CN2888396Y - 常压热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种常压热管，包括设置有蒸发段和冷凝段的管体，管体蒸发段为一端封闭结构，管体冷凝段上设置有排出蒸汽的排汽孔。所述排汽孔设置在管体冷凝段的侧壁上，连接一伸向冷凝段端部的排汽管，管体冷凝段的侧壁上设置有文丘里阀和进液孔，所述进液孔贯穿所述文丘里阀和管体的侧壁。本实用新型在热交换过程中一直处于常压下，运行中不可能出现爆管情况，同时，本实用新型的换热启动温度为介质的常压沸点，比现有的真空或封闭热管在相同条件下的启动温度高，阻碍了管外废气中的酸气凝结，改善了热管的工作环境，提高了本实用新型的使用寿命。本实用新型结构简单，管壁薄，制造成本低，选用材料范围广，有利于大范围使用推广。

Description

常压热管

技术领域

本实用新型涉及一种热交换装置，特别是一种常压热管。

背景技术

真空热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点，目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利用的热交换装置。

由于热管的应用领域较广，使用环境复杂，现有技术的真空热管在实际使用中存在如下技术缺陷：

(1)当外部热源温度变化梯度较大时，真空热管因换热不及时使其管壳内的压力急剧升高，导致爆管；

(2)真空热管热交换启动温度较低，当选用水为工质，一般在60℃～70℃时其内工质就开始蒸发，而在该温度范围内，废气中酸性气体易在热管外表面凝结形成酸，腐蚀热管，使热管的使用寿命缩短；

(3)真空热管的全封闭真空结构对材料和壁厚要求均较高，生产工艺复杂，制造成本高，不利于进一步的使用推广。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种常压热管，有效地解决现有技术真空热管易爆管、热交换启动温度低和成本高等技术缺陷。

本实用新型进一步的目的是提供一种常压热管，有效避免干烧、灌满等影响热交换效率的不良现象，同时可以实现冷却区内冷却液体有序、快速的强迫流动，最大限度地提高本实用新型的整体换热性能。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种常压热管，包括设置有蒸发段和冷凝段的管体，其特征在于，所述管体蒸发段为一端封闭结构，所述管体冷凝段上设置有排出蒸汽的排汽孔。

优选地，所述排汽孔上设置一单向排汽阀，所述管体冷凝段的侧壁上设置有文丘里阀和进液孔，所述进液孔贯穿所述文丘里阀和管体的侧壁。

优选地，所述排汽孔上设置一单向排汽阀，所述管体冷凝段的侧壁上设置有进液孔，所述进液孔连接一伸向所述蒸发段端部的进液管，所述进液管的端部设置一温控阀，所述温控阀还连接一设置在所述管体蒸发段侧壁上的温度传感器。

优选地，所述排汽孔设置在所述管体冷凝段的侧壁上，所述排汽孔连接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管体冷凝段的侧壁上设置有文丘里阀和进液孔，所述进液孔贯穿所述文丘里阀和管体的侧壁。

优选地，所述排汽孔设置在所述管体冷凝段的侧壁上，所述排汽孔连接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管体冷凝段的侧壁上设置有进液孔，所述进液孔连接一伸向所述蒸发段端部的进液管，所述进液管的端部设置一温控阀，所述温控阀还连接一设置在所述管体侧壁上的温度传感器。

在上述技术方案中，所述管体的内表面还设置有毛细润湿网，所述管体为金属制品。

本实用新型提出了一种常压热管，在热交换过程中，其内腔一直处于常压下，运行中不可能出现爆管情况。同时，本实用新型的换热启动温度为工质沸点，在此温度范围进行热交换时，管外废气中的酸气凝结现象得以降低，改善了热管的工作环境，提高了本实用新型的使用寿命。进一步地，本实用新型结构简单，制造成本低，所用材料选择范围广，管壁薄，有利于大范围使用推广。

在优选技术方案中，本实用新型可以通过设置文丘里阀使本实用新型常压热管内的液体保持基本不变，有效避免了干烧、灌满等影响热交换效率的不良现象。本实用新型也可以通过设置进液管和温控阀的组合结构达到相同的技术效果。

在优选技术方案中，本实用新型通过将排汽孔设置在侧壁上，高速排出的蒸汽促进冷却液体流动，提高了本实用新型常压热管的热交换效率。当数量较多的本实用新型常压热管组成热管换热器时，通过特殊设计的排汽孔方向，可以实现冷却区内冷却液体有序、快速的强迫流动，最大限度地提高热管换热器的整体性能。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型常压热管的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的结构示意图；

图3为图2中A向示意图；

图4为图2中B向示意图；

图5为本实用新型实施例二的结构示意图；

图6为本实用新型实施例三的结构示意图；

图7为本实用新型实施例四的结构示意图。

附图标记说明：

1-管体；             11-蒸发段；          12-冷凝段；

2-排汽孔；           3-单向排汽阀；       4-文丘里阀；

5-进液孔；           6-进液管；           7-温控阀；

8-温度传感器；       9-排汽管；           13-翅片；

14-毛细润湿网；      100-热源区；         200-冷却区。

具体实施方式

图1为本实用新型常压热管的结构示意图。如图1所示，常压热管的主体结构为一管体1，置于热源区100和冷却区200中，管体1与热源区100接触的部分为蒸发段11，管体1与冷却区200接触的部分为冷凝段12，蒸发段11的一端为封闭结构，冷凝段12的一端设置一排汽孔2，用于将管体腔内的蒸汽排出。本实用新型常压热管的工作原理为：冷却区200的冷却液体通过排汽孔2进入管体1，热源区100对管体1加热使蒸发段11的液体至沸点时，液体蒸发，吸收热量；蒸汽在压差作用下从蒸发段11运动到冷凝段12，并在冷凝段12的内壁表面冷凝成液体，放出热量并沿管体1的内壁流回蒸发段11，多余的蒸汽通过排汽孔2排出，进入冷却区200；当管体蒸发段11的液体减少到一定程度时，冷却区200的冷却液体再次通过排汽孔2进入管体1，如此循环往复，实现本实用新型的换热循环。为提高本实用新型常压热管的热交换效率，管体1的外表面可以设置翅片13，内部可以设置毛细润湿网14以增强润湿效果，管体1可以采用不锈钢等金属制品。如图1所示，毛细润湿网14设置在管体1内紧贴内壁位置，形成一贯通蒸发段11和冷凝段12的网状筒体。在换热过程中，冷凝段12处于汽液两相状态，蒸汽在冷凝段12的内壁表面冷凝成液体后，通过毛细现象液体被毛细润湿网14输送回蒸发段11。

从上述技术方案可以看出，本实用新型常压热管虽然也是通过管体1内液体蒸发和冷凝的相变实现热交换，将热源区100的热量传递给冷却区200，但无论热源区100温度有多高，温度梯度变化有多大，本实用新型的管体内腔一直处于常压下，因此其运行中不可能出现爆管情况。同时，由于本实用新型常压热管的换热启动温度为沸点，若采用水为工质大约在100℃，在此温度范围进行热交换时，管外废气中的酸气凝结减轻，因此减少腐蚀，改善了热管的工作环境，因此提高了本实用新型的使用寿命。进一步地，本实用新型结构简单，制造成本低，所用材料选择范围广，管壁薄，有利于大范围使用推广。

在本实用新型上述技术方案基础上，本实用新型常压热管可以有多种优选技术方案，进一步发挥了本实用新型的技术效果。下面通过具体实施例进行详细说明。

实施例一

图2为本实用新型实施例一的结构示意图。在图1所示技术方案基础上，排汽孔2上设置一单向排汽阀3，单向排汽阀3可以为简单的单向球阀结构，一方面阻止冷却区200的液体进入管体1，另一方面保证管体1内的蒸汽能通过推动小球从单向排汽阀3排出，如图3所示。管体冷凝段12的侧壁上还设置有文丘里阀4，文丘里阀4上设置有进液孔5，进液孔5贯穿文丘里阀4和管体1的侧壁，进液孔5优选为3个，均布在侧壁上。在图2所示技术方案中，文丘里阀4设置在管体冷凝段12靠近管体蒸发段11的侧壁上，也可以说文丘里阀4设置在管体冷凝段12和管体蒸发段11的结合部处，但进液孔5设置在管体冷凝段12一侧。同时，管体蒸发段11和管体冷凝段12的内壁上还设置有毛细润湿网14，毛细润湿网14贯穿文丘里阀4并相互连接，但不与进液孔相通，如图4所示。上述优选结构可以最大限度地发挥蒸汽的引射作用，保证进液量，同时保证毛细润湿网14的连续导液作用。

本实施例常压热管的工作原理为：冷却区200的冷却液体通过进液孔5进入管体1；热源区100对管体1加热使蒸发段11的液体至沸点时，液体蒸发，吸收热量；蒸汽在冷凝段12的内壁冷凝为液体并放热，液体通过紧贴内壁的毛细润湿网贯穿文丘里阀与侧壁的间隙回流到蒸发段11补充蒸发的液体。多余的蒸汽通过单向排汽阀3排出管体1，进入冷却区200；蒸发段11的蒸汽流过文丘里阀4时，其流速加快，快速流动的蒸汽加快了通过进液孔5进入管体1的液体流速和流量；当文丘里阀4处的蒸汽流速越大，说明蒸发段11的蒸汽量越大，即蒸发段11的液体消耗量越大，而通过进液孔5进入管体1的液体量也越大；当文丘里阀4处的蒸汽流速减小时，说明蒸发段11的液体消耗量较小，而通过进液孔5进入管体1的液体量也相应较小，由此使蒸发段11的液体可基本保持在一定范围内。

本实施例上述技术方案通过设置文丘里阀使本实用新型常压热管内的液体保持基本不变，有效避免了干烧、灌满等影响热交换效率的不良现象。

实施例二

图5为本实用新型实施例二的结构示意图。在图1所示技术方案基础上，排汽孔2上设置一单向排汽阀3，管体冷凝段12的侧壁设置有进液孔5，进液孔5与进液管6的一端连接，进液管6的另一端伸向蒸发段11的端部，且连接一温控阀7，温控阀7还连接一温度传感器8，温度传感器8设置在管体蒸发段11的侧壁上。

本实施例常压热管的工作原理为：冷却区200的冷却液体通过进液孔5、进液管6和温控阀7进入管体1；热源区100对管体1加热使蒸发段11的液体至沸点时，液体蒸发，吸收热量；蒸汽在冷凝段12的内壁冷凝为液体并放出热量，液体通过紧贴内壁的毛细润湿网回流到蒸发段11补充蒸发的液体。多余的蒸汽通过单向排汽阀3排出管体1，进入冷却区200；温度传感器8实时感应蒸发段11的壁温，当温度传感器8感应的温度升高时，表明蒸发段11的液体消耗量大，温控阀7开启量加大，通过进液孔5、进液管6和温控阀7进入管体1的液体量则加大；当温度传感器8感应的温度降低时，表明蒸发段11的液体消耗量小，温控阀7开启量亦减小，控制进入管体1的液体量减小；由此使蒸发段11的液体可基本保持在一定范围内。

本实施例上述技术方案通过设置温控阀7和温度传感器8使本实用新型常压热管内的液体保持基本不变，有效避免了干烧、灌满等影响热交换效率的不良现象。

实施例三

图6为本实用新型实施例三的结构示意图。在图1所示技术方案基础上，排汽孔2设置在冷凝段12的侧壁上，排汽孔2与排汽管9的一端连接，排汽管9的另一端伸向冷凝段12的端部，该结构设计一方面通过水位差阻止冷却区200的液体进入管体1，另一方面对管体1内的蒸汽排出不会出现较大阻力。管体冷凝段12的侧壁设置有进液孔5，进液孔5与进液管6的一端连接，进液管6的另一端伸向蒸发段11的端部，且连接一温控阀7，温控阀7还连接一设置在管体蒸发段11侧壁上的温度传感器8。

本实施例常压热管的工作原理和技术效果与图5所示技术方案基本相同，其不同之处在于管体1内的蒸汽通过排汽管9、排汽孔2排出。由于本实施例将排汽孔2设置在侧壁上，高速排出的蒸汽将促进冷却液体的流动，提高了冷却区200的换热效果，进而提高了本实用新型常压热管的热交换效率。当数量较多的本实用新型常压热管组成热管换热器时，通过特殊设计的排汽孔2方向，完全可以实现冷却区200内冷却液体有序、快速的强迫流动，最大限度地提高热管换热器的整体性能。

实施例四

图7为本实用新型实施例四的结构示意图。在图1所示技术方案基础上，排汽孔2设置在冷凝段12的侧壁上，排汽孔2与排汽管9的一端连接，排汽管9的另一端伸向冷凝段12的端部。管体冷凝段12的侧壁上设置有文丘里阀4，文丘里阀4上设置有进液孔5，进液孔5贯穿文丘里阀4和管体1的侧壁。

本实施例常压热管结合了图2所示技术方案的文丘里阀4和图6所示技术方案的侧向排汽孔2和排汽管9，因此结合了二技术方案的技术效果，其工作原理不再赘述。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种常压热管，包括设置有蒸发段和冷凝段的管体，其特征在于，所述管体蒸发段一端封闭设置，所述管体冷凝段上设置有排出蒸汽的排汽孔。

2.如权利要求1所述的常压热管，其特征在于，所述排汽孔上设置一单向排汽阀，所述管体冷凝段的侧壁上设置有文丘里阀和进液孔，所述进液孔贯穿所述文丘里阀和管体的侧壁。

3.如权利要求1所述的常压热管，其特征在于，所述排汽孔上设置一单向排汽阀，所述管体冷凝段的侧壁上设置有进液孔，所述进液孔连接一伸向所述蒸发段端部的进液管，所述进液管的端部设置一温控阀，所述温控阀还连接一设置在所述管体蒸发段侧壁上的温度传感器。

4.如权利要求1所述的常压热管，其特征在于，所述排汽孔设置在所述管体冷凝段的侧壁上，所述排汽孔连接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管体冷凝段的侧壁上设置有文丘里阀和进液孔，所述进液孔贯穿所述文丘里阀和管体的侧壁。

5.如权利要求1所述的常压热管，其特征在于，所述排汽孔设置在所述管体冷凝段的侧壁上，所述排汽孔连接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管体冷凝段的侧壁上设置有进液孔，所述进液孔连接一伸向所述蒸发段端部的进液管，所述进液管的端部设置一温控阀，所述温控阀还连接一设置在所述管体蒸发段侧壁上的温度传感器。

6.如权利要求2或4所述的常压热管，其特征在于，所述文丘里阀设置在所述管体冷凝段靠近管体蒸发段的侧壁上。

7.如权利要求1、3或5所述的常压热管，其特征在于，所述管体的内表面还设置有改善工质润湿的毛细润湿网。

8.如权利要求2或4所述的常压热管，其特征在于，所述管体的内表面还设置有改善工质润湿的毛细润湿网，其中设置在蒸发段和冷凝段的毛细润湿网贯穿所述文丘里阀并相互连接。

9.如权利要求1～5任一所述的常压热管，其特征在于，所述管体为金属制品。

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