CN211503794U - 一种热管式高效换热器、换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开是关于一种热管式高效换热器、换热装置，涉及热交换技术领域，该热管式高效换热器还包括换热组件，所述换热组件包括：外壳，所述外壳的上端与上循环冷水管相连通，其下端与下循环冷水管相连接；安装件，所述安装件设置于外壳的内部；至少一组热管，至少一组所述热管固定于安装件上；至少一个进水管，至少一个所述进水管的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳；至少一个出水管，至少一个所述出水管的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳。本公开技术方案，无需将循环水导出，可在不改变循环水流经路径的前提下实现高效换热。

Description

一种热管式高效换热器、换热装置

技术领域

本实用新型公开涉及换热技术领域，尤其涉及热管式高效换热器、换热装置。

背景技术

近年来以地源热泵和空气源热泵为代表的低能级热能利用越来越普遍。节省了大量能源。在此种能级的热量传递中，由于温度低、温差小，换热是在液-液之间，换热效率普遍偏低。只能用扩大换热面积的手段来弥补。而此法同时带来了热量损失大的弊端。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型公开实施例提供了热管式高效换热器、换热装置。所述技术方案如下：

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种热管式高效换热器，上循环冷水管以及下循环冷却管，该热管式高效换热器还包括换热组件，所述换热组件包括：

外壳，所述外壳的上端与上循环冷水管相连通，其下端与下循环冷水管相连接；

安装件，所述安装件设置于外壳的内部；

至少一组热管，至少一组所述热管固定于安装件上；

至少一个进水管，至少一个所述进水管的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳；

至少一个出水管，至少一个所述出水管的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳。

在一个实施例中，所述外壳包括扩径管以及与扩径管相连接的外管，其中，所述扩径管的窄口端与上循环冷水管的出水端相连通，所述扩径管的宽口端与下循环冷水管的进水端相连接。

在一个实施例中，所述安装件包括设置于外管内的内壁管、设置于内壁管内的隔板以及设置于内壁管下端的托板，所述内壁管的管壁、隔板以及托板围成封闭的加热区。

在一个实施例中，至少一组所述热管的下端分别贯穿隔板的表面且伸入加热区的内部。

在一个实施例中，所述隔板为平面板状结构或者圆弧形槽状结构。

在一个实施例中，所述进水管的一端与安装件的内壁管的加热区的内部相连通，其另一端伸出外壳；所述出水管的一端与内壁管的加热区的内部相连通，其另一端伸出外壳。

在一个实施例中，每组热管为矩形或者环形排列，其中，矩形排列的每组热管同对角线交点设置；环形排列的每组热管同圆心设置。

在一个实施例中所述外管和内壁管同轴设置，所述外管和内壁管之间形成用于引流冷却水的环形导流区。

在一个实施例中，所述环形导流区内设有用于限流的环形板，所述环形板的表面形成以环形板轴线上一点为圆心等角度设置的导水孔。

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种换热装置，该换热装置的内部安装根据上述的热管式高效换热器。

本实用新型公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

针对地源热泵和空气源热泵等低能级系统换热的用途，其特点是用紧凑的结构在管道上完成换热，尤其涉及一种管束式热管，无需将循环水导出，可在不改变循环水流经路径的前提下实现高效换热。节省空间，节省能源消耗，提高换热效率15-24倍。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本实用新型所述一种热管式高效换热器实施例一的第一安装爆炸图；

图2是本实用新型所述一种热管式高效换热器实施例一的第二安装爆炸图；

图3是本实用新型所述外壳套装内壁管的剖视图；

图4是本实用新型所述一种热管式高效换热器实施例二的第一安装爆炸图；

图5是本实用新型所述一种热管式高效换热器实施例二的第二安装爆炸图；

图6是本实用新型所述一种热管式高效换热器实施例三的第一安装爆炸图；

图7是本实用新型所述一种热管式高效换热器实施例三的第二安装爆炸图；

附图标记：

101、上循环冷水管 102、下循环冷水管 201、热管

202、进水管 203、出水管 301、扩径管

302、外管 401、内壁管 402、隔板

403、托板 404、安装孔 5、环形导流区

601、环形板 602、导水孔

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本实用新型公开实施例所提供的技术方案涉及热管式高效换热器，尤其涉及热交换技术领域。在相关技术中，年来以地源热泵和空气源热泵为代表的低能级热能利用越来越普遍。节省了大量能源。在此种能级的热量传递中，由于温度低、温差小，换热是在液-液之间，换热效率普遍偏低。只能用扩大换热面积的手段来弥补。而此法同时带来了热量损失大的弊端。基于此，本公开技术方案所提供的热管式高效换热器，无需将循环水导出，可在不改变循环水流经路径的前提下实现高效换热。节省空间，节省能源消耗，提高换热效率15-24倍。

实施例一：

图1示例性示出了本实用新型公开技术方案所提供的热管式高效换热器的爆炸图。根据图1至图3可知，该热管201式高效换热器还包括换热组件，所述换热组件包括：外壳，所述外壳的上端与上循环冷水管101相连通，其下端与下循环冷水管102相连接；安装件，所述安装件设置于外壳的内部；至少一组热管201，至少一组所述热管201固定于安装件上；至少一个进水管202，至少一个所述进水管202的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳；至少一个出水管203，至少一个所述出水管203的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳，需要进一步指出的是，安装件可以是一体成型，也可以是独立出模后焊接形成整体结构，安装件通过进水管202和出水管203固定与外管302的相对位置，热管201包括管壳、吸液芯和端盖。热管201内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管201 一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管201一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管201两端温度相等(此时蒸汽热扩散停止)。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来在加热热管201的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管201的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。当加热段在下，冷却段在上，热管201呈竖直放置时，工作液体的回流靠重力足可满足，无须毛细结构的管芯，这种不具有多孔体管芯的热管201被称为热虹吸管。

进一步，所述外壳包括扩径管301以及与扩径管301相连接的外管302，其中，所述扩径管301的窄口端与上循环冷水管101的出水端相连通，所述扩径管301的宽口端与下循环冷水管102的进水端相连接，需要进一步指出的是，扩径管301管接头二端的口径不是相等的，它广泛用于输水管的连接，特别是高层房屋的垂直排水管道，可以根据从上到下排水量的增加，管道可以分段利用扩径管301接头相应连接输水管扩大管径，不必考虑上循环冷水管101的管径是否与安装件的内壁管401的半径匹配(大于或小于上循环冷水管101的半径均可)，利用定制的扩径管301的管接头去对接上循环冷水管101，这样可以节约管材，降低给排水工程造价。

进一步，所述安装件包括设置于外管302内的内壁管401、设置于内壁管401内的隔板402以及设置于内壁管401下端的托板403，所述内壁管401 的管壁、隔板402以及托板403围成封闭的加热区，需要进一步指出的是，利用进水管202向加热区内输送热水，根据热交换原理，将热管201内的水加热至沸腾由液态水相变成蒸汽。

优选的，至少一组所述热管201的下端分别贯穿隔板402的表面且伸入加热区的内部，需要进一步指出的是，隔板402的表面形成用于插装热管 201的安装孔404。

优选的，所述隔板402为平面板状结构，需要进一步指出的是，隔板 402为圆形平面板状结构，内壁管的上端口所在平面的高度高于圆形平面板状结构所在平面的高度，可以将冷却水存在圆形平面板状结构与内壁管围成的区域内停留一定时间，充分与热管201管内的低温蒸汽进行热交换，加强热交换效果。

示例中，所述进水管202的一端与安装件的内壁管401的加热区的内部相连通，其另一端伸出外壳；所述出水管203的一端与内壁管401的加热区的内部相连通，其另一端伸出外壳，需要进一步指出的是，热管201的下端伸入加热区内，直至热管201插入其长度的1/3停止，热管201与隔板402 的连接处焊牢无漏水。

优选的，每组热管201为矩形或者环形排列，其中，矩形排列的每组热管201同对角线交点设置；环形排列的每组热管201同圆心设置，需要进一步指出的是，矩形或者环形排列的热管201的2/3的管比接触从上循环冷水管101进入的冷水，对冷水进行加热。

示例中，所述外管302和内壁管401同轴设置，所述外管302和内壁管 401之间形成用于引流冷却水的环形导流区5，需要进一步指出的是，较小下循环冷水管102的出水量，使冷却水与热管201之间的接触交换时间加长，可以安装该环形导流件或者直接拆下，根据冷却的实际目的和规划效率进行灵活拆装。

实施例二，如图4至图5所示：

在本技术方案中，所述隔板402为圆弧形槽状结构，需要进一步指出的是，与圆弧形槽状结构匹配的热管的长度随其圆弧凹陷的弧度减小，保证所有的热管与圆弧形槽状结构的焊接位置均为热管的1/3处，隔板402为上端口开为圆形的半球形槽状结构，半球形槽状结构可以将冷却水存在半球形槽状结构内，充分与热管201管内的低温蒸汽进行热交换，加强热交换效果。

实施例三，如图6至图7所示：

本技术方案中，所述环形导流区5内设有用于限流的环形板601，所述环形板601的表面形成以环形板轴线上一点为圆心等角度设置的导水孔 602，需要进一步指出的是，该导水孔使水流速度均匀。

实施例四：

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种换热装置，该换热装置的内部安装根据上述的热管式高效换热器。

所述上循环冷水管101和下循环冷水管102为直接将循环水导入地下，它与换热组件的外壳的扩径管301连接；所述内壁管401与外壳为同心圆柱形，且两者四周有均匀的环状空间，内壁管401径向下1/3处有所述的隔板 402，其上装有热管201若干，并与热管201于1/3处焊牢无漏水；所述托板 403与内壁管401下沿焊牢，所述内壁管401的管壁、隔板402以及托板403 围成封闭的加热区；所述进水口在加热区的一侧与其内相通，使换热的热水由此处流入次加热区的热管201下部；所述出水管，与所述加热区的另一侧连通，使热水换热后由此处流出，实现供热水侧的循环；所述热管201 的上半部则处于内壁管401的上半部，其高度与内壁管401同高，使循环冷水由上直接流入此开放空间，使热管201中上半部的低温蒸汽迅速且充分的与之完成热交换后相变为液体，流到下半部去加热，受热相变低温蒸汽后上升到上半部再进行热交换形成循环；当其水满时，得到热管201加热的循环水溢流到内壁管401与外壳之间的环形导流区5并向下流入地下，完成冷循环水的换热循环。

本装置采用热管管束排列的结构，使热交换在液、汽二相间进行，从而大大提高了换热效率，也大大缩减了换热器的体积。可使换热器直接安装在适合的循环水管路上，无需用管道导出，即简化了结构，又减少了多余的热量损失。从理论上计算可知，热管201的管内绝对压力达到0.03MPA 时，可提高换热效率8.1倍，热管201的管内绝对压力达到0.003MPA时，可提高换热效率24.3倍。由此可见，用热管结构，只用1/24的换热面积即可达到同样的换热效果。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种热管式高效换热器，上循环冷水管以及下循环冷却管，其特征在于，该热管式高效换热器还包括换热组件，所述换热组件包括：

外壳，所述外壳的上端与上循环冷水管相连通，其下端与下循环冷水管相连接；

安装件，所述安装件设置于外壳的内部；

至少一组热管，至少一组所述热管固定于安装件上；

至少一个进水管，至少一个所述进水管的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳；

至少一个出水管，至少一个所述出水管的一端与安装件的内部相连通，其另一端伸出外壳。

2.根据权利要求1所述的热管式高效换热器，其特征在于，所述外壳包括扩径管以及与扩径管相连接的外管，其中，所述扩径管的窄口端与上循环冷水管的出水端相连通，所述扩径管的宽口端与下循环冷水管的进水端相连接。

3.根据权利要求2所述的热管式高效换热器，其特征在于，所述安装件包括设置于外管内的内壁管、设置于内壁管内的隔板以及设置于内壁管下端的托板，所述内壁管的管壁、隔板以及托板围成封闭的加热区。

4.根据权利要求3所述的热管式高效换热器，其特征在于，至少一组所述热管的下端分别贯穿隔板的表面且伸入加热区的内部。

5.根据权利要求3或4所述的热管式高效换热器，其特征在于，所述隔板为平面板状结构或者圆弧形槽状结构。

6.根据权利要求3所述的热管式高效换热器，其特征在于，所述进水管的一端与安装件的内壁管的加热区的内部相连通，其另一端伸出外壳；所述出水管的一端与内壁管的加热区的内部相连通，其另一端伸出外壳。

7.根据权利要求1-4或6任一所述的热管式高效换热器，其特征在于，每组热管为矩形或者环形排列，其中，矩形排列的每组热管同对角线交点设置；环形排列的每组热管同圆心设置。

8.根据权利要求3所述的热管式高效换热器，其特征在于，所述外管和内壁管同轴设置，所述外管和内壁管之间形成用于引流冷却水的环形导流区。

9.根据权利要求8所述的热管式高效换热器，其特征在于，所述环形导流区内设有用于限流的环形板，所述环形板的表面形成以环形板轴线上一点为圆心等角度设置的导水孔。

10.一种换热装置，其特征在于，该换热装置的内部安装根据1-9任一所述的热管式高效换热器。

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