[實用新型]一種開采地熱用的重力熱管及換熱裝置

有效

• 申請號: 201520469976.3
• 申請日: 2015-07-02
• 公開（公告）號: CN205090847U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 劉金俠;馬利敏;李瑞霞;楊榮亮;王汗;費凡;向燁;姬忠禮;尚琳琳;繆婷婷
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中國石化集團新星石油有限責任公司
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 周蕾;劉明華

技術領域

本實用新型涉及利用熱管技術開采地熱及余熱利用技術領域，尤其涉及一種開采地熱用的重力熱管及換熱裝置。

背景技術

熱管是一種通過工質相變循環流動實現高效傳熱的換熱元件。工質在加熱段吸熱汽化，到放熱段凝結放出熱量，在毛細力或重力作用下回流到加熱段重新吸熱，這一過程循環往復，從而將熱量從一端傳遞到另一端。熱管因結構緊湊、傳熱特性優良，并且無需外界動力、而廣泛應用于暖通建筑、石油化工、冶金機械、電子設備冷卻、生產生活等各個領域。近些年來，隨著節能環保意識的增強，熱管技術在余熱回收及新能源技術開發方面有著日益廣闊的應用前景。

熱管主要分為標準熱管和重力熱管。二者相比，重力熱管沒有吸液芯，單純依靠重力作用實現冷熱源間的熱傳導，因而結構簡單、制造方便、成本低廉，在余熱回收領域應用廣泛。

隨著化石能源日益匱乏、環境污染加劇，地熱資源的高效環保開采愈來愈受到重視。如果應用重力熱管開采地熱資源，可以有效緩解目前開采模式抽-灌式所帶來的初投資高、回灌不利造成的環境污染、地層下沉等問題。

地熱資源開采所需重力熱管長度少則十幾米多則上千米，傳統重力熱管在這樣的超長范圍內存在以下不足，一是向下流動冷凝液膜因受到高速向上流動蒸汽剪切力的作用被阻止回流、而出現攜帶極限，限制了傳熱量，二是熱管過長，冷凝液膜很難在管壁保持均勻狀態，這就容易造成蒸發段部分液膜區域出現干涸現象而有些區域液膜過厚，影響傳熱效果，三是充灌量對重力熱管的傳熱性能影響顯著，但因地熱水與重力熱管為自然對流換熱，換熱情況會隨著地熱資源狀況及換熱情況改變，因此適合的充灌量是變化的，但因重力熱管是封閉的，難以修正充灌量、優化傳熱過程。四是重力熱管的蒸發段是地熱水與之進行自然對流換熱，與蒸發段內相變蒸發換熱相比，換熱熱阻明顯在地熱水側，由此為提高熱管工質在蒸發段的換熱量，在熱管蒸發段地熱水側應該結合自然對流換熱的特點加裝翅片。考慮到開采地熱鉆井直徑有限，這就需要在有限空間內增強熱管與地熱資源換熱量。

實用新型內容

本實用新型的特征和優點在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本實用新型而學習。

為克服現有技術的問題，本實用新型提供一種開采地熱用的重力熱管及換熱裝置，在有限熱管直徑范圍內，重力熱管內部蒸發段和絕熱段內設置單獨的冷凝液下降段，使冷凝液膜不再受向上蒸汽的剪切力影響，可以穩定流動，有效避免攜帶極限，顯著增加熱管傳熱量。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

根據本實用新型的一個方面，提供一種開采地熱用的重力熱管，包括管體，該管體設有蒸發段以及絕熱段；其特征在于，還包括冷凝液下降管，設置在該管體內，且位于該蒸發段以及絕熱段內。

根據本實用新型的一個實施例，位于該蒸發段內的該冷凝液下降管上裝有至少一個噴嘴。

根據本實用新型的一個實施例，該噴嘴設置在位于該蒸發段內的該冷凝液下降管的側壁上。

根據本實用新型的一個實施例，該冷凝液下降管的其中一端為連接端，該連接端穿過該管體的外壁并向外延伸，用于連接儲液罐。

根據本實用新型的一個實施例，還包括流量調節閥，位于該冷凝液下降管的連接端上。

根據本實用新型的一個實施例，還包括翅片，設置在該管體的蒸發段外側。

根據本實用新型的另一個方面，提供一種開采地熱用的換熱裝置，其特征在于，包括：上述任一開采地熱用的重力熱管；換熱器，與該重力熱管中的管體相連；儲液罐，與該換熱器及該重力熱管中的冷凝液下降管相連。

通過閱讀說明書，本領域普通技術人員將更好地了解這些技術方案的特征和內容。

附圖說明

下面通過參考附圖并結合實例具體地描述本實用新型，本實用新型的優點和實現方式將會更加明顯，其中附圖所示內容僅用于對本實用新型的解釋說明，而不構成對本實用新型的任何意義上的限制，在附圖中：

圖1為本實用新型實施例的開采地熱用的換熱裝置的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型提供一種開采地熱用的重力熱管，包括管體10，管體10設有蒸發段1以及絕熱段2；其特征在于，還包括冷凝液下降管3，設置在管體10內，且位于蒸發段1以及絕熱段2內，該冷凝液下降管3與向上工質蒸汽不接觸的。其中，蒸發段1位于絕熱段2的下方，在實際使用時，蒸發段1位于地下水層中，而絕熱段2為在地下土壤層中,絕熱段2以上的管體部分則位于地面上。