一种用于高温冷却取热的大温差热管的制作方法

本实用新能源材料生产的，具体地说是一种大温差热管，用于锂电池负极材料工艺生产中的石墨化炉冷却取热；同时适用于钠电池负极硬碳碳化炉、石墨电极、碳素等生产中的高温冷却取热。

背景技术：

1、石墨化工艺是石墨类锂离子电池负极材料生产的重要工艺，石墨化度是锂离子电池负极材料的重要指标。在石墨化温度提高到接近2200℃时，锂离子电池负极材料的杂质基本上已经被排除；3000℃左右时，完成锂离子电池负极材料的石墨化。完成石墨化后，石墨化炉的成品需由3000℃的超高温状态冷却至150℃左右才能出炉。由于炉内超高温，同时石墨产品在有氧状态时300℃以上开始氧化、500℃以上燃烧。目前只能采用炉体整体自然冷却或外部表面喷雾通风降温；降温时间需30天左右，致使石墨化炉每炉间歇生产周期长达40天左右。

2、目前石墨化炉的成品冷却没有更好、可实施的技术方案，成品冷却已成为制约锂电池负极生产产量的主要因素。同时石墨化炉体整体自然冷却或外部表面喷雾通风降温方式，也无法有效地进行热量回收。

3、锂离子电池负极材料生产石墨炉成品冷却，是一个变温、热量递减的非线性不稳定传热过程。其中温度由3000℃冷却至150℃，传热量由大至小。在热管领域，每个定型热管均在适用的温度下，有自己的高效、稳定的工作温度范围，一般不超过600℃；单一热管无法完成石墨炉成品大温差冷却全过程。

技术实现思路

1、针对现有技术中的存在的问题，本实用新型提供一种用于高温冷却取热的大温差热管。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高温冷却取热的大温差热管，其为：热管包括管壳，管壳内设置容置空间，所述容置空间用于放工质；所述热管分为蒸发端和绝热段，所述蒸发端和绝热段连接，所述蒸发端用于与待冷却物接触，所述绝热段起保温的作用；

3、所述工质，其成分包括镓、铝、镝、铜、锡、镍、铁、铬、铷、钾、钠、锌、镁、锂、钙、铅、钡、汞、铯中的一种或几种；所述管壳，其材料选自钼钨合金、铼合金、碳碳复合材料、石墨、不锈钢、钛、铌、钽、镍、铜、低合金钢中的一种或几种，所述热管的一端与待冷却物接触即可取热。

4、优选的，管壳和容置空间之间设置管芯，所述管芯与管壳材料相同。

5、优选的，管芯与管壳内壁贴紧配合，容置空间为封闭圆形或椭圆形。

6、优选的，热管远离蒸发端的一端为冷凝端，所述冷凝端用于与待加热物接触。

7、优选的，所述冷凝端设置翅片结构，以改变其热流密度。

8、优选的，所述冷凝端的内径逐渐减小，渐缩过渡为细管。

9、优选的，所述绝热段的外围设置气壁结构，其为通过在板材上设置充气口制成，通过充气口向气壁结构与热管之间的位置冲入惰性气体以进行保温。

10、优选的，所述气壁结构可以通过固定件与绝热段连接，也可以与之分离，使用时通过悬挂、吊置等方式安装在绝热段外部。

11、优选的，2个及以上所述热管通过碳碳复合材料带连接成热管组。

12、优选的，所述热管组中各热管的蒸发段位置呈错位排布。

13、优选的，所述待冷却物的温度范围2200～3100℃时，所述热管中工质成分包括镓、铝、镝、铜、锡、镍、铁和铬，所述管壳及管芯的材料包括碳碳复合材料和石墨。

14、优选的，所述待冷却物的温度范围1300～2400℃时，所述热管中工质成分包括铷、钾、钠、锌、镁、锂、钙、铅和钡，所述管壳及管芯的材料包括钼钨合金、铼合金、碳碳复合材料和石墨。

15、优选的，所述待冷却物的温度范围600～1400℃时，所述热管中工质成分包括汞、铯、铷和钾，所述管壳及管芯的材料包括不锈钢、钛、铌、钽、镍、碳碳复合材料和石墨。

16、优选的，所述待冷却物的温度范围150～660℃时，所述热管中工质成分包括水、汞和铯，所述管壳及管芯的材料包括铜、不锈钢、低合金钢、碳碳复合材料和石墨。

17、优选的，管壳和容置空间直接，还设置管芯，管芯由包括网状的普通碳碳复合材料制成，与管壳材料相同。

18、优选的，热管远离蒸发端的一端为冷凝端，所述冷凝端设置翅片结构，以改变其热流密度，冷凝端翅片采用石墨材料制成。

19、本实用新型的有益效果是：

20、本实用新型所述的大温差热管，可以实现大温差降温，每一温度段热管均处于高效率的换热状态，成品能够实现快速冷却，冷却的同时实现热量的转移，除用于锂电池负极材料工艺生产中的石墨化炉冷却取热；同时适用于钠电池负极硬碳碳化炉、石墨电极、碳素等生产中的高温冷却取热，为超高温工况下取热、蓄热，提供了技术基础。

技术特征：

1.一种用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：热管包括管壳，管壳内设置容置空间，所述容置空间用于放工质；所述热管分为蒸发端和绝热段，所述蒸发端和绝热段连接，所述蒸发端用于与待冷却物接触，所述绝热段起保温的作用；

2.根据权利要求1所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：管壳和容置空间之间设置管芯，所述管芯与管壳材料相同。

3.根据权利要求2所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：管芯与管壳内壁贴紧配合，容置空间为封闭圆形或椭圆形。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：热管远离蒸发端的一端为冷凝端，所述冷凝端用于与待加热物接触。

5.根据权利要求4所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：所述冷凝端设置翅片结构，以改变其热流密度。

6.根据权利要求4所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：所述冷凝端的内径逐渐减小，渐缩过渡为细管。

7.根据权利要求4所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：所述绝热段的外围设置气壁结构，其为通过在板材上设置充气口制成，通过充气口向气壁结构与热管之间的位置冲入惰性气体以进行保温。

8.根据权利要求7所述的用于高温冷却取热的大温差热管，其特征在于：所述气壁结构可以通过固定件与绝热段连接，也可以与之分离，使用时通过悬挂、吊置的方式安装在绝热段外部。

技术总结
本技术提供一种用于高温冷却取热的大温差热管，热管包括管壳，管壳内设置容置空间，所述容置空间用于放工质；所述热管分为蒸发端和绝热段，所述蒸发端和绝热段连接，所述蒸发端用于与待冷却物接触，所述绝热段起保温的作用；所述工质，其成分包括镓、铝、镝、铜、锡、镍、铁、铬、铷、钾、钠、锌、镁、锂、钙、铅、钡、汞、铯中的一种或几种；所述管壳，其材料选自钼钨合金、铼合金、碳碳复合材料、石墨、不锈钢、钛、铌、钽、镍、铜、低合金钢中的一种或几种，所述热管的一端与待冷却物接触即可取热，应用场景温度在2200℃～3000时℃，为超高温工况下取热、蓄热，提供了技术基础。

技术研发人员：时玉军,蒋永丽,周明君
受保护的技术使用者：湖南云麓新能源有限公司
技术研发日：20230404
技术公布日：2024/1/15