CN201355207Y - 带负压源的真空薄壁换热装置 - Google Patents

Abstract

带负压源的真空薄壁换热装置，由薄壁壳体、传热工质和负压源组成。壳体上含有循环流道；壳体内部可嵌入管状换热界面；负压源使壳体内形成真空负压以抵消传热工质对壳体的压力；负压源包括真空泵或垂吸水管；为保持负压条件下壳体内部畅通可在其内表面设置全面贯通的流体通道、设置泡状物和相抵部分或在其两内表面之间设置衬垫物，其特征在于壳体内部与负压源连通。本实用新型的有益效果包括：可利用真空吸合力抵抗壳体内部水头压力制造大面积薄壁高效换热装置用于供冷暖终端、太阳能集热和建筑物立面玻璃室内侧遮光屏热降温。真空还有利于实现两相流换热获得优异的等温性、热流密度变换和传热能力。结合附图给出四个实施例。

Description

带负压源的真空薄壁换热装置

所属技术领域

本实用新型涉及带负压源的真空薄壁换热装置。

背景技术

在设计大面积和较高水头的换热器，譬如太阳集热器和建筑物外立面玻璃室内侧遮光屏热降温装置时，因无法克服数百千克/m²的水头压力对容器壁造成的变形，只能采用管板换热器而不采用换热效率更高、制造成本更低的薄壁换热器。

发明内容

本实用新型的目的是要提供带负压源的真空薄壁换热装置。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：用薄壁壳体、传热工质和负压源组成一个带负压源的真空薄壁换热装置包括强迫循环和两相流换热装置。在壳体上设置循环流道。壳体内部可嵌入管状换热界面包括嵌入式热管热端和冷端与外界换热。壳体内部与负压源连通使换热装置壳体内形成真空负压以抵消传热工质对壳体的压力但尽可能保留传热工质。负压源包括真空泵或垂吸水管。为保持负压条件下壳体内部畅通可在壳体内表面设置全面贯通的流体通道、设置均匀密集分布的泡状物和相抵部分或者在壳体两内表面之间设置衬垫物。从传热效率考虑，真空两相流传热中气相的热传导能力应尽可能加以利用，所以可选择壳体两内表面相抵部分的单点面积≤1平方厘米。

本实用新型的有益效果包括：可以利用真空吸合力抵抗内部水头压力制造大面积薄壁高效换热装置用于供冷暖终端、太阳能集热和建筑物立面玻璃室内侧遮光屏热降温。内部真空还有利于实现两相流换热获得优异的等温性、热流密度变换能力和传热能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1、2分别是一个带负压源的真空薄壁自然循环吸收体实施例的下视和正视构示图。

图3、4分别是一个带负压源的真空薄壁可卷曲玻璃室内侧遮光屏热降温装置实施例的正视和侧视构示图。

图5、6分别是一个带负压源的真空薄壁U型直流式换热装置的正视和上视构示图。

图7是一个带负压源的真空薄壁嵌入式地板采暖换热装置的下视和正视构示图。

图中1.泡状物；2.循环流道；3.壳体；4.相抵部分；5.垂吸水管；6.膨胀罐；7.不凝气体收集罐；8.阀门；9.管状换热界面；10.循环流道下降段；11.玻璃；12、13.收卷筒；14.可卷曲换热器；15.可拉伸材料；16.循环泵；17.窗帘；18.贴合线；19.有缝封闭空间；20.U型换热器；21.输入驳管；22.输出驳管；23.地板口子；24.地板；25.地面；26.隔热材料。

具体实施方法

图1、2中，用其上制有许多泡状物1和如虚线所示的循环流道2的上下层铝板相合周边密封焊接作为自然循环真空薄壁吸收体的壳体3。壳体3的上下两个内表面之间有许多相抵部分4。泡状物1的底边相抵但不相合有间隙形成全面贯通的流体通道以利工质蒸汽流通。壳体3底部通过垂吸水管5连通一个被压缩的密封弹性膨胀罐6。弹性膨胀罐6的位置低于壳体3的底部；壳体3从上面通过一个不凝气体收集罐7与上位阀门8连接。在左面，较细的嵌入式管状换热界面9同心布置在循环流道下降段10圆管状壳体3内。

换热装置安装检漏完毕，用阀门8接上抽真空装置对壳体3和膨胀罐6内部抽真空并灌入传热工质，灌装完毕关闭阀门8。这时弹性膨胀罐6体积比初始状态减小并具有恢复初始状态的趋势。这个减小的体积用于吸收传热工质热胀冷缩的体积增加，还可以在换热装置的密封出现状况时吸收壳体3内的传热工质防止壳体3因工质压力产生有害变形。当弹性膨胀罐6位置低于壳体3底部1～3米以下时还可以采用开式容器并保持垂吸水管5出口浸入开式容器内的传热工质液面以下。

图1和图2实施例的换热装置壳体3迎光面涂黑加上盖玻璃板和外壳及保温材料就构成一台自然循环太阳集热器。在太阳光下，壳体3吸收热能传给传热工质使其温度升高体积膨胀比重减小进入自然循环状态，受热的传热工质在管状换热界面8处完成放热比重加大在重力作用下再次进入吸收体壳体3的循环流道2并吸热升温……。传热工质体积变化由膨胀罐6吸收或补偿。壳体内部若有少量不凝气体产生逸出会进入不凝气体收集罐7并不影响换热循环。在工作范围内，壳体3内部压力始终低于环境大气压。

图3、4中，在建筑物外立面玻璃11室内侧上方有两个收卷筒12和13。收卷筒12可收卷一个带有透明塑料薄片壳体3的可卷曲真空薄壁换热器14。可卷曲换热器14壳体3上制有泡状物1，泡状物1底边不相合有间隙形成全面贯通的流体通道以利工质蒸汽流通。可卷曲换热器14上下两层壳体3材料的边界通过可拉伸材料15连接。壳体3要抵抗负压有一定刚性和弹性，在收卷时上下两层壳体3材料之间的直径不同引起积累位移，需要可拉伸材料15的结合过渡。可卷曲换热器14内充装有传热工质、配置有传热工质循环泵16并通过点划线所示排气通道与负压源连通保持内部负压。可卷曲换热器14底部嵌入一个管状换热界面9。收卷筒13可收卷一卷深色窗帘17。可卷曲换热器14两表面和深色窗帘17内表面的边缘处均带有闭合平滑的贴合线18。贴合线18可采用橡胶材料，其厚度应保证收卷可卷曲换热器14时泡状物1不受压迫；宽度范围：5～30mm。这些贴合线18相互贴合以及和建筑物外立面玻璃11贴合使可卷曲换热器14与玻璃11及深色窗帘17构成两个有缝封闭空间19。将这些有缝封闭空间19内部与负压源连通使玻璃11、可卷曲换热器14和深色窗帘17吸合在一起并使可卷曲换热器14和深色窗帘17之间实现低热阻连接。深色窗帘17吸收的太阳热能经可卷曲换热器14传给管状换热界面9转移到室外。

采用强迫循环的可卷曲换热器14在用水作传热工质和大功率换热情况下仍可将其室内侧表面温度钳制在40℃左右。采用收卷筒12和13可实现可卷曲换热器14等的自动或手动快速布置收藏。

深色窗帘17背面可以带隔热层以减少向室内散热。深色窗帘17还可以部分透明或半透明用于采光，还可以印制半透明图片用于视觉效果。

图3和图4实施例还可以这样简化：在可卷曲换热器14上增加反射吸收紫外线和红外线但对可见光透明的涂层、使其内表面具有憎水性并充装着色工质和保持负压。不用深色窗帘17，用循环泵将着色工质布置在壳体3内部表面各处来实现遮光和光热转换。这样可在遮光吸热和透明这两种状态之间快速切换而不牵涉大面积吸收体器件的移动。

还可以采用由一层其内表面带有全面贯通的流体通道的透明薄片与建筑物外立面玻璃或窗户玻璃粘结制造的换热装置壳体，壳体内充装着色工质和保持负压，再采用循环泵将着色工质布置在壳体内表面的各处来实现遮光吸热和向外界传递热量。

图5、6中，具有U型壳体的直流式真空薄壁换热器20通过输入驳管21和输出驳管22与负压源及循环传热媒体连通。

图7中，U型换热器20通过一个地板口子23嵌入地板24与地面25之间的狭小空间内。U型换热器20下面衬有隔热材料26。

图5、6和图7两实施例由于输入输出接口布置在一端，适合对既有地板的地暖改造。

Claims (9)

1.带负压源的真空薄壁换热装置，包括强迫循环和两相流换热装置，由薄壁壳体、传热工质和负压源组成；壳体上含有循环流道；壳体内部可嵌入管状换热界面包括嵌入式热管热端和冷端与外界换热；负压源使壳体内部形成真空负压以抵消传热工质对壳体的压力但尽可能保留传热工质；负压源包括真空泵或垂吸水管；为保持负压条件下壳体内部畅通可在壳体内表面设置全面贯通的流体通道、设置均匀密集分布的泡状物和相抵部分或者在壳体两内表面之间设置衬垫物，其特征在于壳体内部与负压源连通。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于壳体两内表面之间含有单点面积≤1平方厘米的相抵部分。

3.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于壳体通过垂吸水管与一个被压缩的密封弹性膨胀罐连接；弹性膨胀罐的位置低于壳体底部。

4.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于壳体从上面通过一个不凝气体收集罐与上位阀门连接。

5.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于含有可卷曲真空薄壁换热器和深色窗帘，可卷曲换热器两表面和深色窗帘内表面的边缘处均带有闭合平滑的贴合线；可卷曲换热器和深色窗帘贴合组成的有缝封闭空间与负压源连通。

6.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于含有采用透明塑料薄片壳体的可卷曲真空薄壁换热器。

7.根据权利要求5所述的换热装置，其特征在于可卷曲换热器两层壳体材料的边界通过可拉伸材料连接。

8.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于含有采用一层其内表面带有全面贯通的流体通道的透明薄片与建筑物外立面玻璃或窗户玻璃粘结制造的换热装置壳体。

9.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于含有U型壳体的直流式换热器。

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