一種新型熱管取暖系統(tǒng)及傳熱方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型熱管取暖系統(tǒng)及傳熱方法。突破傳統(tǒng)取暖器形式，本發(fā)明系統(tǒng)包括多個并排熱虹吸管、熱水貯存器、熱水進水管和熱水出水管，多個并排熱虹吸管的蒸發(fā)段置于熱水貯存器中，其冷凝段置于室內(nèi)空氣中；熱虹吸管的管體上焊接有若干金屬翅片；熱水進水管處設(shè)有內(nèi)嵌式螺旋絲。來流熱水通過熱水進水管以強制對流方式一次增強換熱，后經(jīng)過內(nèi)嵌螺旋絲由其擾動作用再次增強換熱。待注入熱水貯存器后與熱虹吸管接觸傳遞熱量，最終由熱虹吸管進行對外放熱。本發(fā)明充分利用熱虹吸管的高效傳熱特性，并輔以翅片增大傳熱面積，大大增強換熱量，達到節(jié)約能源與強化傳熱供暖的雙重效益。
【專利說明】一種新型熱管取暖系統(tǒng)及傳熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種創(chuàng)新性節(jié)能型取暖設(shè)備的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，具體來說是一種應用熱虹吸管技術(shù)并輔以一定數(shù)量金屬翅片進行強化換熱，同時減少設(shè)備制造成本的新型強效散熱設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]北方集中供暖的采暖能耗作為耗能大戶，一直備受我國政府關(guān)注。目前，我國北方地區(qū)的集中供暖主要使用以鑄鐵散熱器、鋼制散熱器、鋁制散熱器為代表的傳統(tǒng)型散熱器。傳統(tǒng)型散熱器雖基本滿足人們對舒適度的要求，但是由于其金屬耗量大，傳熱效率低，能耗大，且現(xiàn)在已有的改進方法并不足以克服其缺點，故其并不是理想的散熱器。如:在鑄鐵散熱器中采用暗裝暖氣罩的改進方法，雖然在一定程度上達到供暖需求和裝飾需求，但是其散熱量受到影響，且裝飾成本提高；實用新型專利CN201220712197.8《一種帶有下進水口與下出水口的鑄鐵散熱器》，對傳統(tǒng)散熱器的側(cè)進、出水口進行了一定改進，在滿足裝飾需求的同時兼具有耐腐蝕、使用壽命長的特點。但此設(shè)備亦有明顯不足之處:管內(nèi)熱水流動阻力依然較大，由此導致能耗較大，同時散熱量較小。顯然能量不能被充分利用，達到較好節(jié)能的目的。
[0003]熱虹吸管作為一種高效傳熱元件，具有極高的導熱性能和高散熱效率，采用這種元件可大大提高散熱器的散熱效果和節(jié)能效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，針對傳統(tǒng)集中供暖型取暖裝置耗能大、散熱效果差的問題，以及之前解決方案中制作成本較高、節(jié)能效率低等不足，提供一種用來提高傳熱效率的創(chuàng)新型設(shè)計的新型熱管取暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)在提高傳熱效率的基礎(chǔ)上又能最大限度的減少生產(chǎn)用料以降低成本，從而達到有效節(jié)能、顯著散熱效果及經(jīng)濟用料的目的。本發(fā)明的另一個目的是提供一種該系統(tǒng)的傳熱方法。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用裝置的技術(shù)方案是:
[0006]一種新型熱管取暖系統(tǒng)，包括多個并排熱虹吸管、熱水貯存器、熱水進水管和熱水出水管，其中，多個并排熱虹吸管的蒸發(fā)段置于熱水貯存器中，其冷凝段置于室內(nèi)空氣中；所述熱虹吸管的管體上焊接有若干金屬翅片；所述熱水進水管處設(shè)有內(nèi)嵌式螺旋絲。
[0007]進一步地，所述熱虹吸管的整個管體相對水平方向有一定的傾角，以此均勻充分釋放至室內(nèi)，達到采暖需求。
[0008]進一步地，所述金屬翅片與熱虹吸管的管體垂直。
[0009]熱虹吸管為高效導熱元件，以熱虹吸管代替?zhèn)鹘y(tǒng)散熱片的創(chuàng)新型技術(shù)，使來流熱媒通過內(nèi)嵌式螺旋絲的熱水進水管很快與置于熱水貯存器中的多個并排熱管蒸發(fā)段(焊接有翅片的蒸發(fā)段)充分接觸，帶有螺旋絲的進水管破壞層流底層，加強了來流體擾動，提高換熱效率，另熱水在管外流動，這樣就減少流動阻力，因而在輸入相同熱量的情況下，相比于傳統(tǒng)型可損失的熱量大大減小，從而有效利用能量，此外，熱水貯存器采用導熱材料，其本身也可吸收熱水熱量向外散熱；熱管蒸發(fā)段中的工作液體吸收熱量蒸發(fā)；然后熱管蒸發(fā)段內(nèi)蒸汽蒸騰上升至冷凝段，利用管體金屬翅片增大換熱面積和熱管自身高效傳熱作用，大大提高換熱效率，從而達到一節(jié)能、雙重散熱、三效強化傳熱的目的。
[0010]本發(fā)明的方法具體如下:首先，來流熱水通過內(nèi)嵌有螺旋絲的熱水進水管進入熱水貯存器，熱水貯存器吸收熱量向室內(nèi)散熱；置于熱水貯存器中的熱虹吸管蒸發(fā)段中的傳熱工質(zhì)液體吸收熱量蒸發(fā)；然后，在密度差的作用下，傳熱工質(zhì)蒸汽上升至熱虹吸管冷凝段，將熱量釋放至室內(nèi)；冷凝凝結(jié)的工質(zhì)液體在重力的作用下沿管壁返回至熱虹吸管蒸發(fā)段，形成循環(huán)；隨著來流熱水的不斷補給，熱水不斷的放熱，傳熱工質(zhì)的不斷吸熱-放熱，最終形成一系列工質(zhì)循環(huán)，完成傳熱。
[0011]本發(fā)明的基本原理:
[0012]本發(fā)明采用多個并排熱虹吸管高效傳熱技術(shù)，利用傳熱工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝來傳遞熱量，且不需要外加動力而自行循環(huán)。工質(zhì)液體在蒸發(fā)段吸熱蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，并迅速上升至冷凝段放熱凝結(jié)，冷凝工質(zhì)液體依靠重力作用，從熱管冷凝段返回到蒸發(fā)段，完成吸熱-放熱循環(huán)過程，保證熱水熱量高效利用；內(nèi)部采用內(nèi)嵌式螺旋絲技術(shù)破壞層流底層，加強來流熱水的擾動，強化管外熱水對流換熱系數(shù)，增強換熱效果；外部采用熱管管體焊接金屬翅片技術(shù)，增強換熱表面積，提高換熱效率。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，采用“仙人掌”式熱虹吸管技術(shù)，通過熱虹吸管的高效傳熱及平行翅片列增大換熱面積，大大提高換熱效率；熱虹吸管由真空密封，通過其內(nèi)部工作液體自身的重力作用，循環(huán)工作，實現(xiàn)零滴漏。進水管內(nèi)嵌入螺旋絲，增強內(nèi)部工質(zhì)擾動，進一步加強換熱。并且熱虹吸管內(nèi)沒有吸液芯，結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，成本低廉，用料經(jīng)濟不需要維護，工作可靠。因而，相對于傳統(tǒng)型取暖裝置，`本發(fā)明用料經(jīng)濟、熱導熱能力強、散熱量大、能耗低，是較理想的取暖器，能滿足人們舒適度的高品質(zhì)要求和符合現(xiàn)代社會追求科學節(jié)能的理念。隨著全球節(jié)能意識的日益深入，本發(fā)明的新型熱管取暖器將具有良好的應用前
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的新型熱管取暖系統(tǒng)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的新型熱管取暖系統(tǒng)中熱管焊接翅片結(jié)構(gòu)半剖圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1所示，新型熱管取暖器以4個并排熱管為主要元件，置于熱水貯存器2中，熱水貯存器2使用易導熱材料，熱水進水管I由濾網(wǎng)、內(nèi)嵌式螺旋絲6構(gòu)成，并置于貯存器右下側(cè)，熱水出水管5置于貯存器左下側(cè)，水閥8置于熱水進水管I上方。首先，來流熱水通過進水管I (相對于熱水貯存器2截面積較小的帶有螺旋絲6的圓管)進入熱水貯存器2，來流熱水通過進水管I具有一定的速度，且進水管具有較合適的截面積，使熱水處于強制對流狀態(tài)，進水管I內(nèi)嵌有螺旋絲用以加強擾動增強換熱。來流熱水的一部分熱量通過熱水貯存器2散熱至室內(nèi)；另一部分熱量在強制對流下，穿過多個并排熱管的蒸發(fā)段3 (焊接有翅片7，以此增大傳熱面積，增強傳熱效果);然后，蒸發(fā)段3內(nèi)的傳熱工質(zhì)吸收來流熱水的溫度，工作液體在真空密閉熱管內(nèi)，快速升溫，傳熱工質(zhì)蒸發(fā)變成氣體，迅速上升至熱管的冷凝段4 ;熱管冷凝段4管體沿徑向焊接有若干金屬翅片7，擁有較大的傳熱面積和與水平方向合適的角度，因而傳熱工質(zhì)在冷凝段4充分且均勻的將熱量釋放至室內(nèi)環(huán)境；最后，釋放熱量后的傳熱工質(zhì)冷凝凝結(jié)為工質(zhì)液體，再沿管壁回流到熱管蒸發(fā)段，形成循環(huán)。
[0018]本發(fā)明采用熱虹吸管技術(shù)，是以熱虹吸管作為高效導熱元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)散熱片的創(chuàng)新型技術(shù)，使來流熱水通過內(nèi)嵌式螺旋絲6的熱水進水管I很快與置于熱水貯存器2中的多個并排熱管蒸發(fā)段3充分接觸，帶有螺旋絲6的進水管I破壞層流底層，加強來流擾動，且熱水在管外流動，以此減少流動阻力，因而在輸入相同熱量的情況下，相比于傳統(tǒng)型可損失的熱量大大減小，從而有效利用能量，此外，熱水貯存器2本身吸收熱水熱量向外散熱；熱管蒸發(fā)段3中的工作液體吸收熱量蒸發(fā)；然后熱管蒸發(fā)段3內(nèi)蒸汽9蒸騰上升至冷凝段4 ;在熱管冷凝段4，利用管體金屬翅片7增大換熱面積和熱管自身高效傳熱作用，大大提高換熱效率；熱工質(zhì)蒸汽遇冷凝段表面冷凝液化成工質(zhì)液體10，在重力作用下沿管內(nèi)壁回流至熱管蒸發(fā)段，完成一個循環(huán)，隨著熱水的不斷供給，完成一系列吸熱-放熱循環(huán)，高效將熱量釋放至室內(nèi)，從而達到一節(jié)能、雙重散熱、三效強化傳熱的目的。
[0019]焊接有金屬翅片的熱虹吸管須按照一定形式置于熱水貯存器2中。熱虹吸管的整個管體相對水平方向有一定的傾角，以此均勻充分釋放至室內(nèi)，達到采暖需求。熱水貯存器2的管材、外形(圓形或方形)等要有一定的耐壓，耐腐蝕的特性且使用易于散熱的材料。另外，為了保證熱管高性能工作，傳熱工質(zhì)需要配以與之相容性良好的管材，從而保證穩(wěn)定的高效傳熱性能。
[0020]熱管內(nèi)常用的傳熱工質(zhì)及其與之良好相容的管材，如下表1:
[0021]表1:常用傳熱工質(zhì)及其相關(guān)參數(shù)
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種新型熱管取暖系統(tǒng)，包括多個并排熱虹吸管、熱水貯存器、熱水進水管和熱水出水管，其特征在于，多個并排熱虹吸管的蒸發(fā)段置于熱水貯存器中，其冷凝段置于室內(nèi)空氣中；所述熱虹吸管的管體上焊接有若干金屬翅片；所述熱水進水管處設(shè)有內(nèi)嵌式螺旋絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型熱管取暖系統(tǒng)，其特征在于，所述熱虹吸管的整個管體相對水平方向有一定的傾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型熱管取暖系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬翅片與熱虹吸管的管體垂直。
4.如權(quán)利要求1所述一種新型熱管取暖系統(tǒng)的傳熱方法，其特征在于，具體流程如下:首先，來流熱水通過內(nèi)嵌有螺旋絲的熱水進水管進入熱水貯存器，熱水貯存器吸收熱量向室內(nèi)散熱；置于熱水貯存器中的熱虹吸管蒸發(fā)段中的傳熱工質(zhì)液體吸收熱量蒸發(fā)；然后，在密度差的作用下，傳熱工質(zhì)蒸汽上升至熱虹吸管冷凝段，將熱量釋放至室內(nèi)；冷凝凝結(jié)的工質(zhì)液體在重力的作用下沿管壁返回至熱虹吸管蒸發(fā)段，形成循環(huán)；隨著來流熱水的不斷補給，熱水不斷的放熱，傳熱工質(zhì)的不斷吸熱-放熱，最終形成一系列工質(zhì)循環(huán)，完成傳熱。
【文檔編號】F28D15/02GK103868382SQ201410080514
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】張敏, 王若琳, 趙孝保, 姜忠磊, 王麗麗 申請人:南京師范大學