内数据中心最为常见的风冷散热方案难以达到标准，而液冷散热方案成本极高。针对上述缺陷，本发明对目前的环路热管进行了改进，提出了一种新式的余热回收型泵驱两相环路热管，其以机械泵驱动两相流体回路技术和余热回收技术为基础，满足服务器高热流密度散热需求，并能够对废热进行回收利用，具有散热量大、PUE值低、灵活度高、可余热回收等优点。

本发明同时开发了一种新式结构储液器，其创新采用分离式结构。相对于传统的单个储液装置，分离式储液装置的控制部分由大变小，提高了系统传感灵敏度和控制的精确度。

发明内容

本发明同时开发了一种新式结构储液器，其创新采用分离式结构。相对于传统的单个储液装置，分离式储液装置的控制部分由大变小，提高了系统传感灵敏度和控制的精确度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种余热系统储液器，储液器包括大储液罐与小储液罐，小储液罐的顶部与大储液罐的顶部通过顶部管路连通，小储液罐的底部与大储液罐的底部通过底部管路连通，所述顶部管路和底部管路分别设置电磁阀。

作为优选，为了控制小储液罐内的温度，在小储液罐内部安装加热棒和螺线管来分别实现升温和降温。

作为优选，大储液器内除液体流体以外的空间充斥着气相工质，为了实现汽液分离，防止储液器内气相工质进入主回路造成机械泵的汽蚀，在大储液罐出口处安装烧结多孔隔板，其上的毛细孔在流通液体流体的同时能有效阻隔气相工质，防止气相工质进入主回路。

作为优选，系统开始工作之前，下端电磁阀开启上端电磁阀关闭；系统开始工作后，上端电磁阀开启以保证两储液罐内部压强相等，下端电磁阀关闭，将两罐中的液相分隔开，防止两储液罐之间的液体交换造成大储液罐内相界面波动。

作为优选，在小储液罐上安装温度传感器和压力传感器4-4以实时反馈罐内温度和压强，以便调节加热棒的加热效率和螺线管的冷却效率。

作为优选，为了实时检测储液罐内液位的变化，分别在大储液罐和小储液罐的下部安装了液位计。一种余热回收环路热管系统，包括预热器、蒸发器、冷凝器、储液器、泵和回热器，预热器、蒸发器、回热器、冷凝器、储液器通过管路依次连接，储液器通过管路连接回热器，储液器和回热器之间的管路上设置泵，回热器通过管路与预热器连接。

作为优选，其特征在于所述蒸发器包括盖板和底板，底板设置在底板中部的蒸发器储液槽，储液槽两侧设置微槽道，在微槽道上部导流板，储液槽一侧与蒸发器入口连接，在入口相对的另一侧设置出口，出口连接流出通道，所述流出通道包括设置在微槽道上部的外侧并且与微槽道联通的第一部分，第二部分设置在与第一部分垂直的微槽道上侧，并且与出口连通。

作为优选，所述第一部分是倾斜结构，从外侧向内侧逐渐向下倾斜。第二部分是斜坡V型槽，从外侧向内侧逐渐向下倾斜，最低点设置在出口位置。

作为优选，储液器包括大储液罐和小储液罐，小储液罐的顶部与大储液罐的顶部通过顶部管路连通，小储液罐的底部与大储液罐的底部通过底部管路连通，所述顶部管路和底部管路分别设置电磁阀。小储液罐内的加热片和螺线管结构。大储液罐出口处安装烧结多孔隔板。

在小储液罐上安装温度传感器和压力传感器以实时反馈罐内温度和压强，以便调节加热片的加热效率和螺线管的冷却效率。此外，为了实时检测储液罐内液位的变化，分别在大储液罐和小储液罐的下部安装了液位计。

作为优选，冷凝器包括喷淋箱体(左)和储水箱体(右)。两个箱体顶部各有一个入口，底部各有一个出口。喷淋时，气态热流体从顶部管口注入喷淋头，扩散至箱体内，与热管进行换热后变为液态，由底部管口流出，进入下一次泵驱两相的循环。储水箱体内冷水从顶部管口注入，热水由底部管口放出。喷淋箱体内热管以一定角度斜插入储水箱体，相应地喷淋头的喷淋方向亦倾斜一定角度，从而保证喷淋时热管大端充分接触喷淋下来的热流体，达到高效率换热的目的，同时也保证了热管中的冷却液在小端放热液化后能够在重力作用下回流至大端进行下一次循环。此外，喷淋箱体内热管排布采用叉排的方式以增大热管大端与喷淋下来的热流体的接触面积。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1)本发明设计了新式结构储液器，其创新采用分离式结构。大储液负责存储工质，其对于MPTL回路内的流体液面波动具有缓冲作用；小储液罐负责控制压强，相对于传统的单个储液装置，分离式储液装置的控制部分由大变小，提高了系统传感灵敏度和控制的精确度。小储液罐内添加了换热螺旋管，相比于传统的储液装置通过PTC制冷片制冷的方式，螺旋管被动冷却法可以降低制冷电能能耗，并还能对进入下一循环的流体进行预热。

2)本发明提出了一种新式的余热回收型泵驱两相环路热管，其以机械泵驱动两相流体回路技术和相变传热技术为基础，满足高热流密度散热需求，并对废热进行回收利用，具有散热量大、PUE值低、广泛适用、绿色减排等优点。

3)本发明的过冷流体在进入蒸发器之前先经过回热器和预热器进行预热，使其达到饱和状态。因为相变潜热的吸热量远远大于非潜热的热交换，因此本申请将过冷流体加热到气化潜热的临界温度，使其进入蒸发器后立刻潜热吸热，实现蒸发器的快速吸热，提高了快速的吸热效率。

4)本发明设计了新式结构蒸发器，其内部的歧管排布结构和微型通道设计，延长了工质流动时间和换热面积，提高了传热效率，通过添加分歧管板结构和储液凹槽，实现了优化流体流动路径、减少流动阻力的作用，能够降低泵功率消耗，并保证工质均匀分配，高效散热。

5)本发明设计了新式结构冷凝器，其冷凝余热为热源，以循环水为冷源，热管吸热端焊接有环形翅片，结合雾化喷淋装置可实现高效率冷凝放热，热管放热段浸没于储热水箱中，经热交换对冷水加热，从而实现余热回收。

6)本发明设计了回热器，其采用双路交叉逆流换热的方案，使用黄铜作为传热介质，在避免工质氨与材料产生腐蚀现象的同时，能够大幅提升回热器内部热工质与冷工质的换热效率，并实现从蒸发器流出的热流体与从泵流出的冷流体的热量交换，充分利用温度差提前实现换热、一次预热。

7)本发明设计了新型热管，其内填充的微孔毛细芯结构，可以快速抽吸热管内的传热工质，使得热管内部相变工质的汽化换热的速率更高，其与传统的重力热管相比导热性更高、可靠性更强。

附图说明

图1是本发明环路热管整体结构示意图。

图2是本发明蒸发器底板结构示意图。

图3是本发明蒸发器结构示意图。

图4是本发明蒸发器上板结构示意图。

图5是本发明储液器结构示意图。

图6是冷凝器中热管结构示意图。

图7是冷凝器中热管结构示意图。

图8是本发明冷凝器整体结构示意图。

图9是热管布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。

图1展示了本发明的环路热管系统。本发明的环路热管系统也就是一种余热回收型泵驱两相节能系统，其以机械泵驱动两相流体回路技术(Mechanically Pumped Two-phase Loop,MPTL)和余热回收技术为基础满足服务器高热流密度散热需求，并能够对废热进行回收利用，具有散热量大、PUE值低、灵活度高、可余热回收等优点。

如图1所示，一种余热回收环路热管系统，包括预热器1、蒸发器2、冷凝器3、储液器4、泵5和回热器6，预热器1、蒸发器2、冷凝器3、储液器4通过管路依次连接，储液器4通过管路连接回热器6，储液器4和回热器6之间的管路上设置泵5，回热器6通过管路与预热器1连接。泵5优选是机械泵。

参见图1，当环路热管系统开始工作时，单相冷流体由机械泵5进行驱动控制。工作中，过冷的液相流体(优选是氨)在机械泵5的驱动下首先流入回热器6，过冷的液相流体与蒸发器2流出的两相热流体在回热器5中进行一次换热，换热后的单相液态流体流入预热器1进行二次加热，单相液态流体此时温度升高至饱和温度，此时液态流体并未发生相变。

经预热器1达到饱和温度的流体流入蒸发器2，流体在蒸发器2中吸收热量后由液体单相变成汽液两相状态，流体因汽化吸走大量热量，且干度增大。流体在蒸发器2内蒸发吸热，并通过管路内循环流动过程，实现对目标热量的吸收与输运。

作为优选，蒸发器2与热源直接耦合接触，以便于进一步吸热。

在蒸发器2中吸热的流体进入回热器7，与来自储液器的过冷液体流体进行热交换后，然后进入冷凝器中进行热交换，将热量释放后进入储液器中，从而完成了一个循环。

新式的余热回收型泵驱两相流系统，其以机械泵驱动两相流体回路技术和余热回收技术为基础，满足高热流密度散热需求，并能够对废热进行回收利用，具有散热量大、PUE值低、灵活度高、可余热回收等优点。

因为在蒸发器中流体的吸热时间较短，因此吸热速度较慢。本发明的过冷流体在进入蒸发器之前先经过回热器和预热器进行预热，使其达到饱和状态。因为相变潜热的吸热量远远大于显热的热交换量，因此本申请将过冷流体加热到汽化潜热的临界温度，使其进入蒸发器后立刻潜热吸热，实现蒸发器的快速吸热，提高了蒸发器的吸热效率。

考虑到预热器在加热冷流体时需要消耗一定的电能，而从蒸发器流出的两相热流体(由于在蒸发器内液氨不一定完全汽化，所以从蒸发器流出的是汽液两相共存的流体)具有较大的热量，因此团队巧妙地让两相热流体的管道与冷流体管道接触换热，借助热流体的热量先行加热冷流体，这样便减小了预热器的用电量，也起到先行冷凝热流体的作用，此过程称为“回热”，相应的装置称为“回热器”。

从回热器6出来的两相流体进入冷凝器3进行换热。当冷凝器3工作时，两相流体由汽液两相状态变为液体单相状态，干度降低。同时，热态流体冷凝所放出的热量大部分由热管翅片阵列3-1传递给储能水箱3-3，并由循环水储存起来，从而可对余热进行回收利用并有效降低废热污染和二次碳排放。

冷凝后的流体流入储液器4，并由储液器4进行流量与压力的调控，并维持装置内压强恒定，冷流体由机械泵5提供工质循环驱动力，以便进入回热器6进行下一次工作循环，如此往复实现高热流密度散热功能。

作为优选，冷凝器出来的流体一部分直接通过泵5驱动进入回热器6进行下一次循环，一部分进入储液器4中储存，以便循环流体减少时候通过泵驱动进入循环。

作为优选，蒸发器采用歧管式微通道热沉结构。

如图2所示，所述蒸发器2包括盖板和底板，如图3所示，底板设有导流板2-1、储液槽2-2、汽液出口2-3、侧斜坡2-4、微槽道2-5、进液口2-6、斜坡V型槽2-7及排气通道2-8。底板包括设置在底板中部的蒸发器储液槽2-2，储液槽2-2两侧设置微槽道2-5，在微槽道2-5上部导流板2-1。导流板起到改变气相工质流动路径的作用，液态工质受热蒸发后，变成气态，气相工质受热上升，但由于导流板的阻隔作用，气相工质无法从蒸发器内部的顶层排出，只能从导流板下方的微通道排出。作为优选，导流板是直接焊在微槽道上部。储液槽一侧与蒸发器入口2-6连接，在入口相对的另一侧设置出口2-3，出口2-3连接流出通道，所述流出通道包括设置在微槽道上部的外侧并且与微槽道连通的第一部分2-4，第二部分设置在底板的出口一端并沿着出口一端端部延伸，第二部分两侧的端部与第一部分连通，第二部分的中部与出口2-3连通。

微槽道与第一部分2-4连通的位置设置在第一部分远离第二部分的端部位置。通过如此设置，避免溢流的液体过多的进入第二部分，避免输出的汽水混合物的水过多。

导流板2-1设置在靠近第一部分的位置，并且第一部分与导流板之间保留一部分没有被导流板覆盖的微槽道，该部分微槽道形成了供蒸汽排出的排气通道2-8。

上述蒸发器结构，流体先流入垂直微通道方向的储液槽2-2，后向两侧分流，随后在微通道中流动至出口附近汇合。这一流道设计使得热沉内的流道周期重复性变强，原本的长直微通道被分段成短小弯折的微通道单元。具有热阻小、进出口压力损失小、换热均匀、结构紧凑适用电子元件散热等特点。

第二部分与微槽道和储液槽不连通。气体经过导流槽从另一侧微槽道流出，进入第二部分，不连通的效果是阻止液态工质直接进入第二部分阻塞气体通道，并且防止液态工质来不及吸热就被排出，液体溢出微槽道后积聚到第一部分，然后经过第二部分流到出口2-3，液体体积不是很多，大部分已经气化，因此第一部分长度不需要很长。

第一部分设置在入口和出口之间的靠近出口位置，长度是入口和出口之间距离的1/3-1/4。设置这个距离，能够保证更多液体进行充分吸热后尽量生成蒸汽，避免大量的液体进入第一部分。

作为优选，所述第一部分是倾斜结构，从外侧向内侧逐渐越来越深。第二部分是斜坡V型槽2-7，从两端向中心逐渐越来越深，最低点设置在出口位置。作为优选，第一部分底壁向第二部分方向向下倾斜，以保证液体能够进入快速第二部分。

作为优选，V型槽结构是145-155°。

采用图3斜坡式V型槽2-7实现液体的自动导流及最大效率排出残液，约150°的V形角度设计与直径为7mm的出口相配合，可达到较好的液体排出率，并且出口与图3的V型槽2-7底端为相切关系，平滑过渡使液体流动阻力降低至最小，确保装置残液及时排除，防止液体积聚过多而形成内部堵塞，独特的图3的V型槽2-7设计利于保护装置稳定运行。

流体液氨经管路流进蒸发器储液槽2-2，在图2储液槽22内聚集液面上升，当液面上升至一定高度后，流体液氨将向两侧扩散，流入图2微槽道2-5内(此时为均匀分流过程，即单位时间内流入每个微槽道内的流体量相等，均匀分流有利于提升蒸发器的吸热效率)，由于图2微槽道2-5底部为热源，选用导热性能较好的金属铝，可使热量及时透过蒸发器传递至液态吸热流体上，此时流体开始吸热，当流体温度达到沸点时，开始汽化，流体由液态转化为气态，气态的流体受热上升，在图2导流板2-1的作用下改变气体传递路径，导流板起到改变气相工质流动路径的作用，液态工质受热蒸发后，变成气态，气相工质受热上升，但由于导流板的阻隔作用，气态工资无法从蒸发器内部的顶层排出，只能从导流板下方的微通道排出。当液态流体不断吸热，汽化的过程不断进行时，歧管式蒸发器腔内积聚的气体越来越多，在图2导流板2-1的作用下，气体将向下运动，穿过导流板2-1后向上运动进入排气通道2-8，然后蒸汽进入流出通道，最后由出口排出。本发明蒸发器的气体的传递路径区别与传统的微通道底板，该种传递路径能够有效降低气体流动阻力，同时在单位时间内带走更多热量。液体溢出微槽道后积聚到第一部分，然后经过第二部分流到出口2-3，液体体积不是很多，大部分已经气化，因此第一部分长度不需要很长。微槽道与第一部分连通，从而使得换热后的液体溢出的液体进入第一部分。

流体氨经过图3微槽道2-5后变为两相状态，流体氨汇集涌入至图3斜坡V型槽2-7，自身带有坡度的V型槽具有导向作用，可使两相流体氨自动沿槽道向出口方向流动，聚集并储存于出口处；同时V型设计的槽道可使液面达到最高，可在最小驱动力下使液体流体顺利流入出口管路，使多余液体流体的排出效率最大化，由出口排出蒸发器，流入出口管路。

设计图3斜坡V型槽2-7的意义在于，减少液体汇聚至出口处所需的驱动力，降低装置运行所需能耗；同时图3的V型槽2-7可使液体自动汇聚并存储在中间区域，达到液体排出效率最大化，防止液体聚集过多而回流，更有利于保护装置稳定运行。

作为优选，盖板上刻有槽道，利于与底板的配合并保证良好的密封性。

作为优选，蒸发器热连接的热源是电子器件。满足集成电子器件高热流密度散热需求。

储液器承担着流体存储、供给、精密控温及汽液分离的作用。在泵驱两相流体回路中，蒸发器和储液器内流体流皆为两相饱和态，其饱和压力与饱和温度呈线性相关。本储液器通过控制小储液罐内温度维持整个储液器内饱和压力的恒定，从而保证蒸发器内流体稳定在相应的饱和温度上。储液器是两相状态，储液器起到汽液分离的作用，回路中存在工质相变，相变会影响工质体积，气化增加体积，液化减少体积，需要储液装置进行缓冲，当回路中不需要太多工质时，多余的工质储存在储液罐中，是当工质从冷凝器出来时，如果是两相状态，储液器能够通过多孔隔板进行汽液分离。

作为优选，如图5所示，储液器4分为大储液罐4-3与小储液罐4-7，小储液罐4-7的顶部与大储液罐4-3的顶部通过顶部管路连通，小储液罐4-7的底部与大储液罐4-7的底部通过底部管路连通，所述顶部管路和底部管路分别设置电磁阀4-1。

大储液罐内储存大量液态流体，可以实现与主回路之间的流体交换。从外部充注液体流体时，液体流体从大储液罐上端的充注口(图5的)4-2不断地注入大储液罐，进而注满整个回路。泵驱两相流体回路中，储液器内的饱和压力决定了流体相变时的饱和温度，为了维持饱和温度，需要控制储液器的温度以维持其中的饱和压力。考虑到直接改变大储液罐内液体的温度相对困难，团队在大储液罐之外引入小储液罐，两罐联通，通过控制小储液罐内的温度与压强间接控制大储液罐内的压强，从而维持饱和压力的恒定。大储液罐和小储液罐的顶端和底部分别以管路相连接，两根管路中间各安装了电磁阀(图5的)4-1。系统开始工作之前，下端电磁阀开启上端电磁阀关闭；系统开始工作后，上端电磁阀开启以保证两储液罐内部压强相等，下端电磁阀关闭，将两罐中的液相分隔开。

小储液罐内的加热片和螺线管结构：为了控制小储液罐(图5的)4-7内的温度，在小储液罐内部安装加热棒(图5的)4-6和螺线管(图5的)4-8来分别实现升温和降温。由于对小储液罐内液体进行主动冷却需要一定的能耗而回路中现有的过冷流体能够满足小储液罐的降温需求，因此团队决定在螺线管内通入一部分经冷凝器3冷凝后的过冷流体，这部分过冷流体流经螺线管后又回到主回路中，利用过冷流体与小储液罐内液体的温度差对罐内液体进行冷却，节省了制冷所需的额外的能耗。冷却效率的调节由螺线管入口处的阀门控制过冷流体流量来实现。

大储液罐出口的多孔隔板：大储液器(图5的)4-3内除液体流体以外的空间充斥着气相工质，为了实现汽液分离，防止储液器内气相工质进入主回路造成机械泵的汽蚀，团队在大储液罐出口处安装烧结多孔隔板(图5的)4-11，其上的毛细孔在流通液体流体的同时能有效阻隔气相工质，防止气相工质进入主回路。

传感器的安置：在小储液罐(图5的)4-7上安装温度传感器(图5的)4-9和压力传感器(图5的)4-4以实时反馈罐内温度和压强，以便调节加热棒(图5的)4-6的加热效率和螺线管(图5的)4-8的冷却效率。此外，为了实时检测储液罐内液位的变化，分别在大储液罐(图5的)4-3和小储液罐(图5的)4-7的下部安装了液位计(图5的)4-5、加热棒4-6。

当流体从冷凝器出来时，如果是两相状态，储液器能够通过多孔隔板进行汽液分离。作为优选，冷却的液氨首先进入储液器，再由机械泵驱动，进行下一次循环。

作为优选，如图8所示，冷凝器包括喷淋箱体(左)和储水箱体(右)。两个箱体顶部各有一个入口，底部各有一个出口。喷淋时，气态热流体从顶部管口注入喷淋头，扩散至箱体内，与热管进行换热后变为液态，由底部管口流出，进入下一次泵驱两相的循环。储水箱体内冷水从顶部管口注入，热水由底部管口放出。喷淋箱体内热管以一定角度斜插入储水箱体，相应地喷淋头的喷淋方向亦倾斜一定角度，从而保证喷淋时热管大端充分接触喷淋下来的热流体，达到高效率换热的目的，同时也保证了热管中的冷却液在小端放热液化后能够在重力作用下回流至大端进行下一次循环。此外，喷淋箱体内热管排布采用叉排的方式以增大热管大端与喷淋下来的热流体的接触面积。

当热源发热量增大，蒸发器2内更多的液相流体转变为气相，气相的体积增加，回路中压力高于饱和压力，此时回路内部多余的液相流体则会流入大储液罐(图5的)4-3进行存储，同时螺线管(图5的)4-8内过冷流体对小储液罐(图5的)4-7内液体进行降温，使两个储液罐的整体压强降低,回路中压力随即降至饱和压力；反之，当热源发热量降低时，发热量减少，蒸发器内少量液相流体转变为气相，气相的体积减小，回路中压力低于饱和压力，此时回路内不足的流体则会由大储液罐进行补充，同时加热片(图5的)4-10加热小储液罐内液体，使两个储液罐的整体压强升高,回路中压力随即升至饱和压力。当储液器对主回路内流体进行补充时，储液器出口的多孔隔板(图5的)4-11能够阻隔罐内气相工质，防止其进入主回路造成机械泵的汽蚀。

作为优选，回热器6内设置扁平管，来自蒸发器的流体在扁平管内流动。扁平管内设置梭形结构翅片阵列。所述梭形结构翅片阵列参见在先申请号(CN202210267306.8，CN202210267339.2，CN202210267340.5，CN202210267351.3)中的记载，上述记载的梭形结构翅片阵列所有特征都引用在本申请中。本发明设置了新式的梭形结构翅片，可以使得流体沿着翅片流动，提高了换热效率。

翅片阵列为多个，相邻的两个翅片阵列进行首尾连接。每个翅片阵列分为多层，每个阵列包括中心翅片和围绕中心翅片的多层外围翅片，每层翅片都是梭形结构。通过设置多层，使得流体能够在其中充分流动换热。

多个翅片阵列组成一组，每一组的第一梭形结构的头部与液体的流体方向相对(迎着流体流动方向)，第一梭形结构的尾部与第二梭形结构头部连接，以此类推，从而形成一组。通过设置多层，使得流体能够在其中充分流动换热，而且流体的流动通道随着流动不断的沿着梭子形状进行频繁的流动以及体积变化，进一步提高换热效率。

梭形结构的头部和尾部都是尖部。梭形结构的头部的尖部夹角小于尾部的尖部夹角。同构上述结构，可以使得流体首先沿着梭子形状慢慢的扩散，避免快速扩散带来的换热效果低的特性，促进换热的进行，同时促进流体的引导，使其与前面的毛细结构进一步配合，提高了蒸发效率。

作为优选，每一组的中心翅片的连线与流体流动方向相同。

作为优选，多组翅片阵列平行设置。

作为优选，所述翅片是弹性部件，通过弹性部件可以使得流体流动的时候冲刷导热体，翅片会脉动性的摆动，从而促进除垢，振动导致扰流作用，也能强化传热。

作为优选，沿着扁平管内的流体流动方向，翅片的弹性先变小后变大。因为随着研究发现，随着流体进入扁平管，因为体积的突然增加，压力变小，使得部分携带的部分液体也不断形成汽体，从而使得冲击增加，不容易结垢，因此设置弹性开始逐渐降低，随着后续进行换热冷凝，流体更加容易积垢，而且沿着流体流动方向结垢程度越来越严重，因此通过设置弹性程度不断增加，已达到进一步除垢强化传热目的，减少大弹性的导热体，降低成本。通过上述设置，可以进一步快速实现换热和除垢，同时能够节约成本，使得最佳效果和最低成本达到最佳。

进一步优选，沿着扁平管内的流体流动方向，导热体的弹性变小的幅度越来越小，随后变大的幅度不断增加。上述的变化也是根据研究发现的，符合结垢的规律，能够进一步降低成本，提高换热效率，降低结垢。使得最佳效果和最低成本达到最佳。

图8冷凝器由喷淋箱体3-2、储热箱体3-4组成，图8右侧储热箱体3-4中的水吸热升温达到储存热量的目的，同时图8左侧喷淋箱体3-2内原本的两相流体中气相放热液化而冷凝变成液相，基于物质的液态比气态密度大的原理，液相流体向下进入图1储液罐4及过滤器回流入管道，实现回收低品位余热的目的。流体在图1蒸发器2和冷凝器3间的循环流动由泵5提供主要动力，如此往复循环实现高效换热。

冷凝单元包括喷淋箱体和储水箱体。两个箱体顶部各有一个入口，底部各有一个出口。喷淋时，气态热流体从顶部管口注入喷淋头，扩散至箱体内，与热管进行换热后变为液态，由底部管口流出，进入下一次泵驱两相的循环。储水箱体内冷水从顶部管口注入，热水由底部管口放出。喷淋箱体内热管以一定角度斜插入储水箱体，相应地喷淋头的喷淋方向亦倾斜一定角度，从而保证喷淋时热管大端充分接触喷淋下来的热流体，达到高效率换热的目的，同时也保证了热管中的冷却液在小端放热液化后能够在重力作用下回流至大端进行下一次循环。此外，喷淋箱体内热管排布采用叉排的方式以增大热管大端与喷淋下来的热流体的接触面积。

热管单元包括蒸发端、冷凝端3-1-1、硅胶垫圈3-1-2、紧固板3-1-3、导热翅片3-1-4、热管塞3-1-5、毛细芯3-1-6、热管外壳3-1-7。其中蒸发端和冷凝端之间的热管外壳设置紧固板，紧固板的上侧设置硅胶垫圈，通过紧固板压紧硅胶垫圈进行密封作用。

热管包括大端和小端，大端的管径和长度大于小端，热管大端插入喷淋箱体内，热管小端插入储水箱体内。作为优选，大端外部设置翅片。通过设置翅片，能够更好地满足吸热放热的均衡。通过设置大端和小端，能够使得两侧吸热和放热均匀平衡，避免一侧吸热太慢，另一侧放热太快，避免热管干涸和损坏。

当气相热流体流入喷淋头后，喷淋头将热气体均匀扩散至热管翅片处，大端的导热翅片与热气体想接触后，热气体的热量即传导至导热翅片上，进而传导至热管体内部。而热管内部盛有两相氟化冷却剂，由此冷却剂吸热汽化，气体受热上升传送至热管小端，此时热管小端被外部冷水包围，温差较大，从而使气体热量传导外侧壁面上，此时水吸热升温，热气体放热降温发生冷凝，冷凝后的液态氟化冷却剂再沿管壁回流至热管大端，由此实现往复循环散热。

为提高热管内部两相流体的吸热效率，大端内内置长条状毛细芯3-1-6，同时交错上下排布，在引导流体流到蒸发端时，最大化利用有效热交换面积，毛细芯采用金属烧结方法制成，在专用模具内填充比例为1:1的金属粉末与造孔剂。毛细芯的存在将提供大量微孔，可在更短时间内吸收两相流体并迅速使其吸热相变，大幅度提升热管的热交换效率。

a处(设置在小端的靠近硅胶垫圈位置)与b处的外螺纹和内螺纹均利于拆卸，a处在热管小端外螺纹与水箱侧壁相旋合，并配合紧固板和硅胶垫圈实现良好的密封性；b处在热管大端尾部内螺纹、在热管塞外壁外螺纹，以此便于补充或更换热管内的两相冷却剂，同时也便于更换修补毛细芯。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (3)

1.一种余热系统储液器，储液器包括大储液罐与小储液罐，小储液罐的顶部与大储液罐的顶部通过顶部管路连通，小储液罐的底部与大储液罐的底部通过底部管路连通，所述顶部管路和底部管路分别设置电磁阀；为了控制小储液罐内的温度，在小储液罐内部安装加热棒和螺线管来分别实现升温和降温；大储液器内除液体流体以外的空间充斥着气相工质，为了实现汽液分离，防止储液器内气相工质进入主回路造成机械泵的汽蚀，在大储液罐出口处安装多孔隔板，其上的毛细孔在流通液体流体的同时能有效阻隔气相工质，防止气相工质进入主回路；系统开始工作之前，下端电磁阀开启上端电磁阀关闭；系统开始工作后，上端电磁阀开启以保证两储液罐内部压强相等，下端电磁阀关闭，将两罐中的液相分隔开，防止两储液罐之间的液体交换造成大储液罐内相界面波动；在小储液罐上安装温度传感器和压力传感器以实时反馈罐内温度和压强，以便调节加热棒的加热效率和螺线管的冷却效率。

2.如权利要求1所述的余热系统储液器，其特征在于，此外，为了实时检测储液罐内液位的变化，分别在大储液罐和小储液罐的下部安装了液位计。

3.一种余热回收环路热管系统，包括预热器、蒸发器、冷凝器、储液器、泵和回热器，预热器、蒸发器、冷凝器、储液器通过管路依次连接，储液器通过管路连接回热器，储液器和回热器之间的管路上设置泵，回热器通过管路与预热器连接；所述储液器是权利要求1-2之一的储液器。