專利名稱：常壓熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱交換裝置，特別是一種常壓熱管。
背景技術(shù)：
真空熱管是一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管殼內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)。由熱管組成的熱管換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機(jī)械等行業(yè)中，作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的熱交換裝置。
由于熱管的應(yīng)用領(lǐng)域較廣，使用環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)的真空熱管在實(shí)際使用中存在如下技術(shù)缺陷(1)當(dāng)外部熱源溫度變化梯度較大時(shí)，真空熱管因換熱不及時(shí)使其管殼內(nèi)的壓力急劇升高，導(dǎo)致爆管；(2)真空熱管熱交換啟動(dòng)溫度較低，當(dāng)選用水為工質(zhì)，一般在60℃～70℃時(shí)其內(nèi)工質(zhì)就開始蒸發(fā)，而在該溫度范圍內(nèi)，廢氣中酸性氣體易在熱管外表面凝結(jié)形成酸，腐蝕熱管，使熱管的使用壽命縮短；(3)真空熱管的全封閉真空結(jié)構(gòu)對(duì)材料和壁厚要求均較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，制造成本高，不利于進(jìn)一步的使用推廣。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種常壓熱管，有效地解決現(xiàn)有技術(shù)真空熱管易爆管、熱交換啟動(dòng)溫度低和成本高等技術(shù)缺陷。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的目的是提供一種常壓熱管，有效避免干燒、灌滿等影響熱交換效率的不良現(xiàn)象，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)冷卻區(qū)內(nèi)冷卻液體有序、快速的強(qiáng)迫流動(dòng)，最大限度地提高本實(shí)用新型的整體換熱性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種常壓熱管，包括設(shè)置有蒸發(fā)段和冷凝段的管體，其特征在于，所述管體蒸發(fā)段為一端封閉結(jié)構(gòu)，所述管體冷凝段上設(shè)置有排出蒸汽的排汽孔。
優(yōu)選地，所述排汽孔上設(shè)置一單向排汽閥，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有文丘里閥和進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔貫穿所述文丘里閥和管體的側(cè)壁。
優(yōu)選地，所述排汽孔上設(shè)置一單向排汽閥，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔連接一伸向所述蒸發(fā)段端部的進(jìn)液管，所述進(jìn)液管的端部設(shè)置一溫控閥，所述溫控閥還連接一設(shè)置在所述管體蒸發(fā)段側(cè)壁上的溫度傳感器。
優(yōu)選地，所述排汽孔設(shè)置在所述管體冷凝段的側(cè)壁上，所述排汽孔連接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有文丘里閥和進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔貫穿所述文丘里閥和管體的側(cè)壁。
優(yōu)選地，所述排汽孔設(shè)置在所述管體冷凝段的側(cè)壁上，所述排汽孔連接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔連接一伸向所述蒸發(fā)段端部的進(jìn)液管，所述進(jìn)液管的端部設(shè)置一溫控閥，所述溫控閥還連接一設(shè)置在所述管體側(cè)壁上的溫度傳感器。
在上述技術(shù)方案中，所述管體的內(nèi)表面還設(shè)置有毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)，所述管體為金屬制品。
本實(shí)用新型提出了一種常壓熱管，在熱交換過程中，其內(nèi)腔一直處于常壓下，運(yùn)行中不可能出現(xiàn)爆管情況。同時(shí)，本實(shí)用新型的換熱啟動(dòng)溫度為工質(zhì)沸點(diǎn)，在此溫度范圍進(jìn)行熱交換時(shí)，管外廢氣中的酸氣凝結(jié)現(xiàn)象得以降低，改善了熱管的工作環(huán)境，提高了本實(shí)用新型的使用壽命。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，所用材料選擇范圍廣，管壁薄，有利于大范圍使用推廣。
在優(yōu)選技術(shù)方案中，本實(shí)用新型可以通過設(shè)置文丘里閥使本實(shí)用新型常壓熱管內(nèi)的液體保持基本不變，有效避免了干燒、灌滿等影響熱交換效率的不良現(xiàn)象。本實(shí)用新型也可以通過設(shè)置進(jìn)液管和溫控閥的組合結(jié)構(gòu)達(dá)到相同的技術(shù)效果。
在優(yōu)選技術(shù)方案中，本實(shí)用新型通過將排汽孔設(shè)置在側(cè)壁上，高速排出的蒸汽促進(jìn)冷卻液體流動(dòng)，提高了本實(shí)用新型常壓熱管的熱交換效率。當(dāng)數(shù)量較多的本實(shí)用新型常壓熱管組成熱管換熱器時(shí)，通過特殊設(shè)計(jì)的排汽孔方向，可以實(shí)現(xiàn)冷卻區(qū)內(nèi)冷卻液體有序、快速的強(qiáng)迫流動(dòng)，最大限度地提高熱管換熱器的整體性能。
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型常壓熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中A向示意圖；圖4為圖2中B向示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明1-管體； 11-蒸發(fā)段； 12-冷凝段；2-排汽孔； 3-單向排汽閥； 4-文丘里閥；5-進(jìn)液孔； 6-進(jìn)液管； 7-溫控閥；8-溫度傳感器； 9-排汽管； 13-翅片；14-毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)； 100-熱源區(qū)； 200-冷卻區(qū)。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型常壓熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，常壓熱管的主體結(jié)構(gòu)為一管體1，置于熱源區(qū)100和冷卻區(qū)200中，管體1與熱源區(qū)100接觸的部分為蒸發(fā)段11，管體1與冷卻區(qū)200接觸的部分為冷凝段12，蒸發(fā)段11的一端為封閉結(jié)構(gòu)，冷凝段12的一端設(shè)置一排汽孔2，用于將管體腔內(nèi)的蒸汽排出。本實(shí)用新型常壓熱管的工作原理為冷卻區(qū)200的冷卻液體通過排汽孔2進(jìn)入管體1，熱源區(qū)100對(duì)管體1加熱使蒸發(fā)段11的液體至沸點(diǎn)時(shí)，液體蒸發(fā)，吸收熱量；蒸汽在壓差作用下從蒸發(fā)段11運(yùn)動(dòng)到冷凝段12，并在冷凝段12的內(nèi)壁表面冷凝成液體，放出熱量并沿管體1的內(nèi)壁流回蒸發(fā)段11，多余的蒸汽通過排汽孔2排出，進(jìn)入冷卻區(qū)200；當(dāng)管體蒸發(fā)段11的液體減少到一定程度時(shí)，冷卻區(qū)200的冷卻液體再次通過排汽孔2進(jìn)入管體1，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的換熱循環(huán)。為提高本實(shí)用新型常壓熱管的熱交換效率，管體1的外表面可以設(shè)置翅片13，內(nèi)部可以設(shè)置毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)14以增強(qiáng)潤(rùn)濕效果，管體1可以采用不銹鋼等金屬制品。如圖1所示，毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)14設(shè)置在管體1內(nèi)緊貼內(nèi)壁位置，形成一貫通蒸發(fā)段11和冷凝段12的網(wǎng)狀筒體。在換熱過程中，冷凝段12處于汽液兩相狀態(tài)，蒸汽在冷凝段12的內(nèi)壁表面冷凝成液體后，通過毛細(xì)現(xiàn)象液體被毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)14輸送回蒸發(fā)段11。
從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型常壓熱管雖然也是通過管體1內(nèi)液體蒸發(fā)和冷凝的相變實(shí)現(xiàn)熱交換，將熱源區(qū)100的熱量傳遞給冷卻區(qū)200，但無論熱源區(qū)100溫度有多高，溫度梯度變化有多大，本實(shí)用新型的管體內(nèi)腔一直處于常壓下，因此其運(yùn)行中不可能出現(xiàn)爆管情況。同時(shí)，由于本實(shí)用新型常壓熱管的換熱啟動(dòng)溫度為沸點(diǎn)，若采用水為工質(zhì)大約在100℃，在此溫度范圍進(jìn)行熱交換時(shí)，管外廢氣中的酸氣凝結(jié)減輕，因此減少腐蝕，改善了熱管的工作環(huán)境，因此提高了本實(shí)用新型的使用壽命。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，所用材料選擇范圍廣，管壁薄，有利于大范圍使用推廣。
在本實(shí)用新型上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型常壓熱管可以有多種優(yōu)選技術(shù)方案，進(jìn)一步發(fā)揮了本實(shí)用新型的技術(shù)效果。下面通過具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例一圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示技術(shù)方案基礎(chǔ)上，排汽孔2上設(shè)置一單向排汽閥3，單向排汽閥3可以為簡(jiǎn)單的單向球閥結(jié)構(gòu)，一方面阻止冷卻區(qū)200的液體進(jìn)入管體1，另一方面保證管體1內(nèi)的蒸汽能通過推動(dòng)小球從單向排汽閥3排出，如圖3所示。管體冷凝段12的側(cè)壁上還設(shè)置有文丘里閥4，文丘里閥4上設(shè)置有進(jìn)液孔5，進(jìn)液孔5貫穿文丘里閥4和管體1的側(cè)壁，進(jìn)液孔5優(yōu)選為3個(gè)，均布在側(cè)壁上。在圖2所示技術(shù)方案中，文丘里閥4設(shè)置在管體冷凝段12靠近管體蒸發(fā)段11的側(cè)壁上，也可以說文丘里閥4設(shè)置在管體冷凝段12和管體蒸發(fā)段11的結(jié)合部處，但進(jìn)液孔5設(shè)置在管體冷凝段12一側(cè)。同時(shí)，管體蒸發(fā)段11和管體冷凝段12的內(nèi)壁上還設(shè)置有毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)14，毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)14貫穿文丘里閥4并相互連接，但不與進(jìn)液孔相通，如圖4所示。上述優(yōu)選結(jié)構(gòu)可以最大限度地發(fā)揮蒸汽的引射作用，保證進(jìn)液量，同時(shí)保證毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)14的連續(xù)導(dǎo)液作用。
本實(shí)施例常壓熱管的工作原理為冷卻區(qū)200的冷卻液體通過進(jìn)液孔5進(jìn)入管體1；熱源區(qū)100對(duì)管體1加熱使蒸發(fā)段11的液體至沸點(diǎn)時(shí)，液體蒸發(fā)，吸收熱量；蒸汽在冷凝段12的內(nèi)壁冷凝為液體并放熱，液體通過緊貼內(nèi)壁的毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)貫穿文丘里閥與側(cè)壁的間隙回流到蒸發(fā)段11補(bǔ)充蒸發(fā)的液體。多余的蒸汽通過單向排汽閥3排出管體1，進(jìn)入冷卻區(qū)200；蒸發(fā)段11的蒸汽流過文丘里閥4時(shí)，其流速加快，快速流動(dòng)的蒸汽加快了通過進(jìn)液孔5進(jìn)入管體1的液體流速和流量；當(dāng)文丘里閥4處的蒸汽流速越大，說明蒸發(fā)段11的蒸汽量越大，即蒸發(fā)段11的液體消耗量越大，而通過進(jìn)液孔5進(jìn)入管體1的液體量也越大；當(dāng)文丘里閥4處的蒸汽流速減小時(shí)，說明蒸發(fā)段11的液體消耗量較小，而通過進(jìn)液孔5進(jìn)入管體1的液體量也相應(yīng)較小，由此使蒸發(fā)段11的液體可基本保持在一定范圍內(nèi)。
本實(shí)施例上述技術(shù)方案通過設(shè)置文丘里閥使本實(shí)用新型常壓熱管內(nèi)的液體保持基本不變，有效避免了干燒、灌滿等影響熱交換效率的不良現(xiàn)象。
實(shí)施例二圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示技術(shù)方案基礎(chǔ)上，排汽孔2上設(shè)置一單向排汽閥3，管體冷凝段12的側(cè)壁設(shè)置有進(jìn)液孔5，進(jìn)液孔5與進(jìn)液管6的一端連接，進(jìn)液管6的另一端伸向蒸發(fā)段11的端部，且連接一溫控閥7，溫控閥7還連接一溫度傳感器8，溫度傳感器8設(shè)置在管體蒸發(fā)段11的側(cè)壁上。
本實(shí)施例常壓熱管的工作原理為冷卻區(qū)200的冷卻液體通過進(jìn)液孔5、進(jìn)液管6和溫控閥7進(jìn)入管體1；熱源區(qū)100對(duì)管體1加熱使蒸發(fā)段11的液體至沸點(diǎn)時(shí)，液體蒸發(fā)，吸收熱量；蒸汽在冷凝段12的內(nèi)壁冷凝為液體并放出熱量，液體通過緊貼內(nèi)壁的毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)回流到蒸發(fā)段11補(bǔ)充蒸發(fā)的液體。多余的蒸汽通過單向排汽閥3排出管體1，進(jìn)入冷卻區(qū)200；溫度傳感器8實(shí)時(shí)感應(yīng)蒸發(fā)段11的壁溫，當(dāng)溫度傳感器8感應(yīng)的溫度升高時(shí)，表明蒸發(fā)段11的液體消耗量大，溫控閥7開啟量加大，通過進(jìn)液孔5、進(jìn)液管6和溫控閥7進(jìn)入管體1的液體量則加大；當(dāng)溫度傳感器8感應(yīng)的溫度降低時(shí)，表明蒸發(fā)段11的液體消耗量小，溫控閥7開啟量亦減小，控制進(jìn)入管體1的液體量減??；由此使蒸發(fā)段11的液體可基本保持在一定范圍內(nèi)。
本實(shí)施例上述技術(shù)方案通過設(shè)置溫控閥7和溫度傳感器8使本實(shí)用新型常壓熱管內(nèi)的液體保持基本不變，有效避免了干燒、灌滿等影響熱交換效率的不良現(xiàn)象。
實(shí)施例三圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示技術(shù)方案基礎(chǔ)上，排汽孔2設(shè)置在冷凝段12的側(cè)壁上，排汽孔2與排汽管9的一端連接，排汽管9的另一端伸向冷凝段12的端部，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面通過水位差阻止冷卻區(qū)200的液體進(jìn)入管體1，另一方面對(duì)管體1內(nèi)的蒸汽排出不會(huì)出現(xiàn)較大阻力。管體冷凝段12的側(cè)壁設(shè)置有進(jìn)液孔5，進(jìn)液孔5與進(jìn)液管6的一端連接，進(jìn)液管6的另一端伸向蒸發(fā)段11的端部，且連接一溫控閥7，溫控閥7還連接一設(shè)置在管體蒸發(fā)段11側(cè)壁上的溫度傳感器8。
本實(shí)施例常壓熱管的工作原理和技術(shù)效果與圖5所示技術(shù)方案基本相同，其不同之處在于管體1內(nèi)的蒸汽通過排汽管9、排汽孔2排出。由于本實(shí)施例將排汽孔2設(shè)置在側(cè)壁上，高速排出的蒸汽將促進(jìn)冷卻液體的流動(dòng)，提高了冷卻區(qū)200的換熱效果，進(jìn)而提高了本實(shí)用新型常壓熱管的熱交換效率。當(dāng)數(shù)量較多的本實(shí)用新型常壓熱管組成熱管換熱器時(shí)，通過特殊設(shè)計(jì)的排汽孔2方向，完全可以實(shí)現(xiàn)冷卻區(qū)200內(nèi)冷卻液體有序、快速的強(qiáng)迫流動(dòng)，最大限度地提高熱管換熱器的整體性能。
實(shí)施例四圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示技術(shù)方案基礎(chǔ)上，排汽孔2設(shè)置在冷凝段12的側(cè)壁上，排汽孔2與排汽管9的一端連接，排汽管9的另一端伸向冷凝段12的端部。管體冷凝段12的側(cè)壁上設(shè)置有文丘里閥4，文丘里閥4上設(shè)置有進(jìn)液孔5，進(jìn)液孔5貫穿文丘里閥4和管體1的側(cè)壁。
本實(shí)施例常壓熱管結(jié)合了圖2所示技術(shù)方案的文丘里閥4和圖6所示技術(shù)方案的側(cè)向排汽孔2和排汽管9，因此結(jié)合了二技術(shù)方案的技術(shù)效果，其工作原理不再贅述。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種常壓熱管，包括設(shè)置有蒸發(fā)段和冷凝段的管體，其特征在于，所述管體蒸發(fā)段一端封閉設(shè)置，所述管體冷凝段上設(shè)置有排出蒸汽的排汽孔。
2.如權(quán)利要求1所述的常壓熱管，其特征在于，所述排汽孔上設(shè)置一單向排汽閥，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有文丘里閥和進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔貫穿所述文丘里閥和管體的側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求1所述的常壓熱管，其特征在于，所述排汽孔上設(shè)置一單向排汽閥，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔連接一伸向所述蒸發(fā)段端部的進(jìn)液管，所述進(jìn)液管的端部設(shè)置一溫控閥，所述溫控閥還連接一設(shè)置在所述管體蒸發(fā)段側(cè)壁上的溫度傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的常壓熱管，其特征在于，所述排汽孔設(shè)置在所述管體冷凝段的側(cè)壁上，所述排汽孔連接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有文丘里閥和進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔貫穿所述文丘里閥和管體的側(cè)壁。
5.如權(quán)利要求1所述的常壓熱管，其特征在于，所述排汽孔設(shè)置在所述管體冷凝段的側(cè)壁上，所述排汽孔連接一伸向所述冷凝段端部的排汽管，所述管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔連接一伸向所述蒸發(fā)段端部的進(jìn)液管，所述進(jìn)液管的端部設(shè)置一溫控閥，所述溫控閥還連接一設(shè)置在所述管體蒸發(fā)段側(cè)壁上的溫度傳感器。
6.如權(quán)利要求2或4所述的常壓熱管，其特征在于，所述文丘里閥設(shè)置在所述管體冷凝段靠近管體蒸發(fā)段的側(cè)壁上。
7.如權(quán)利要求1、3或5所述的常壓熱管，其特征在于，所述管體的內(nèi)表面還設(shè)置有改善工質(zhì)潤(rùn)濕的毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)。
8.如權(quán)利要求2或4所述的常壓熱管，其特征在于，所述管體的內(nèi)表面還設(shè)置有改善工質(zhì)潤(rùn)濕的毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)，其中設(shè)置在蒸發(fā)段和冷凝段的毛細(xì)潤(rùn)濕網(wǎng)貫穿所述文丘里閥并相互連接。
9.如權(quán)利要求1～5任一所述的常壓熱管，其特征在于，所述管體為金屬制品。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種常壓熱管，包括設(shè)置有蒸發(fā)段和冷凝段的管體，管體蒸發(fā)段為一端封閉結(jié)構(gòu)，管體冷凝段上設(shè)置有排出蒸汽的排汽孔。所述排汽孔設(shè)置在管體冷凝段的側(cè)壁上，連接一伸向冷凝段端部的排汽管，管體冷凝段的側(cè)壁上設(shè)置有文丘里閥和進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔貫穿所述文丘里閥和管體的側(cè)壁。本實(shí)用新型在熱交換過程中一直處于常壓下，運(yùn)行中不可能出現(xiàn)爆管情況，同時(shí)，本實(shí)用新型的換熱啟動(dòng)溫度為介質(zhì)的常壓沸點(diǎn)，比現(xiàn)有的真空或封閉熱管在相同條件下的啟動(dòng)溫度高，阻礙了管外廢氣中的酸氣凝結(jié)，改善了熱管的工作環(huán)境，提高了本實(shí)用新型的使用壽命。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管壁薄，制造成本低，選用材料范圍廣，有利于大范圍使用推廣。
文檔編號(hào)F28D15/02GK2888396SQ20062000419
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者王兆勇, 余嘉麗 申請(qǐng)人:諾衛(wèi)安全環(huán)境技術(shù)(廣州)有限公司