[發明專利]一種二相流動力熱管系統

有效

• 申請號: 201210279193.X
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102778155A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 祝長宇;丁式平
• 申請（專利權）人: 北京德能恒信科技有限公司
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱交換技術領域，具體的說，涉及一種新型的熱管換熱系統，特別是一種帶循環泵的分體式二相流熱管裝置。

背景技術

熱管作為高效傳熱元件，在工程中的應用日益普及。熱管不僅在余熱回收、電子元器件冷卻等方面得到廣泛的應用，而且在傳統的傳熱傳質設備領域中，熱管有替代循環水、循環油和水蒸汽傳熱的趨勢。在環境溫度較低時，熱管還可以替代目前的空調系統，作為電子設備、電力設備、計算機房、通信機房的散熱控溫元件。

熱管有多種結構形式，也有多種分類方法。按液體工作介質的回流動力進行分類，熱管可為表面張力熱管、重力熱管、離心熱管、脈動熱管和動力熱管等幾大類。表面張力熱管靠吸液芯對液體產生的表面張力回流液體；重力熱管靠重力回流液體；離心熱管靠轉動產生的離心力回流液體；脈動熱管靠蒸發產生氣泡的膨脹力推動循環；這些熱管的共同特點是熱管內部沒有運動部件，其優點是結構簡單，適合小型化、微型化，其缺點是循環動力較弱，不適合大功率、遠距離傳輸熱量。

動力熱管是指外加循環驅動力的熱管系統，這種驅動力通常表現為一種特定形式的流體循環泵。動力熱管的基本結構包括蒸發器、冷凝器、儲液罐、循環泵四個部分，它們相互連接構成一個封閉循環回路，抽真空后加入工作介質就構成一個完整的動力熱管。動力熱管工作時，循環泵從儲液罐抽出液態工作質送入蒸發器，液態工作質在蒸發器內受熱蒸發變為氣體，氣體工作質通過導管進入冷凝器，并在冷凝器中冷卻凝結成液體，液體工作質再經導液管流回儲液罐，從而完成熱管循環，同時熱量從蒸發器端的高溫熱源流向冷凝器端的低溫熱源。動力熱管的優點是循環動力強大，適合大功率、遠距離傳輸熱量。

上述動力熱管系統要想實現理想的工作狀態下，它的冷凝器必須具有良好的氣液分離功能。如果在冷凝器中工質氣液分離不充分，氣體工質就會不斷進入儲液罐并形成積累。這種現象會造成兩種結果：一是如果系統中的總氣體工作質體積小于儲液罐容積，氣體工質在儲液罐中的積累，最終導致全部氣態工作質都積累到了儲液罐，這時循環泵、蒸發器、冷凝器內流動的是單一液相工質，整個系統形成液體循環狀態；在液態循環狀態下，沒有蒸發和冷凝過程，系統也就沒有了熱管傳熱功能，而且一旦形成的液體循環狀態不能在工作狀態下恢復正常，只有停機再重新開機才能恢復正常。二是如果系統中的總氣體工作質體積大于儲液罐容積，氣體工質在儲液罐中的積累，最終導致氣態工質充滿儲液罐，這時循環泵將吸入氣體，而動力熱管系統的循環泵通常是為輸送液體而設計的，氣體的吸入會造成泵壓急劇下降，從而造成循環動力不足，并造成蒸發器供液困難。為了使冷凝器具有徹底的氣液分離功能，冷凝器通常采用直徑較大、相互并聯、豎立排管結構，這種結構散熱效率較低，且體積較大。總之，目前的動力熱管存在氣液分離困難和循環動力不足的問題。正因為這樣，動力熱管并沒有得到推廣應用。

發明內容

本發明提供的一種新型的熱管換熱裝置技術——一種二相流動力熱管系統，就是為了解決目前動力熱管工作時存在的氣液分離不徹底和循環動力不足的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種二相流動力熱管系統，包括冷凝器、蒸發器、二相穩流器一、二相穩流器二、循環泵、導氣管、導液管和電路控制元件，所述冷凝器和蒸發器這兩個換熱器主要是實現能量的輸運；所述循環泵接入冷凝器輸出端和蒸發器輸入端之間，其功能是為二相流動力熱管裝置提供循環動力；所述二相穩流器一接入冷凝器輸入端和蒸發器輸出端之間，其包括單向二相穩流器一和雙向二相穩流器一兩種形式；所述二相穩流器二接入冷凝器輸出端和蒸發器輸入端之間，且二相穩流器二和循環泵在冷凝器輸出端和蒸發器輸入端之間的位置可以互換，其包括單向二相穩流器二和雙向二相穩流器二兩種形式；所述二相穩流器一和二相穩流器二的主要功能是暫時儲存工作介質，實現工作介質的氣液分離，合理分配循環回路中的液體工作介質和氣體工作介質的流量比例，以在循環回路中形成穩定的工作介質二相流。

以上所述單向二相穩流器一包括氣液分離器一、二相配流管一、二相穩流器一的輸入端以及二相穩流器一的輸出端；所述二相配流管一處于氣液分離器一內的豎直二相流管，連接于二相穩流器一的輸出端，其主要由回液孔一和回氣口一兩部分組成，主要是以回氣為主為回液輔；所述回氣口一位于氣液分離器一內液態制冷工質的液面上部，回液孔一位于氣液分離器一內液態制冷工質的液面下部。