[發明專利]一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管及其制造方法

無效

• 申請號: 201310684841.4
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103727823A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 李斌;湯勇;張仕偉;韓曉東;陸龍生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵;楊曉松

技術領域

本發明涉及冷凝器的零部件，特別是涉及一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管及其制造方法。

背景技術

工業生產中實現兩種物料之間熱量傳遞的設備統稱為冷凝器，冷凝器是在石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業普遍應用的一種通用工藝設備。在煉油、化工裝置中冷凝器占總設備數量的40%左右。近年來，隨著節能技術的發展，應用領域不斷擴大，利用冷凝器進行高溫和低溫熱能回收帶來了顯著的經濟效益。冷凝器是典型的工藝設備，應用十分普遍，幾乎任何化工生產工藝都離不開它。

熱管式冷凝器也是冷凝器中的一種，熱管是一種具有高導熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管體內液體工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有極高的導熱性。熱管在冷凝器中的應用可有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、有利于控制露點腐蝕等優點。可以應用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械等行業中。

而目前熱管式冷凝器使用的主要傳熱元件為重力熱管，但這種熱管對于管體內液體工質的蒸發、冷凝和回流沒有很好的強化作用，不利于增加熱管的換熱性能和冷凝器的總體性能。而且很多應用在冷凝器中的熱管都是管體沒有外部結構的光管或者只在管體的冷凝段加工有翅片的單結構熱管，而在熱管的蒸發段沒有加工強化結構，不利于冷凝器中蒸汽在管體的蒸發段表面的冷凝換熱，在管體上冷凝器的液體容易形成比較厚的液膜層，冷凝量越大，液膜層越厚，這極大的減低了冷凝器中蒸汽的換熱系數，不利于冷凝器的總體性能。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種具有更好冷凝效果的用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管及其制造方法。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管，包括管體，管體的一段是冷凝段，另一段是蒸發段；管體外對應冷凝段為外翅片結構，對應蒸發段為外溝槽結構。采用這種結構后，即管體外復合了外翅片結構和外溝槽結構，一方面，外翅片結構具有增加散熱面積、強化散熱效率的作用；另一方面，外溝槽結構具有強化蒸汽冷凝傳熱作用；總的來說，復合結構有效提高冷凝效果。

一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管，還包括上端蓋、下端蓋和吸液芯；上端蓋安裝于管體靠近冷凝段的一端，下端蓋安裝于管體靠近蒸發段的一端，吸液芯緊貼管體的內壁；下端蓋為圓錐形。采用這種結構后，在復合外結構熱管豎直放置時，圓錐形的下端蓋利于冷凝器中冷凝液的集聚和下落。

一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管，還包括一真空管，真空管的一端與上端蓋的外側相接，另一端封閉；真空管、管體、上端蓋和下端蓋構成一容納液體工質的密閉空間。采用這種結構后，真空管可對管體內部充入液體工質和抽真空，結構簡單，操作方便。

外翅片結構包括沿著管體軸向依次套疊在管體外的多個外翅片單元；外溝槽結構包括均勻分布在管體外壁的多條外溝槽，外溝槽的長度方向與管體的長度方向一致。采用這種結構后，復合外結構熱管結構簡單、制作方便；外溝槽的橫截面形狀可為三角形、波浪形、U形或矩形等。外翅片單元的中間是套接管體的圓環部分薄片，圓環部分外圍是沿著圓周均勻布置的外翅片薄片。

冷凝段占管體總長度的2/5至3/5。采用這種結構后，即蒸發段相應占管體總長度的3/5至2/5，能取得較好的冷凝效果。

一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管，在豎式熱管冷凝器中沿著豎直方向設置，冷凝段朝上，蒸發段朝下。采用這種結構后，利于冷凝器中冷凝液的集聚和下落。

一種用于豎式熱管冷凝器的復合外結構熱管的制造方法，包括如下步驟：a.管體的加工：制作管體；根據外溝槽的參數制作拉拔模具，利用拉拔設備在管體外壁對應蒸發段處加工出外溝槽結構；b.外翅片單元、上端蓋和下端蓋的加工：沖壓制作外翅片單元、上端蓋和下端蓋；上端蓋的外側焊接真空管；c.外翅片結構的加工：對應冷凝段，將外翅片單元依次套疊在管體外；對管體進行脹管，使外翅片單元和管體過盈緊密接觸；將管體和外翅片單元保溫燒結成一體；d.吸液芯的加工：將下端蓋與管體密封；一芯棒從管體上端插入且位于管體的中心，在芯棒和管體的內壁之間填充制作吸液芯的材料，與管體一同燒結處理，吸液芯緊密貼合在管體內壁；e.封裝：取出芯棒；上端蓋與管體密封，通過真空管將液體工質注入管體內，通過真空管對管體內抽真空，密封真空管。采用這種方法后，加工工藝簡單可靠。