[發明專利]一種高效相變換熱管及其制備方法

在審

• 申請號: 201811241306.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109405609A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 李延平;朱瑞賀;劉興;王少云;束海濤;劉子屹;葉蓮斌;黃海波;唐月霞;金燁華;張旭嬌;劉賽;郭姍姍;龔發丹
• 申請（專利權）人: 山東岱榮節能環保科技有限公司
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

本發明屬于熱交換技術領域，提供一種高效相變換熱管及其制備方法，換熱管本體由多層具有毛細結構的塑料基層構成，塑料基層為雙層結構，雙層結構內設有毛細結構，毛細結構內填充有易汽化液體工質。在制備的過程中，毛細結構內填充的液體工質加熱后汽化膨脹擴容，冷卻后形成內部為真空的密閉腔體，即密閉腔體內為易汽化的液體工質及冷卻后形成的真空，該密閉腔體相當于一個微型熱管。當該換熱管作為換熱器部件工作時，由于微型熱管的高效熱傳導效應，可以顯著提高的換熱管壁的導熱系數。換熱管本體由多層塑料基層組成，故整個換熱管壁內部的空腔形成類蜂窩狀結構，制備相同規格的換熱管時用料少，成本低，重量輕，強度變大，抗壓能力增強。

技術領域

本發明涉及熱交換技術領域，尤其涉及一種高效相變換熱管及其制備方法。

背景技術

換熱器是應用最廣泛的設備之一，絕大多數換熱器都需要換熱管作為換熱元件。熱側物質將熱量傳遞給換熱管壁，通過換熱管管壁將熱量傳遞給冷側物質。塑料由于化學性能穩定，抗蝕性能好，被眾多廠家選作換熱管材料，但塑料自身導熱系數較小，導致換熱管熱阻較大，影響換熱效果。部分改性塑料原料昂貴，造價很高。且塑料本身力學性能較差。目前采用小直徑﹑薄管壁的方法來彌補導熱系數和力學性能的不足，但限制了塑料換熱管的應用場合。如何在保留塑料管優勢的前提下降低傳熱熱阻、降低造價和提高力學性能具有研究意義和發展前景。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種高效相變塑料換熱管，提高換熱管的換熱效率，提升熱管單管力學性能。

本發明是通過如下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供一種高效相變換熱管，包括換熱管本體，所述換熱管本體包括至少一層塑料基層，每層所述塑料基層內設置有毛細結構腔，所述毛細結構腔內填充有易汽化液體。

換熱管本體由多層具有毛細結構的塑料基層纏繞而成，每層塑料基層內都設置有填充易汽化液體的毛細結構。

制備時，由具有毛細結構的塑料基層在纏繞軸上纏繞形成原始的換熱管形態，將原始換熱管置于限位的套管之內。給換熱管生產裝置持續加熱。隨著溫度的升高，毛細結構內的液體工質部分汽化，體積膨脹。宏觀上換熱管的體積也隨之膨脹，壓力升高，并充滿限位管與纏繞軸之間的空間。維持升溫和加壓維持一段過程以給基層材料定型。毛細結構內工質的膨脹使毛細結構容積擴大。材料定型后，隨后緩慢冷卻換熱管。由于定型后的毛細結構容積大于原充裝液體的體積，隨著汽化工質的冷卻，在毛細結構內部形成液體+真空的微型熱管結構。去除纏繞軸和限位管后即得到內部存在無數許多毛細結構的換熱管。

制備完成的換熱管內部毛細結構相當于無數個微型熱管，熱量傳輸更充分，提高換熱效率。

優選的，所述塑料基層包括上基層和下基層，所述上基層上設置有上腔體，所述下基層上設置有下腔體，所述上腔體和所述下腔體密封圍成所述毛細結構腔

優選的，所述毛細結構腔內填充有易汽化液體和真空。

優選的，所述易汽化液體為酒精和/或丙酮。毛細結構腔內，可以是所有腔體都填充酒精，或者都填充丙酮液體，也可以有的腔體內填充酒精，有的腔體內填充丙酮。除了酒精和丙酮這兩種液體外，還可以是其他可行的容易汽化的液體。

第二方面，本發明還提供一種高效相變換熱管的制備方法，用于制備上述所述的高效相變換熱管，所述方法包括如下步驟：

S01：將備好的塑料基層纏繞在纏繞軸上，在纏繞好的塑料基層1的最外層固定限位管，并用壓緊件壓緊，然后對整體進行加熱定型；其中，所述塑料基層內設置有毛細結構腔，所述毛細結構腔內填充有易汽化液體。

加熱定型過程中，毛細結構腔內的易汽化液體的膨脹使毛細結構腔的容積擴大，塑料基層材料定型后，隨后緩慢冷卻換熱管。由于定型后的毛細結構腔的容積大于原充裝液體的體積，隨著易汽化液體工質的冷卻，在毛細結構腔內部形成液體+真空的微型熱管結構，提高換熱效率。