CN2653420Y - 一种用于分离式热管的蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于分离式热管的蒸发器，包括并联通道和金属板，并联通道沿竖直方向整体成形在金属板内部；金属板的顶部设有一成形为空腔的蒸汽集箱，与所述通道的上端口相连通；蒸汽集箱的顶盖上设有一蒸汽出口；金属板还包括一回流系统，该回流系统包括回流管和成形为空腔的液体集箱，液体集箱通过回流管与金属板的外部相连通，液体集箱与所述通道相连通。本实用新型还提供了一种对应于降膜蒸发的回流系统，液体集箱位于通道上端口的下方并靠近通道的上端口，液体集箱的上端口通过蒸汽集箱与通道的上端口相连通。本实用新型的蒸发器具有蒸发换热面积大、传热能力高、系统的启动和运行热惯性小、承压能力大等优点。

Description

一种用于分离式热管的蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种蒸发器，更具体地说，本实用新型涉及一种用于分离式热管的蒸发器。

背景技术

目前，已有的用于分离式热管的蒸发器结构不外乎有两种：

(1)并联金属管(带翅片或不带翅片)蒸发器。并联的金属管并联于上、下联箱间，形成蒸发器，参见文献[1]：V.Dube，Effect of Non Condensable Gases on ThePerformance of Loop Thermosyphon Heat Exchangers，D6，12^th Int.Heat Pipe Conference，Moscow，May 19-24，2002，Preprint Vol.2；文献[2]：庄骏，张红，热管技术及其工程应用，化学工业出版社，2000.6，189-190；文献[3]：靳明聪，陈远国，热管及热管换热器，重庆大学出版社，1986.8，179-185。这种结构只适于热源为流体，例如气体、液体或汽液双相，而热源以对流或辐射的方式加热蒸发器的情况。如果热源为固体，以导热的方式加热蒸发器，则蒸发器与受热面之间存在耦合问题，这种蒸发器就不适于采用。

(2)单蒸发腔蒸发器。这种蒸发器是一个金属盒，内设有一个腔体，内有液态工质。文献[4]：专利号：1247967，采用环流式热管传导散热的温差电致冷器；文献[5]：专利号123067，采用热管传导散热的温差电致冷器。当蒸发器工作时，靠近壁面处的工质不断蒸发，液体从蒸发器的底部回流，补充蒸发掉的液态工质，以实现工质的循环流动。如果热源在一定的面上，热源通过蒸发器的一固体壁面以导热方式加热蒸发器，由于蒸发器只有一个面与热源耦合，其接触面面积通常是一定的，则难以通过增加蒸发传热面积来提升传热能力，造成蒸发器的传热能力受到了较大的限制；另外，如果蒸发器内的压力较大，这种蒸发器在工作时受热面容易产生变形、翘曲，使热源和蒸发器间的热阻增大，传热恶化。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有的并联金属管蒸发器和单蒸发腔蒸发器的缺点和不足，并结合这两种蒸发器的结构特点；本实用新型的目的还在于在有限的蒸发器体积内尽可能增加蒸发器的传热面积；本实用新型的第三个目的是提供一种回流方式来实现降膜蒸发；从而提供一种用于分离式热管的蒸发器。

本实用新型的技术方案为：

一种用于分离式热管的蒸发器，包括并联金属通道9和金属板1，所述并联通道9沿竖直方向整体成形在金属板1内部；所述金属板1包括一受热面4；金属板1的顶部设有一成形为空腔的蒸汽集箱2，与通道9的上端口相连通；所述蒸汽集箱2的顶盖上设有一蒸汽出口；所述金属板1内还设有一回流系统，该回流系统包括回流管和成形为空腔的液体集箱，液体集箱通过回流管与金属板1的外部相连通，液体集箱与通道9相连通。

所述回流系统的液体集箱为第一液体集箱5，位于金属板1的底部，与所述通道9的下端口相连通；所述回流系统的回流管为横向的第一回流管7，第一液体集箱5通过第一回流管7与金属板1的外部相连通。回流的液体通过第一回流管7进入第一液体集箱5，从通道9的底端进入并受热蒸发。

所述回流系统的液体集箱为第二液体集箱8，位于通道9上端口的下方并靠近通道9的上端口；所述第二液体集箱8的上端口通过蒸汽集箱2与所述通道9的上端口相连通；所述回流系统的回流管为横向的第二回流管6，第二液体集箱8通过第二回流管6与金属板1的外部相连通。回流的液体通过第二回流管6进入第二液体集箱8，再流动到蒸汽集箱2，最后进入通道9，在从通道9的上端口向下流动的过程中受热蒸发，从而形成降膜蒸发。

所述回流系统的液体集箱包括第一液体集箱5和第二液体集箱8，所述回流系统的回流管包括横向的第一回流管7和第二回流管6；所述第一液体集箱5位于金属板1的底端，与所述通道9的下端口相连通，并通过第一回流管7与金属板1的外部相连通；所述第二液体集箱8位于所述通道9的上端口下方并靠近所述通道9的上端口，通过蒸汽集箱2与所述通道9的上端口相连通，并通过第二回流管6与金属板1的外部相连通。

所述蒸汽集箱2的底面3呈V形，形成一个液体分配器，所述通道9和第二液体集箱8的上端口分布在所述V形底面3上，所述并联通道9的上端口位于V形底面3的底端两侧。所述并联通道9的上端口位于同一水平面。

所述蒸汽集箱2的底面3成形为矩形槽、上梯形槽或下梯形槽，同样形成一个液体分配器。

所述通道9的横向截面为圆形或其它的规则多边形。所述通道9的横向截面为不规则形状。所述通道9为内壁面螺纹形槽管、内壁面矩形槽管、内壁面三角形槽管、内壁面梯形槽管或内壁面烧瓶形槽管。

本实用新型的优点在于：(1)通过蒸发器内部的簇排并联通道，使蒸发器的蒸发换热面积成倍或多倍地增加，从而相应地提高传热能力，解决高功率传输的问题；(2)由于本实用新型提供的降膜蒸发，可以节省蒸发器乃至整个分离式热管的工质的用量，这会使启动和运行的热惯性减小，改善系统的变工况特性，例如加热的条件改变时会使系统较快速地达到另一个平衡点，减少了接近平衡过程的时间；(3)可使产生蒸汽泡的壁面过热度降低，使蒸发器内的液体更容易汽化，从而改善换热工况；(4)由于本实用新型的蒸发器采用金属板整体成形，可使蒸发器乃至分离式热管在内部高压力下性能不会因受热面变形而降低，适用性扩大。

附图说明

图1是本实用新型的用于分离式热管的蒸发器的带部分剖面的正视图；

图2是本实用新型的用于分离式热管的蒸发器的俯视图，其中没有包括蒸汽集箱的顶盖；

图3是本实用新型的用于分离式热管的蒸发器的侧视剖面图；

图4是使用本实用新型的用于分离式热管的蒸发器的分离式热管的装置示意图；

图5是本实用新型的用于分离式热管的蒸发器的梯形凹槽通道的结构示意图。

图面说明：

金属板1          蒸汽集箱2       底面3           受热面4

第一液体集箱5    第二回流管6     第一回流管7     第二液体集箱8

通道9            第三连接管10    冷凝器11        梯形凹槽12

第二连接管13     第一连接管14

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示的蒸发器，整体上为一块金属板1，其正面为受热面4，在使用时受热面4与热源的固体壁面相靠，以传导的方式吸收热量。金属板1内开有多个竖直方向的并联直通道9，内部装有液态工质。这样当受热面4吸收热量时，热量迅速传导至金属板1的各个位置，使得直通道9内的液态工质吸热蒸发。因此蒸发器的蒸发换热面积可由金属板的一个耦合受热面4蒸发面扩大为所有通道9的柱面积总和。一般来说，蒸发器的蒸发换热面积随着通道9的数量的增加而增加，可以通过在金属板1内设置多排通道9来实现。本实施例中通道9的分布在图2中可以看得更清楚，所有通道9成两排排列，每一排等距离间隔有6个通道9。根据具体应用，通道9的数量和分布都是可以变化的。通道9的柱面是由受热面传导致热，为了提高蒸发器的工作效率，应当使用热传导率高的金属，同时考虑价格因素后，金属板1优选使用铜、铝等金属材料。

如图3所示，在金属板1的顶部设有蒸汽集箱2，与所有通道9的上端口连通。通道9中的液体工质吸热后成为蒸汽并向上运动至蒸汽集箱2，经蒸汽集箱2的顶盖的蒸汽出口(未示出)进入冷凝器11，冷凝器11的进口与蒸汽出口通过第三连接管10连接，这一点在图4中可看清楚。其中图4中的箭头 表示蒸汽流，

表示液体流。

参见图3和图4所示，蒸汽在冷凝器11中冷凝为液体重新返回蒸发器，本实施例的蒸发器提供了两种回流系统，相应地具有两种蒸发方式。

第一种回流系统包括第一液体集箱5和第一回流管7。第一液体集箱5位于金属板1的底部，与所有通道9的下端口相连通，并通过横向的第一回流管7与金属板1的外部相连通，在实际使用时，第一回流管7通过第一连接管14与冷凝器11的出口连接。进入冷凝器11的蒸汽冷凝为液体，经第一连接管14和第一回流管7后进入第一液体集箱5，由第一液体集箱5向通道9供给液体工质以便吸热蒸发，这就是通常蒸发器的蒸发方式。

第二种回流系统包括第二液体集箱8和第二回流管6。第二液体集箱8接近于通道9的上部，更具体地说，位于通道9上端口的下方并靠近通道9的上端口。第二液体集箱8的上端口和通道9的上端口同时与蒸汽集箱2相连通，这一点在图2中可以看得清楚，第二液体集箱8的上端口和通道9的上端口都位于蒸汽集箱2的底面上。第二液体集箱8通过横向的第二回流管6与金属板1的外部相连通，在实际使用时，第二回流管6通过第二连接管13与冷凝器11的出口连接。从冷凝器11回流的液体工质经第二连接管13和第二回流管6后进入第二液体集箱8。不断进入第二液体集箱8的液体工质最终流入蒸汽集箱2，并沿通道9的内壁面向下流动，液体工质在通道9的内壁面上吸热蒸发，形成降膜蒸发方式。

尽管在本实施例中同时采用了这两种回流方式，但是，根据具体应用，也可以只采用其中的一种。

蒸汽集箱2的底面3呈V形，形成一个液体分配器，通道9和第二液体集箱8的上端口分布所述V形底面上并位于V形底端的两侧。这样，从第二液体集箱8进入蒸汽集箱2的回流液体工质，首先沉积在V形底面的底部，并随着液面的升高而进入通道9。为了向通道9均匀分配液体工质，所有通道9的上端口优选位于同一水平面上。

本领域的一般技术人员可以很容易地将蒸汽集箱2的底面设计为其它形状的液体分配器，例如将蒸汽集箱2的底面设计为矩形槽、上梯形槽或下梯形槽等。

为了制备的方便，通道9为圆筒形通道或其它横截面为规则多边形的的筒形通道。但是应当考虑，为了进一步增加蒸发器的受热面积，通道9还可以采用其它的结构，例如如图5所示的内壁面梯形槽管的横截面结构，通过在通道9的内壁面上设置梯形凹槽12来增加受热面积。通道9还可以采用如内壁面螺纹形槽管、内壁面三角形槽管、内壁面矩形槽管或内壁面烧瓶形槽管等结构。

Claims (10)

1、一种用于分离式热管的蒸发器，包括并联通道(9)和金属板(1)，其特征在于，所述并联通道(9)沿竖直方向整体成形在金属板(1)内部；所述金属板(1)包括一受热面(4)；金属板(1)的顶部设有一成形为空腔的蒸汽集箱(2)，与通道(9)的上端口相连通；所述蒸汽集箱(2)的顶盖上设有一蒸汽出口；所述金属板(1)内还设有一回流系统，该回流系统包括回流管和成形为空腔的液体集箱，液体集箱通过回流管与金属板(1)的外部相连通，液体集箱与通道(9)相连通。

2、根据权利要求1所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述回流系统的液体集箱为第一液体集箱(5)，位于金属板(1)的底部，与所述通道(9)的下端口相连通；所述回流系统的回流管为横向的第一回流管(7)，第一液体集箱(5)通过第一回流管(7)与金属板(1)的外部相连通。

3、根据权利要求1所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述回流系统的液体集箱为第二液体集箱(8)，位于通道(9)上端口的下方并靠近通道(9)的上端口；所述第二液体集箱(8)的上端口通过蒸汽集箱(2)与所述通道(9)的上端口相连通；所述回流系统的回流管为横向的第二回流管(6)，第二液体集箱(8)通过第二回流管(6)与金属板(1)的外部相连通。

4、根据权利要求1所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述回流系统的液体集箱包括第一液体集箱(5)和第二液体集箱(8)，所述回流系统的回流管包括横向的第一回流管(7)和第二回流管(6)；所述第一液体集箱(5)位于金属板(1)的底端，与所述通道(9)的下端口相连通，并通过第一回流管(7)与金属板(1)的外部相连通；所述第二液体集箱(8)位于所述通道(9)的上端口下方并靠近所述通道(9)的上端口，通过蒸汽集箱(2)与所述通道(9)的上端口相连通，并通过第二回流管(6)与金属板(1)的外部相连通。

5、根据权利要求3或4所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述蒸汽集箱(2)的底面(3)呈V形，所述通道(9)和第二液体集箱(8)的上端口分布在所述V形底面(3)上，所述通道(9)的上端口位于V形底面(3)的底端两侧。

6、根据权利要求5所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述并联通道(9)的上端口位于同一水平面。

7、根据权利要求3或4所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述蒸汽集箱(2)的底面(3)成形为矩形槽、上梯形槽或下梯形槽。

8、根据权利要求1所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述通道(9)的横向截面为圆形或其它的规则多边形。

9、根据权利要求1所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述通道(9)的横向截面为不规则形状。

10、根据权利要求9所述的用于分离式热管的蒸发器，其特征在于，所述通道(9)为内壁面螺纹形槽管、内壁面矩形槽管、内壁面三角形槽管、内壁面梯形槽管或内壁面烧瓶形槽管。

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