调节换热面积比率式热管的制作方法

本发明是一种调节换热面积比率式热管，其涉及一种热管，特别是涉及一种采用循环换热管增加冷凝段换热面积的调节换热面积比率式热管。

背景技术：

热管由管壳﹑吸液芯和热管工作介质组成，热管的工作段分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。当蒸发段吸收热流体热量时，热量通过管壳使浸透在吸液芯中的热管工作介质蒸发，热管工作介质蒸汽在蒸发段和冷凝段之间形成的压差作用下流向冷凝段，冷流体通过管壳吸收冷凝段内腔热管工作介质蒸汽的热量，使热管工作介质蒸汽在冷凝段凝结为液体，冷凝后的热管工作介质被吸附在吸液芯的毛细孔中，并被输送至蒸发段，形成热管工作介质的工作循环。虽然热管的传热能力极大，但是也存在制约其工作能力的极限：粘性极限、声速极限、携带极限、毛细极限、沸腾极限等。这些传热极限与热管的尺寸、形状、热管工作介质、吸液芯结构、工作温度等有关。当工作温度低时，最易出现粘性极限及声速极限，当工作温度高时，则易出现毛细极限及沸腾极限。

毛细极限是指当热管中的汽体和液体的循环压力降与所能提供的最大毛细压头达到平衡时，该热管的传热量达到最大值。若此时增加热管工作介质的蒸发量，则会因毛细压头不足，使抽回到蒸发段的液体不能满足蒸发量，导致发生蒸发段吸液芯干涸和过热，出现热管管壳温度剧烈升高，甚至烧毁热管。沸腾极限是指当热管中蒸发段径向热流密度很大时，会使热管工作介质沸腾。吸液芯内大量汽泡堵塞毛孔，破坏毛细抽吸作用，导致凝结的热管工作介质液体不能满足蒸发量。

热管在运行中，热流体温度波动导致热管蒸发段温度高于设计温度、热管蒸发段径向热流密度大于设计值时，普通热管容易出现毛细极限及沸腾极限，导致热管管壳温度剧烈升高，甚至烧毁热管。

若有一种热管，在热管蒸发段温度升高时，能够增加热管冷凝段的换热面积，即增加热管冷凝段总换热面积与热管蒸发段总换热面积的比率，加速热管工作介质的冷凝速度，促使凝结的热管工作介质液体能够满足蒸发量，避免因蒸发段吸液芯干涸而出现热管失效的事故。

技术实现要素：

本发明的目的是克服热流体温度波动导致热管蒸发段温度高于设计温度时，普通热管容易出现毛细极限及沸腾极限，导致热管管壳温度剧烈升高，甚至烧毁热管的缺点，提供一种在热管蒸发段温度升高时，能够增加热管冷凝段的换热面积，即增加热管冷凝段总换热面积与热管蒸发段总换热面积的比率，加速热管工作介质的冷凝速度，促使凝结的热管工作介质液体能够满足蒸发量，避免因蒸发段吸液芯干涸而出现热管失效事故的调节换热面积比率式热管。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是调节换热面积比率式热管包括壳体、辅助吸液芯、循环换热管、热管工作介质。壳体内腔安装有吸液芯，辅助吸液芯安装在循环换热管径向外侧，循环换热管安装在壳体内腔，并且循环换热管位于所述热管冷凝段，壳体内腔加注热管工作介质。所述热管在应用时，所述热管蒸发段位于换热器的热流体内腔，所述热管冷凝段位于换热器的冷流体内腔。循环换热管的循环进口端通过管路一与循环泵的出口端连接在一起，循环换热管的循环出口端与换热器的冷流体内腔相连通。管路二的一端与循环泵的进口端连接在一起，管路二的另一端与换热器的冷流体内腔相连通。所述热管蒸发段温度升高超过设计值时，启动循环泵，换热器的冷流体内腔中一部分冷流体由循环泵输送经过循环换热管内腔，这部分冷流体再回到换热器的冷流体内腔。循环换热管内表面参与换热，加速热管工作介质的冷凝速度，促使凝结的热管工作介质液体能够满足蒸发量。循环换热管内表面面积是所述热管冷凝段的相对新增换热面积，调节循环泵的流量，即调节冷流体流过循环换热管内表面的流速，能够调节循环换热管的换热效率，从而调节新增换热面积的有效值。

壳体包括注液管、保护帽、下端板、管壳、吸液芯、上端板。管壳呈圆筒形，管壳中间偏上的部位有径向通孔，吸液芯呈圆筒形，吸液芯中间偏上的部位有径向通孔，并且，吸液芯的径向通孔与管壳的径向通孔位置重合，吸液芯的材质含有毛细孔，吸液芯安装在管壳径向内表面。下端板呈圆盘形，下端板中心有通孔，注液管的上端焊接在下端板中心通孔中，下端板径向外侧焊接在管壳的下端。保护帽呈一端封闭的圆筒形。上端板呈圆盘形，上端板中心有通孔，上端板径向外侧焊接在管壳的上端。

循环换热管呈l形，循环换热管的上端是循环进口端，循环换热管的下端是循环出口端。辅助吸液芯呈l形，辅助吸液芯安装在循环换热管中间部位的径向外表面。循环换热管的上端焊接在上端板中心通孔中，循环换热管的下端分别穿过吸液芯的径向通孔和管壳的径向通孔，并且，循环换热管的下端焊接在管壳的径向通孔中。

所述热管在装配时，从注液管向壳体内腔加注热管工作介质，然后在注液管的压封处用压钳压扁，并在注液管的注液口焊接密封。再把保护帽非封闭一端与管壳的下端焊接在一起。

所述热管蒸发段温度升高超过设计值时，启动循环泵，换热器的冷流体内腔中一部分冷流体由循环泵输送经过循环换热管内腔，这部分冷流体再回到换热器的冷流体内腔。循环换热管内表面参与换热，流过循环换热管内腔的冷流体通过循环换热管吸收冷凝段内腔热管工作介质蒸汽的热量，使热管工作介质蒸汽在冷凝段凝结为液体，冷凝后的热管工作介质被吸附在辅助吸液芯的毛细孔中，并被输送至蒸发段的吸液芯中。

所述热管蒸发段温度低于设计值时，关闭循环泵，循环换热管内腔的冷流体停止循环流动，循环换热管内表面不参与换热，所述热管冷凝段的换热面积恢复至管壳的径向外表面面积。

所述热管蒸发段温度升高超过设计值时，循环换热管内表面参与换热，加速热管工作介质的冷凝速度，促使凝结的热管工作介质液体能够满足蒸发量，避免因蒸发段吸液芯干涸而出现热管失效的事故，从而确保所述热管在热流体温度波动时安全运行。所述热管蒸发段温度低于设计值时，循环换热管内表面不参与换热，所述热管恢复正常运行。

附图说明

说明书附图是调节换热面积比率式热管的结构图和示意图。其中图1是所述热管的轴测图。图2是所述热管的轴测剖视图。图3是管壳、吸液芯安装在一起的轴测图。图4是循环换热管、辅助吸液芯、上端板安装在一起的轴测剖视图。图5是下端板、注液管安装在一起的轴测剖视图。图6是保护帽的轴测图。图7是注液管的轴测图。图8是所述热管应用时的示意图。

图中标注有注液管1、保护帽2、下端板3、管壳4、吸液芯5、辅助吸液芯6、循环换热管7、上端板8、循环进口端9、循环出口端10、径向通孔11、压封处12、注液口13、管路一14、循环泵15、换热器16、管路二17、冷流体内腔18、一部分冷流体循环流动方向19、热流体内腔20。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1、图2、图8，调节换热面积比率式热管包括壳体、辅助吸液芯6、循环换热管7、热管工作介质。壳体内腔安装有吸液芯5，辅助吸液芯6安装在循环换热管7径向外侧，循环换热管7安装在壳体内腔，并且循环换热管7位于所述热管冷凝段，壳体内腔加注热管工作介质。所述热管在应用时，所述热管蒸发段位于换热器16的热流体内腔20，所述热管冷凝段位于换热器16的冷流体内腔18。循环换热管7的循环进口端9通过管路一14与循环泵15的出口端连接在一起，循环换热管7的循环出口端10与换热器16的冷流体内腔18相连通。管路二17的一端与循环泵15的进口端连接在一起，管路二17的另一端与换热器16的冷流体内腔18相连通。所述热管蒸发段温度升高超过设计值时，启动循环泵15，换热器16的冷流体内腔18中一部分冷流体由循环泵15输送经过循环换热管7内腔，这部分冷流体再回到换热器16的冷流体内腔18。循环换热管7内表面参与换热，加速热管工作介质的冷凝速度，促使凝结的热管工作介质液体能够满足蒸发量。循环换热管7内表面面积是所述热管冷凝段的相对新增换热面积，调节循环泵15的流量，即调节冷流体流过循环换热管7内表面的流速，能够调节循环换热管7的换热效率，从而调节新增换热面积的有效值。

参照图1至图7，壳体包括注液管1、保护帽2、下端板3、管壳4、吸液芯5、上端板8。管壳4呈圆筒形，管壳4中间偏上的部位有径向通孔11，吸液芯5呈圆筒形，吸液芯5中间偏上的部位有径向通孔11，并且，吸液芯5的径向通孔11与管壳4的径向通孔11位置重合，吸液芯5的材质含有毛细孔，吸液芯5安装在管壳4径向内表面。下端板3呈圆盘形，下端板3中心有通孔，注液管1的上端焊接在下端板3中心通孔中，下端板3径向外侧焊接在管壳4的下端。保护帽2呈一端封闭的圆筒形。上端板8呈圆盘形，上端板8中心有通孔，上端板8径向外侧焊接在管壳4的上端。

循环换热管7呈l形，循环换热管7的上端是循环进口端9，循环换热管7的下端是循环出口端10。辅助吸液芯6呈l形，辅助吸液芯6安装在循环换热管7中间部位的径向外表面。循环换热管7的上端焊接在上端板8中心通孔中，循环换热管7的下端分别穿过吸液芯5的径向通孔11和管壳4的径向通孔11，并且，循环换热管7的下端焊接在管壳4的径向通孔11中。

所述热管在装配时，从注液管1向壳体内腔加注热管工作介质，然后在注液管1的压封处12用压钳压扁，并在注液管1的注液口13焊接密封。再把保护帽2非封闭一端与管壳4的下端焊接在一起。

参照图1、图2、图8，所述热管蒸发段温度升高超过设计值时，启动循环泵15，换热器16的冷流体内腔18中一部分冷流体由循环泵15输送经过循环换热管7内腔，这部分冷流体再回到换热器16的冷流体内腔18。循环换热管7内表面参与换热，流过循环换热管7内腔的冷流体通过循环换热管7吸收冷凝段内腔热管工作介质蒸汽的热量，使热管工作介质蒸汽在冷凝段凝结为液体，冷凝后的热管工作介质被吸附在辅助吸液芯6的毛细孔中，并被输送至蒸发段的吸液芯5中。

所述热管蒸发段温度低于设计值时，关闭循环泵15，循环换热管7内腔的冷流体停止循环流动，循环换热管7内表面不参与换热，所述热管冷凝段的换热面积恢复至管壳4的径向外表面面积。

所述热管蒸发段温度升高超过设计值时，循环换热管7内表面参与换热，加速热管工作介质的冷凝速度，促使凝结的热管工作介质液体能够满足蒸发量，避免因蒸发段吸液芯7干涸而出现热管失效的事故，从而确保所述热管在热流体温度波动时安全运行。所述热管蒸发段温度低于设计值时，循环换热管7内表面不参与换热，所述热管恢复正常运行。