[發(fā)明專利]一種三維熱管熱交換器及生產(chǎn)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210315605.0
• 申請(qǐng)日: 2012-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN102809314A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州浩佳節(jié)能科技有限公司
• 主分類號(hào): F28D15/02
• 分類號(hào): F28D15/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于“空氣—空氣”系統(tǒng)，利用工質(zhì)相變過程中吸收或釋放熱量的原理，不需輸入額外的能量即可傳輸非常高的熱流量的三維熱管熱交換器。

背景技術(shù)

所謂的熱管，通常包括一個(gè)冷凝端和一個(gè)蒸發(fā)端，冷凝端和蒸發(fā)端相互連接，形成一個(gè)封閉的系統(tǒng)。參考圖1，典型的熱管6由一個(gè)封閉的管道8組成，管道8的其中一端構(gòu)成蒸發(fā)端10，而溫度和壓力較低的另一端，構(gòu)成冷凝端12。吸液芯14從蒸發(fā)端10開始，到冷凝端12，貫穿整個(gè)熱管。通過翅片15的輔助散熱，可以將熱量從蒸發(fā)端周圍的環(huán)境中，傳遞到冷凝端周圍的環(huán)境中去。

在熱管的工作過程中，液體工質(zhì)11在蒸發(fā)端10中吸收環(huán)境熱量后蒸發(fā)，蒸發(fā)變成汽態(tài)上升到冷凝端12，在冷凝端12又被環(huán)境冷卻變?yōu)橐后w并釋放出熱量，液體最后又在毛細(xì)芯14的作用下回流到蒸發(fā)端10。這個(gè)循環(huán)不斷地重復(fù)，從而將蒸發(fā)端環(huán)境中的熱量，源源不斷地傳遞到冷凝端環(huán)境中去。

如圖2所示，現(xiàn)有的技術(shù)中，通過將多個(gè)單獨(dú)的熱管20組裝成一個(gè)整體熱交換器21，來增加熱交換器的傳熱能力。每個(gè)單獨(dú)的熱管構(gòu)造和運(yùn)行都如圖1中所示，這樣組裝的熱管在傳熱能力上相對(duì)單根的熱管要大的多。但是，由于每根管道都必須單獨(dú)地填充適當(dāng)數(shù)量的冷媒，因而它的生產(chǎn)工藝會(huì)非常繁瑣。

如圖3A和6A，為了降低熱管的制造和安裝成本，可利用U型管，將單根熱管連接成蛇形熱管。通過U型管的連接，可以降低部分生產(chǎn)成本。但是，此類熱管的每一根管道，很難保證都能得到足夠的工作冷媒，這樣的蛇形盤管結(jié)構(gòu)，還有可能會(huì)妨礙整個(gè)熱管內(nèi)部液體的流動(dòng)，進(jìn)而降低其整體的傳熱效率。只有當(dāng)蛇形熱管豎直方向放置時(shí)，也就是將上面部分的蛇形盤管作為冷凝端，下面部分的蛇形盤管作為蒸發(fā)端，這樣蛇形熱管才能正常工作。為了保證每根管道都能得到足夠量的工作冷媒，需要將每個(gè)盤管通過一個(gè)匯集管匯集到一起。如圖3A所示，熱管中每個(gè)U型管30A的末端都按照這種方式匯集到一起，這樣液體工質(zhì)才可以在管與管間自由流動(dòng)，從而保證所有管道中的液位34A都能相同。而更為特殊的是，U型管30A的底部35A是開孔的，并且在孔眼處用細(xì)小的銅管36A將他們相互連接。相鄰的U型管的開口端，則通過一根直管37A，將他們匯集到一起。這樣的連接，可以使相鄰管道的末端能相互貫通，并且保證所有管道中的液位都能相同。在每根管道30A的內(nèi)壁，做成微溝槽33，并且在管道外部套上鋁翅片32，這樣就構(gòu)成了熱管熱交換器。

在另一個(gè)利用蛇形熱交換器的配置中，可以將兩個(gè)水平放置的熱交換器相互連接，其中處于較低位置的部分作為蒸發(fā)端，而另一較高位置的部分作為冷凝端。如圖6A所示，通過一根銅管63A，將處于較低位置的U型管60A匯集到一起。采取同樣的方式，用另一根銅管64A，將處于較高位置的U型管61A匯集到一起。匯集管的上方，用一根銅管62A相連，作為蒸發(fā)管，匯集管的下方，用一根銅管65A相連，作為回流管。

如圖3A和6A中所示，每個(gè)設(shè)備都運(yùn)行良好。但是，二者在生產(chǎn)和安裝上都比較困難，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受到許多限制。

此外，上述設(shè)備的工作都基于重力作用這個(gè)基本原理。冷媒在冷凝端冷凝成液體后，在重力的作用下回流到蒸發(fā)端，而系統(tǒng)中產(chǎn)生重力作用的原因，則是因?yàn)槔淠骱驼舭l(fā)器所處位置的高度不同。為了保證這些設(shè)備能夠有效運(yùn)行，冷凝端的高度必須要高于蒸發(fā)端的高度。因此，如果沒有按照上述要求布置的話，這些設(shè)備將不能正常運(yùn)行。

另外，熱管可用來增加空調(diào)系統(tǒng)的除濕量或效率。如圖13所示，這種類型的空調(diào)系統(tǒng)110包括了一個(gè)表冷器124和一個(gè)用于增加空調(diào)系統(tǒng)除濕量的熱管熱交換器126。該熱管由圖6A中所示的一對(duì)匯集管熱交換器組成。第一個(gè)熱交換器128是作為蒸發(fā)端，安裝在空調(diào)進(jìn)風(fēng)口和表冷器124之間。而第二個(gè)熱交換器130，則安裝在表冷器124和機(jī)組出風(fēng)口之間，作為熱管的冷凝端使用。熱交換器128和130通過蒸發(fā)管134和回流管140相互連接。

熱管熱交換器126工作過程如下：溫度較高的空氣通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，在經(jīng)過蒸發(fā)端128時(shí)，使得蒸發(fā)端中的冷媒汽化蒸發(fā)，吸收進(jìn)風(fēng)氣流中的熱量，使之冷卻后再經(jīng)過表冷器124得到進(jìn)一步制冷，從而增加表冷器的除濕量。同時(shí)，汽化蒸發(fā)后的冷媒上升到蒸發(fā)端128的頂部，通過蒸發(fā)管134并進(jìn)入冷凝端130。冷凝端130中的冷媒被經(jīng)過表冷器124處理后的空氣冷卻，汽態(tài)冷媒被冷卻液化后釋放出熱量，對(duì)空氣進(jìn)行再加熱。液化后的冷媒通過管道140向下回流到蒸發(fā)端128的入口處，隨后該過程被不斷重復(fù)。