[發(fā)明專利]一種防凍脹熱管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910033289.6
• 申請(qǐng)日: 2009-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN101571362A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶漢中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D15/02
• 分類號(hào): F28D15/02;F28F21/08;F24J2/46
• 代理公司: 南京中新達(dá)專利代理有限公司
• 代理人: 孫 鷗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不發(fā)生破裂的熱管或熱虹吸管，特別涉及一種防凍脹熱管。

背景技術(shù)

家用太陽能熱水裝置的技術(shù)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，從全玻璃真空管式太陽能熱水器到太陽能熱管式熱水裝置。全玻璃真空管式太陽能熱水器的缺陷是系統(tǒng)可靠性比較低，例如，如果某一只集熱器玻璃管發(fā)生破裂，整臺(tái)熱水器將無法正常工作。而熱管式熱水系統(tǒng)則基本解決了上述問題，實(shí)現(xiàn)了高可靠性的連續(xù)運(yùn)行，即使某一集熱管發(fā)生破裂失效，并不影響整臺(tái)熱水器的運(yùn)行。

在本發(fā)明之前，當(dāng)冬季連續(xù)無日照天氣時(shí)，尤其是在北方高緯度地區(qū)或高原地區(qū)使用太陽能熱水裝置，極可能出現(xiàn)凍脹裂管現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生凍脹時(shí)，熱管式太陽能熱水裝置的核心傳熱部件即熱管，就可能出現(xiàn)裂管現(xiàn)象，導(dǎo)致熱管失效，使整個(gè)太陽能熱水裝置損壞而無法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計(jì)、研制一種防凍脹熱管。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種防凍脹熱管，其主要技術(shù)特征在于在熱管的蒸發(fā)段內(nèi)壁面上設(shè)置多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)是多孔排列，每個(gè)孔徑在0.05-1.0mm，多孔介質(zhì)上端高于液面。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于分別從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)角度分析，在熱管蒸發(fā)段的部分位置設(shè)置多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過改變液相工作介質(zhì)的結(jié)晶方式和減少相變膨脹量的方式，實(shí)現(xiàn)熱管防凍脹的效果，解決了熱管在高寒地區(qū)使用出現(xiàn)的凍脹裂管缺陷。

附圖說明

圖1——正常情形下熱管內(nèi)部工作介質(zhì)示意圖。

???????A-無防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管；

???????B-本發(fā)明有防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管。

圖2——開始出現(xiàn)凍結(jié)時(shí)熱管內(nèi)部工作介質(zhì)示意圖。

???????A-無防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管；

???????B-本發(fā)明有防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管。

圖3——完全凍結(jié)時(shí)熱管內(nèi)部工作介質(zhì)示意圖。

???????A-無防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管；

???????B-本發(fā)明有防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管。

圖4——溶化后熱管內(nèi)部工作介質(zhì)示意圖。

???????A-無防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管；

???????B-本發(fā)明有防凍脹結(jié)構(gòu)的熱管。

圖5——多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)(槽道)示意圖。

???????A-主視圖。

???????B-剖面圖。

圖6——多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)(金屬絲網(wǎng))示意圖。

???????A-主視圖。

???????B-剖面圖。

圖7——金屬絲網(wǎng)和槽道復(fù)合結(jié)構(gòu)應(yīng)用示意圖。

具體實(shí)施方式

在熱管的蒸發(fā)段的管壁1(內(nèi)壁)，底部有液體2即水；多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)3設(shè)置在熱管蒸發(fā)段內(nèi)，緊貼管壁1，一端即下端深入到液體2中，上端高于或遠(yuǎn)高于液體2的液面高度，即熱管常溫豎直靜置時(shí)液體2的液面高度。

多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)3之一是金屬絲網(wǎng)3(又稱吸液芯結(jié)構(gòu))，金屬絲網(wǎng)3與蒸發(fā)段管壁1緊密接觸，金屬絲網(wǎng)3采用銅絲制成；類似的有燒結(jié)形成的結(jié)構(gòu)。

多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)3之二是槽道6，在熱管蒸發(fā)段的管壁1上刻有多個(gè)槽道6，槽道6下端的液體2中，上端高于或遠(yuǎn)高于液體2的液面高度，即熱管常溫豎直靜置時(shí)液體2的液面高度。

多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)3之三是金屬絲網(wǎng)3與槽道6的復(fù)合結(jié)構(gòu)7，槽道6可輔助金屬絲網(wǎng)3，一道起防凍脹的作用；也可以是燒結(jié)結(jié)構(gòu)與槽道6結(jié)合。

孔徑在0.05-1.0mm范圍內(nèi)選擇；在槽道6中的水力半徑就如同是孔徑。

如圖1、2、3和4所示：

圖1表現(xiàn)的是現(xiàn)有技術(shù)普通的熱管和本發(fā)明的熱管的正常情形：

圖1-A，是現(xiàn)有技術(shù)的普通的熱管正常工作狀況下的液體2(液池內(nèi)的水)情況；圖1-B為本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的熱管管壁1。

從圖1-A中可以看出，對(duì)于相同的熱管的充液量來說，現(xiàn)有技術(shù)的普通的熱管蒸發(fā)段內(nèi)液體2所形成的液池高度比較高；

從圖1-B中可以看出，本發(fā)明的熱管蒸發(fā)段內(nèi)液體2所形成的液池高度比較低，這是因?yàn)橐撼貎?nèi)的液體2有相當(dāng)部分被多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)3之一即金屬絲網(wǎng)3所吸收，附著在熱管蒸發(fā)段的管壁1(內(nèi)壁)面上，即金屬絲網(wǎng)3利用毛細(xì)作用將(液池內(nèi)的)液體2吸附上去了相當(dāng)部分。

圖2表現(xiàn)的是現(xiàn)有技術(shù)普通的熱管和本發(fā)明的熱管開始凍結(jié)時(shí)的情形：

從圖2-A可以看出，當(dāng)溫度降低，低于水的結(jié)冰溫度后，液池中的工作介質(zhì)即液體2開始結(jié)成冰4，即首先在液池表面開始結(jié)成冰4，將其余液相工作介質(zhì)封于其中，使其無法向上膨脹；