CN204478893U - 一种热管换热器 - Google Patents

Abstract

热管换热器，包括供热管或供热平面、平板热管和烟囱效应散热器，平板热管的第一端连接或接触供热管或供热平面，平板热管的第二端连接烟囱效应散热器。烟囱效应散热器结构是由铝板或铝箔制备成一个以上竖直的或斜上方的通风通道，每个通风通道的高度是直径的5倍以上。本实用新型具有更好的传热能力且耐蚀能力极强。换热器通过超导热管，将铜铝复合管中输送的热量汲取出并快速散发，换热器内铜铝复合结构加大了吸热能力，它和装有超导平板毛细热管，以及高效增强对流的散热片组来形成散热器。

Description

一种热管换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，尤其是具体热管作为散热元件的换热器或散热器。

背景技术

现有技术已经公开了热管换热器的结构，如CN202195535U一种超导热管换热器，是基于超导传热介质为传热载体制作建筑物取暖超导热管换热器，设有出水管(7)，上部设有超导热管(2)出口，隔板的底边固定在换热器内部底面，隔板的长边固定在换热器内壁上，隔板的上端留有过水空间，进水管(6)穿过隔板，换热器内装有超导热管(2)，超导热管上固定有一个以上超导热管翅片(3)，超导热管(2)的一端或两端设有连接卡槽，超导热管的延长链接是超导热管设有的连接卡槽(5)与另一根超导热管所设的连接卡槽相配合，通过卡子(9)将两根超导热管固定在一起构成。

201210446796公开了一种相变热传风幕散热器，主要包括暖气片组和风机组，暖气片组设置在一个暖气外罩中，风机组的出风口连接暖气外罩的底部，暖气外罩的上部设有热风出口。暖气片组的超导介质循环管连接一个超导介质腔，在超导介质腔中设有一个电加热棒。该散热器结构简单，重量轻，利用高于水1.5倍的汽化潜能的超导液，其受热气化产生高能物理变化，使散热器在几分钟内迅速升温，做到了随用随热。相变热传介质的热效率比传统水暖提高30％以上。

实用新型内容

本实用新型目的是，提出一种热管换热器，具有高效的热管散热元件，应用广泛，能够作为低温差热源及绝对温度的换热器，尤其是作为长江流域的冬季取暖热泵等热源的换热器。

本实用新型技术方案是：热管换热器，包括供热管或供热平面、平板热管和烟囱效应散热器，平板热管的第一端连接或接触供热管或供热平面，平板热管的第二端连接烟囱效应散热器。本实用新型包括由多个这种换热器单元所组成的产品。

烟囱效应散热器结构是由铝板或铝箔制备成一个以上竖直的或斜上方的通风通道，每个通风通道的高度是直径的5倍以上。

烟囱效应散热器的多个通风通道环绕或半环绕平板热管的第二端；通风通道横截面几何形状尤其是是半圆、圆、矩形或三角形。其它形状当然也不超出范围。

所述供热管采用铜芯铝壳的铜铝复合管，铜管内壁设有螺纹或内壁有齿状结构。

烟囱效应散热器通风通道具有两个层级，第一层级烟囱效应散热器通风通道的直径是第二层级烟囱效应散热器通风通道的直径五倍以上，第二层级烟囱效应散热器通风通道安装在第一层级烟囱效应散热器通风通道壁(包括内壁或外壁)。通风通道是上下开口的侧壁闭合的筒状。

第一层级烟囱效应散热器装在平板热管上或连接在二个平板热管之间；第一层级烟囱效应散热器内设有竖直通风通道的散热片，散热片安装成平行、放射或蜂窝形式布置。

平板热管的第一端连接或接触供热管时，供热管设有至少一个平面，与平板热管的平面面接触；供热管是圆管或半圆管时，平板热管第一端制备弯成成一圆弧形，用于与供热管外管壁面接触。供热管的横截面形状可以是X、Y等面体。

供热管的铝壳自身上制备插槽用于插入平板热管。因为供热管的横截面形状可以是圆或矩形等，它自身上制备一个、或一个以上插槽用于来插入固定平板热管。

供热管和平板热管传热构件，选用的平板热管尺寸范围是厚度5mm至36mm；宽度为10mm至200mm，高度为100mm至500mm。平板热管是毛细热管，烟囱效应散热器与平板热管第二端为一体化紧密粘贴，机械固接或焊接。

烟囱效应散热器，比翅片式自然散热片的散热系数高一倍以上。

理论表明，3平方厘米截面积的热管即可导出3KW功率的热量，如果平板热管的截面积足够，亦可采用一块平板热管制备换热器组件。

所述供热管采用铜芯铝壳的铜铝复合管，铜管内壁设有螺纹(正反螺纹交替)，或内壁有齿状结构，使得供热管内部的供热工质流动时产生紊流，使热交换时效果更好。铝壳上设有至少一个平面(如以翼片、翅片形式或槽形成的诸平面形式)与平板热管的(一端)平面面接触。

供热管即所述换热器取热管，即铜芯铝壳的铜铝复合结构通管，在铜管内壁设有螺纹(或正反螺纹交替)，或内壁有齿状结构，使得供热管内部的供热工质工作时产生紊流，达到更好的热交换效果。铝壳上设有至少一个平面，(如以翼片形式或槽的平面形式)与平板热管的底部平面面接触。

有别于CN201599863U，采用内置有螺纹或有齿柱状结构的铜管复合铝质(合金)，作为取暖器热源的供热管，可以是同心圆结构。烟囱效应散热片的工作过程是：当烟囱内热空气因密度小，便沿着这些烟囱自然上升，烟囱外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应是烟囱内外温差形成的热压及风压共同作用的结果， 而热压值与烟囱内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明，烟囱内温度越是高于室外温度，烟囱越高，烟囱效应也越明显，有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度可以达到为1-3m/s，已经达到类似风扇的强制对流散热的效果。

由于本实用新型采用的热管在具有温度差在30-40℃以内使用，具有升温快特点。最高热源在60℃甚至45℃以下的热水，这对于冬季长江流域以南区域的户式取暖是有益的。因而可以采用热泵作为热水源，虽然气温在零下(基于-15℃)，热泵工作制取热水能达到60℃左右，COP仍然也可以达到2以上，而通常暖气片要求70℃的水温，方能保证使用效果。低温热源的热能否被及时高效吸收，并快速传递和高效散发，是提效的关键。对长江流域及以南的冬季取暖，和热泵等热源的节能应用是十分有益。本实用新型也能直接用于太阳能电池板的散热。

本实用新型的有益效果：具有更好的传热能力且耐蚀能力极强。换热器通过超导热管，将铜铝复合管中输送的热量汲取出并快速散发，换热器内铜铝复合结构加大了吸热能力，它和装有超导平板毛细热管，以及高效增强对流的散热片组来形成散热器。应用广泛，如可用于光伏电池的散热；与现有技术相比，以超导传热介质为传热载体制作超导热管经测试导热系数是银的3万倍，热管的传热密度达到9兆瓦/m²。使用寿命长，解决了现有热水取暖的丢、跑、漏、淹等问题，供热用户从此不再担心因供热管线或散热器漏水。提高了供热效率和热用户的用热安全，降低了成本，提高了供热效率。

附图说明

图1是本实用新型平板热管安装结构示意图；

图2是本实用新型平板热管与烟囱效应散热器安装结构示意图；

图3是图2的横截面图；

图4是本实用新型两块平板热管的安装示意图；

图5平板热管与供热管端部的安装示意图；

图6是平板热管供热管横截面示意图；

图7是图4中两块平板热管的安装的横截面示意图；

图8是如图4中四块平板热管的安装的横截面示意图；

图9是两个如图4单元并联安装的示意图；

图10是图2的另一种横截面图。

图11是本实用新型两块或多块平板热管的安装若干烟囱效应散热器示意图；

图12是图11的横截面图；

图13是散热器组件示意图；

图14是本实用新型带翼形的供热管以及对应的热管安装示意图。

图15是本实用新型另一种组件结构示意图。

具体实施方式

如图所示，图1、图2中，包括供热管(或复合供热管)2、平板热管1，平板热管1从供热管2取热并至烟囱效应散热器3。

平板热管的第一端固定连接或热接触供热管2，可通过机械紧密接触(应该是面接触，降低热阻)或通过导热胶、焊接等方式固定，平板热管的第二端(在平板热管的上部整个平面，也可以延伸出第二端的高度)连接烟囱效应散热器3。平板热管内部的工质采用低沸点工质，如20度以下沸点。平板热管亦可采用毛细管型热管，这样可以保证非垂直的一定角度使用时亦有好的导热效果。

烟囱效应散热器3采用铝材薄板或铝箔(厚度可以在0.05-5mm，尤其是表面轧痕的铝箔，用于增加表面积)制备成竖直的若干均匀分布通风通道，每个通风通道的高度是直径的5倍以上。铝材薄板或铝箔还可以增大散热表面积。

图2、3中烟囱效应散热器环绕平板热管的第二端；也可或半环绕(三边环绕)平板热管的第二端；散热器可以是铝材薄板或铝箔折成矩形波或任何带弧形状的闭合的垂直通道，高度大于直径五倍以上。一般烟囱效应散热器的每个孔径大于8mm。高度在10cm以上。

所述供热管1采用铜芯铝壳(采用现有技术特制产品)的铜铝复合管，或特别制作的该形式的图14翼型复合管，铜管内壁设有螺纹(壁内可制备正反螺纹交替或内壁有齿状结构)，使得供热管内部的供热工质流动时，热交换时效果更好。

图4是两个平板热管单元安装在供热管上，烟囱效应散热器3跨联在两个平板热管单元成一个散热器组件。

图5中烟囱效应散热器与供热管的第一端连接或接触或焊接时，可以在平板热管第一端制备弯成成一圆弧形(近圆或半圆)，用于与供热管管壁面接触，降低热管的取热热阻。也可以两个平板热管第一端制备对称半圆后能够夹紧供热管。通过平板热管的曲面紧密粘贴或焊接，也可以取对称面结构包上另一平板热管，其固定方法包含机械夹件 固定。

用铝板制备的散热风筒，沿向轴向长度50～1500mm，形成波纹高度5～15mm。第二层级烟囱效应散热器(具有小孔径的散热孔)，可如贯穿蜂窝一般固定在风筒内。所有散热孔均是垂直角度安装为好。该散热器可以装在单个平板热管上或连接在二个热管之间。烟囱效应散热器平板热管，比翅片式自然散热片的散热系数高一倍以上。其它实施方式：制备烟囱效应换热器时采用铝结构的成型板，设有铝合金衬板，可以用导热胶粘结或焊接，在平板(毛细)热管上部，结合成高效散热器。用于形成安装时竖直向上的小通道的型材，其几何形状为连续锯齿，连续U型曲面，连续矩型和连续半圆等方式，其板厚度0.3～3mm,宽度与高度视换热器设计来确定。

供热管与平面热管接合面位于其竖立时的底部，其所用平面热管数量多为二个以上，在供热管上两个热管间隔的尺寸与其长度比值应在0.125到0.25。并且除连接两端的供热管外，取暧器取热导热至散热部位构成宽度大于10cm。

由上述方式构成的散热器，取热能力强，其吸热铜铝通道管形成的复合层处，无多大接触热阻，且利于形成一个温度差，让铝合金从铜管吸热并由平板毛细管，快速将温度送至有若干增强对流作用的小通道，在由一个个大的散热通道，以足够大的散热面，以及对流通道增强作用迅速散开来，形成一种行之有效的吸热、换热模式。

图6是具有插槽的供热管(此供热管尤其是铜铝复合管为好)横截面示意图；即供热管自身2-1上制备一插槽用于插入平板热管。在复合供热管构件上其铝外接处为两个垂直面，在连接面里侧有一定深度的槽，离边壁1mm到3mm，深度大于内置热管壁厚。槽长度沿轴向可以为贯穿供热管换热部位的长度。如果铜铝复合管的商品结构有多种：其外形可以制备成为X型、Y型截面的翅片——供热管构件，如图14所示，铜质内管构造等同于上面描述。则平板热管第一端可以制备一斜面与X型、Y型截面的翅片进行紧密接触，然后向垂直位置自然方式渐渐转向。由图14吸热散热铜铝复合管(也可以是这种原理的异型结构件)，有截面X型、Y型翼形翅片的铜铝复合结构件。这种换热结构结合的平板(毛细)热管，在其底部可以是平直的，带有一个自然平顺拐角的。也可以在铝外壳竖向边缘沿其轴向，开有一定深度的固定平面(毛细)热管的槽(图14中未画出)。垂直插入平板热管并固定。构件上的槽可以是单边，槽的位置应紧靠铜内管，离边壁1mm到5mm，该槽深度大于内置铜管直径。槽长度沿轴向可以为贯穿供热管外层铝壳的长度。和这种换热结构结合的平板(毛细)热管，在其底部可以是平直的。

设有铝衬板，可以与吸热换热管靠接，而大通道板则要离开取热、导热部位3cm以上，以保证其底部足够冷端气流补充。用铝板由图4所示焊有散热成型薄铝片，构成一个个封闭的增强换热对流的散热器，此散热器与平板热管上部结构紧密粘贴，固接或焊接。

图7-8中烟囱效应换热器，具有两个层级。第一层级烟囱效应散热器3-1的直径是第二层级烟囱效应散热器3-2的直径五倍以上，第二层级烟囱效应散热器安装在第一层级烟囱效应散热器壁。使整个散热面积增大。用铝板制备的散热风筒，沿向轴向长度50～1500mm，形成波纹高度5～15mm。第二层级烟囱效应散热器(具有小孔径的散热孔)，可如贯穿蜂窝一般固定在风筒内。所有散热孔均是垂直角度安装为好。该散热器可以装在单个平板热管上或连接在二个平板热管之间。烟囱效应散热器平板热管，比翅片式自然散热片的散热系数高一倍以上。因3平方厘米截面积的热管即可导出3KW功率的热量，亦可采用一块平板热管。

制备烟囱效应换热器时采用铝结构的成型板，设有铝衬板，可以用导热胶粘结或焊接或机械紧密接触、利用箍紧的方式等；在平板(毛细)热管上部，结合成高效散热器。用于形成安装时竖直向上的小通道的型材，其几何形状为连续锯齿，连续U型曲面，连续矩型和连续半圆等方式，其板厚度0.3～3mm,沿向轴向长度50～1500mm，形成波纹高度5～15mm。宽度与高度视换热器设计来确定。

图9中是两个如图4单元并联安装的示意图；可以使两个单元并联安装在供热管上，通过两个三通2-2进行接管。

由上述方式构成的散热器，取热能力强，其吸热铜铝通道管形成的复合层处，无多大接触热阻，且利于形成一个温度差，让铝合金从铜管吸热并由平板毛细管，快速将温度送至有若干增强对流作用的小通道，在由一个个大的散热通道，以足够大的散热面，以及对流通道增强作用迅速散开来，形成一种行之有效的吸热、换热模式。

烟囱效应散热器平板热管，比翅片式自然散热片的散热系数高一倍以上。因3平方厘米截面积的热管即可导出3KW功率的热量，亦可采用一块平板热管。

平板管可以是毛细热管，在离开取热、导热部位以上3cm以上处，由铝板或由图示焊有散热成型薄铝片构成一个个封闭的增强换热对流的散热器，此散热器与平板热管上部结构紧密粘贴，固接或焊接。

图10中是一至多块平板热管的四周环绕烟囱效应散热器的结构示意图。

所述供热管采用铜芯铝壳(采用现有技术制产品)的铜铝复合管，或特别制作的该形式的图14翼型复合管，铜管2-1内壁设有螺纹(壁内可制备正反螺纹交替或内壁有齿状结构)，使得供热管内部的供热工质流动时，热交换时效果更好。铜铝复合管的铝外壳2-2连接出翼形2-3，用于安装固接弯曲端部1-1的平板热管。弯曲端部与翼形的平面良好热接触，亦可铝铝焊接成一体化结构。

图11是本实用新型两块或多块平板热管的安装若干烟囱效应散热器示意图；图12是图11的横截面图。是图4的组件化产品，第一层级烟囱效应散热器3-1内部可以有竖直通道的散热片(如铝箔或专用大表面积的铝箔)3-2，可以平行、放射或蜂窝形式等方式布置。图11中设有一块斜板4，用于引导与扩散热气流。

图13的组件中，有多块平板热管，且第一层级烟囱效应散热器3-1内的第二层级烟囱效应散热器有多种结构，第二层级散热器可以是翅片状3-4。

其它实施试试：制备烟囱效应换热器时采用铝结构板，在平板(毛细)热管上部，可以用导热胶粘结或焊接成高效散热器。

图15是另一具有两个层级烟囱效应换热器结构示意图。第一层级烟囱效应散热器的直径是第二层级烟囱效应散热器的直径五倍以上，第二层级烟囱效应散热器安装在第一层级烟囱效应散热器壁。

由上述方式构成的散热器，取热能力强，其吸热通道与铜铝管形成的复合层处，无接触热阻，且形成一个温度差，利于铝合金吸热并通过平板毛细管，快速将温度送至有若干增强对流作用的小通道，以及由结构铝板，包括铝衬板与之整合，并形成一个个大的散热通道，将由平板毛细热管传来的热量，通过足够大的散热面，以及对流通道增强作用迅速散开来，形成一种行之有效的吸热、换热模式。

设有铝合金衬板，其上所需要部位焊接有散热型材，形成安装时竖直向上的小通道，厚度为0.5～3mm，宽度与高度视换热器设计来确定。

第一层级烟囱效应散热器，由铝合金制备的对流通道增强用构件板，其形成几何形状可以是半圆，矩型，铝齿形。在大通道形成区域内部侧，焊有通道型材，再由构件组成各自封闭柱形，低端与上端开口的一个或2个以上的扩散的大散热通道。

衬板底部可以与吸热换热管靠接，而大通道构成板则要离开该管50mm以上以保证其底部足够冷端气流补充。

所用平板热管可以是一个，也可以布设2个以上，两个热管间距是其距离与长度比 值，为0.125～0.25.尺寸范围：厚1～3.6mm,宽10～200mm,高100～500mm,其可以是导热胶粘接或焊接，也可用机械固结方式。以并联结合方式时，在其底部换器固定底架结构设计时，可考虑集水槽包裹连接管，也起了美观与结构增强。也可考虑集水功能，本申请可延伸到散冷换热的需要。

在散热器上端，每个组件的上方，可固定有一定角度或曲面的导热流罩板，两组散热单元间的结构件有烘干挂件作用。

本实用新型未详细描述均可参照现有技术。本实用新型实施例并非限定本实用新型范围，本实用新型的保护范围以权利要求为准。

Claims (10)

1.热管换热器，其特征是包括供热管或供热平面、平板热管和烟囱效应散热器，平板热管的第一端连接或接触供热管或供热平面，平板热管的第二端连接烟囱效应散热器。

2.根据权利要求1所述的热管换热器，其特征是烟囱效应散热器结构是由铝板或铝箔制备成一个以上竖直的或斜上方的通风通道，每个通风通道的高度是直径的5倍以上。

3.根据权利要求2所述的热管换热器，其特征是烟囱效应散热器的多个通风通道环绕或半环绕平板热管的第二端；通风通道横截面几何形状是半圆、圆、矩形或三角形。

4.根据权利要求2所述的热管换热器，其特征是所述供热管采用铜芯铝壳的铜铝复合管，铜管内壁设有螺纹或内壁有齿状结构。

5.根据权利要求2所述的热管换热器，其特征是烟囱效应散热器通风通道具有两个层级，第一层级烟囱效应散热器通风通道的直径是第二层级烟囱效应散热器通风通道的直径五倍以上，第二层级烟囱效应散热器通风通道安装在第一层级烟囱效应散热器通风通道壁。

6.根据权利要求5所述的热管换热器，其特征是第一层级烟囱效应散热器装在平板热管上或连接在二个平板热管之间；第一层级烟囱效应散热器内设有竖直通风通道的散热片，散热片安装成平行、放射或蜂窝形式布置。

7.根据权利要求2所述的热管换热器，其特征是平板热管的第一端连接或接触供热管时，供热管设有至少一个平面，与平板热管的平面面接触；供热管是圆管或半圆管时，平板热管第一端制备弯成成一圆弧形，用于与供热管外管壁面接触。

8.根据权利要求4所述的热管换热器，其特征供热管的铝壳自身上制备插槽用于插入平板热管。

9.根据权利要求2所述的热管换热器，其特征是供热管和平板热管传热构件，选用的平板热管尺寸范围是厚

度5mm至36mm；宽度为10mm至200mm，高度为100mm至500mm。

10.根据权利要求2-9之一所述的热管换热器，其特征是平板热管是毛细热管，烟囱效应散热器与平板热管第二端为一体化紧密粘贴，机械固接或焊接。