专利名称：带中心测温管的低温热棒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于多年冻土岩土地区铁路、公路、桥梁、涵洞、输油和输气管线、房屋建筑及输变电铁塔的基础冻土层稳定及山体滑坡防治等热能工程中所使用的低温热虹吸管(热棒)传热器。
背景技术：
冻土是一种特殊的、低温已变的自然体，其冻胀、融沉现象将会造成路基的沉陷变形、山坡热融滑塌、涵洞开裂等破坏现象，是寒冷地区铁路、公路工程建设需要解决的主要关键技术。
低温热管技术是60年代初发展起来的一种广泛用于土木工程中的无需外加动力的冷冻技术。它是一种利用液汽两相的转换对流循环来实现热量传输的系统，是无源冷却系统中热量传输效率最高的装置。热管是两端密封的管子，管中装有液体工质。目前应用在冻土技术上的为低温氨重力热管，管的上部装有散热片，叫散热段。管的下部埋入多年冻土中，叫蒸发段。在寒冷季节，由于空气温度低于多年冻土温度，热管中的液体工质吸收多年冻土中的热量，蒸发成汽体(吸收汽化潜热)。蒸汽在压差的驱动下，沿热管中心通道向上流动至热管上部(散热段)，遇到较冷的管壁放出汽化潜热，冷凝成液体，液体工质薄膜在重力作用下，沿管壁流回蒸发段再蒸发，如此循环把地基多年冻土中的热量源源不断地传输到大气中。由于重力热管特有的传热机理，热量只能从下向上传热，而不能从上往下传递，在温暖季节，空气温度高于多年冻土温度，液体工质蒸发的蒸汽到热管上部(散热段)后，由于管壁温度较高，蒸汽不能冷凝，达到汽液相平衡后，液体停止蒸发，热管停止工作(热管的单向传热特性)，这样大气中的热量就不会通过热管传到多年冻土中。
国外在输油管线和铁路工程中大量使用了低温热管技术，解决了因季节气温的变化使土壤交替地发生结冰和融化，从而保证支柱基础的稳固可靠。
国内对低温热管在冻土层的传热特性进行了研究，但因种种原因未取得研究成果。其中国内曾在公路的涵洞上安装了试验热管(热棒)，进行现场试验研究，从测试数据及工程应用效果看，热管(热棒)的试验取得了较满意的结果，但由于元件设计、制作等方面的原因，热管(热棒)的长期工作可靠性不是十分理想。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决上述冻土层稳定性问题，提供一种具有传热能力大，启动速度快，均温性能好，传热温差小，单向传热，传输功率大，使用寿命长等特点的带中心测温管的低温热棒。
本实用新型的技术解决方案一种带中心测温管的低温热棒，它包括有管状壳体及其两端的封盖，壳体内装有工作介质，在一端封盖上设有介质进出口管，其特征在于在壳体的设有介质进出口管的同一封盖上设有中心测温管，在壳体外壁上设有开花锯齿翅片或螺旋翅片或U型翅片。
本实用新型包括有壳体及其两端的封盖，壳体内装有工作介质，介质可更换，在一端封盖上设有介质进出口管(充液管)和中心测温管，并设有可拆卸的吊耳，在壳体上设有锯齿开花翅片，可提高传热系数1.1-3倍，其中壳体和翅片采用高频焊接，其使用性能稳定，使用寿命可达30年以上。本实用新型具有传热能力大，启动速度快，均温性能好，传热温差小，单向传热，传输功率大，使用寿命长等特点，故本实用新型可广泛用于高原冻土岩土公路铁路、桥梁涵洞路基及输变电铁塔基础稳定，机场跑道及道路融雪，低温地热的利用等工程中。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的开花锯齿翅片的局部剖视结构示意图。
图3为图2的侧视图。
图4为本实用新型的螺旋翅片的局部剖视结构示意图。
图5为本实用新型的U型翅片的局部剖视结构示意图。
具体实施方式
如图1-5，本实用新型的带中心测温管的低温热棒，它包括有管状壳体7及其两端的封盖3，壳体7内装有工作介质，在一端封盖3上设有介质进出口管2，本实用新型的特点是，在壳体7的设有介质进出口管2的同一封盖3上设有中心测温管5，在壳体7外壁上设有开花锯齿翅片或螺旋翅片或U型翅片6。
本实用新型中，壳体7外壁的开花锯齿翅片或螺旋翅片或U型翅片6或是连续的，或是间断的。其中热段壳体7外壁可为平滑面结构，也可以为翅片结构。翅片6可以是螺旋翅片或直齿槽道结构。壳体7外壁与翅片6的连接采用高频焊接，焊着率大于95％。壳体7的内壁可为平滑面结构，也可以为螺旋或直齿槽道结构或烧结金属粉末粒子，使换热系数较光滑面提高1.3-2.8倍。另外还可在壳体7内设置分流管、溢流管等插入件。
本实用新型的壳体7内装有工作介质，工作介质为液氨(NH3)或氟里昂-21(CHCl2F)、氟里昂-11(CCl3F)等。在壳体7一端封盖3上设有介质进出口管2，该接管同时为壳体7内的抽真空排放口、充液口和更换液体的排出口。封盖3上同时设有中心测温管5，中心测温管5的端部为平滑平面结构，中心测温管5为一金属管体，它与壳体7内的工作介质接触，其从封盖3引出的一端连有毫伏计，用以测量壳体7内的介质温度，监控热棒工作状态及热棒的启动性能。在介质进出口管2的端部设有可拆卸的吊耳4和保护盖1，便于维修保养。保护盖1可为活连接，也可焊接连接。本实用新型的各部件的材料可采用碳钢，低温钢，不锈钢及耐酸碱盐材料。
本实用新型的翅片6有三种典型结构，一是开花锯齿翅片结构，如图2、3所示，二是螺旋翅片结构，如图4所示，三是U型翅片结构，如图5所示，它们可大大提高流体的紊流强度，传热系数比普通管提高2-10倍。本实用新型的翅片6的厚度为0.1-3mm，高度为0.2-100mm。本实用新型的壳体7的直径为2-200mm，长为1-50m。
权利要求1.一种带中心测温管的低温热棒，它包括有管状壳体及其两端的封盖，壳体内装有工作介质，在一端封盖上设有介质进出口管，其特征在于在壳体的设有介质进出口管的同一封盖上设有中心测温管，在壳体外壁上设有开花锯齿翅片或螺旋翅片或U型翅片。
2.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于所述壳体外壁的开花锯齿翅片或螺旋翅片或U型翅片或是连续的，或是间断的。
3.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于所述壳体的内壁或为平滑面结构，或为螺旋或直齿槽道结构或烧结金属粉末粒子，或在壳体内设置分流管、溢流管插入件。
4.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于所述中心测温管端部为平滑平面结构，中心测温管为一金属管体，它与壳体内的工作介质接触，其从封盖引出的一端连有毫伏计。
5.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于在介质进出口管的端部设有可拆卸的吊耳和保护盖，保护盖或为活连接，或为焊接连接。
6.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于所述各部件的材料用碳钢，低温钢，不锈钢或耐酸碱盐材料。
7.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于所述翅片的厚度为0.1-3mm，高度为0.2-100mm。
8.按权利要求1所述的带中心测温管的低温热棒，其特征在于所述壳体直径为2-200mm，长为1-50m。
专利摘要本实用新型涉及一种用于多年冻土岩土地区铁路、公路、桥梁、涵洞、输油和输气管线、房屋建筑的基础土层稳定及山体滑坡防治等热能工程中所使用的带中心测温管的低温热棒，它包括有管状壳体及其两端的封盖，壳体内装有工作介质，在一端封盖上设有介质进出口管，在壳体的设有介质进出口管的同一封盖上设有中心测温管，在壳体外壁上设有锯齿开花齿翅片或螺旋齿翅片或U型齿翅片。本实用新型具有传热能力大，启动速度快，均温性能好，传热温差小，单向传热，传输功率大，使用寿命长等特点。故本实用新型可广泛用于高原冻土岩土公路、铁路、桥梁涵洞路基及输变电铁塔基础稳定，机场跑道及道路融雪，低温地热的利用等工程中。
文档编号F28D15/02GK2623748SQ0322181
公开日2004年7月7日 申请日期2003年5月15日 优先权日2003年5月15日
发明者郭宏新, 刘丰, 陈军, 李来所, 马明 申请人:江苏中圣石化工程有限公司