[發明專利]一種多級動力熱管系統

無效

• 申請號: 201210319388.2
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102788524A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 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，特別是一種多個獨立動力熱管裝置并聯而成的多級動力熱管系統。

背景技術

信息機房、基站類建筑中,?室內設備的發熱量非常大,?達200~?1000W/?m²。而且室內IT?設備全年8760h運行,?因此大多數情況下全年需要供冷,?其空調能耗非常大,?常占到信息機房、基站整體能耗的40%~50%。傳統機房空調采用壓縮機制冷方式全年運行,?而實際上在冬天或者過渡季節室外溫度低于室內溫度時,?完全可以利用室外低溫空氣作為冷源對室內供冷,?而不需要壓縮機。熱管換熱器就是一種利用溫差驅動制冷劑循環實現熱量傳遞的設備,?由于其不需要壓縮機,?可憑借制冷劑的蒸發和冷凝過程傳遞熱量,?具有超導熱性和等溫特性,?被廣泛應用于航天航空、空調、化工、煉油等領域。將熱管換熱器應用在只有顯熱傳遞的信

息機房中,?可以大量減少壓縮式制冷空調的運行時間,?其全年節能率可達50%。

申請人早先申請的專利申請號為201210247844.7、201210254213.8、201210257903.9、201210259692.2和201210279193.X的專利給出了為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的幾種單級熱管結構，排風口的排放溫度很高，熱損失仍然很大。

熱管換熱器的總驅動溫差為室內外溫差,?單級熱管換熱器內部制冷劑的恒溫特性導致熱管換熱裝置熱損失大,?本申請在前面的基礎上，可通過增加熱管級數將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介是實現減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑。單級熱管換熱器改為多級形式，每一級熱管中的制冷劑均視為恒溫流體,?則多級熱管能實現變溫效果的換熱裝置，且每級換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近于環境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率。

現在取多級動力熱管換熱系統與單級動力熱管系統相同的總換熱面積（相同的投入）進行分析,?蒸發器與冷凝器的傳熱能力（傳熱單元數均為NTU）相同。假定多級熱管換熱裝置的級數為n,?且每級換熱器的換熱面積相同,?其傳熱單元數為NTU/?n,?則每級熱管換熱器的效率均相同，η₁?=?η₂?=?…?=?η_n?=?ε/2，ε?=?1-?exp（-NTU/n），多級熱管換熱裝置的總換熱效率為?η?=?(?n*η₁)?/[1+(n-1)*η₁]。

即通過對多級熱管換熱裝置的效率進行分析,?可以得到:

1)?當給定級數n,?NTU趨向于無窮大時，η₁=1/2，整體換熱效率η?=?n?/?(?n+1?)；

2)?當給定NTU,?級數n趨向于無窮大時,?整體換熱效率?η?=?NTU?/?(?NTU+2?)；

3)?當級數n,?NTU都趨于無窮大時,?整體換熱效率η?→1。

通過上述分析可以看出單級熱管換熱器改為多級形式,?在整體換熱面積相同的情況下，減少了換熱溫差損失,?提高總換熱效率。

發明內容

本發明提供的一種新型的熱管換熱裝置技術——一種多級動力熱管系統，就是為了解決目前動力熱管工作時換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種多級動力熱管系統，包括一級動力熱管單元、二級動力熱管單元、三級動力熱管單元、蒸發器風扇、冷凝器風扇、熱交換器、連接管道以及電路控制元件，可以根據需要做成4—N級動力熱管單元；其中一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元分別都是一個獨立的循環回路，相互并聯；所述一級動力熱管單元包括蒸發器一、冷凝器一、儲液穩流器一以及循環泵一；所述二級動力熱管單元包括蒸發器二、冷凝器二、儲液穩流器二以及循環泵二；所述三級動力熱管單元包括蒸發器三、冷凝器三、儲液穩流器三以及循環泵三；?所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元的蒸發器互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內并且位于蒸發器風扇形成的風道內，共用一個蒸發器風扇；所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元的冷凝器互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內并且位于冷凝器風扇形成的風道內，共用一個冷凝器風扇。