噴淋式熱管換熱器及其方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種噴淋式熱管換熱器及其方法。該換熱器包括：第一腔室；利用隔離墻與第一腔室分離的第二腔室；多根熱管，每根熱管由具有熱界面的蒸發(fā)段和具有冷界面的冷凝段組成，其中，熱管的蒸發(fā)段置于第一腔室，熱管穿過絕緣墻，并且熱管的冷凝段置于第二腔室；第一噴淋器，位于第一腔室，用于將第一工作流體噴射到熱管的蒸發(fā)段；和第二噴淋器，位于第二腔室，用于將第二工作流體噴射到熱管的冷凝段。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及換熱器領(lǐng)域，特別涉及一種形成低溫度差蒸汽的噴淋式熱管換熱器。
技術(shù)介紹
熱管是一種結(jié)合了導(dǎo)熱和相變兩種原理，高效地在兩種固體表面?zhèn)鬏敓崃康膿Q熱設(shè)備。在熱管的熱界面處，特別在非常低壓情況下，液體與熱傳導(dǎo)表面接 觸，通過吸收該表面的熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽。蒸汽流向冷界面，冷凝成液體，釋放蒸汽的潛熱。因而能有效的將熱量從熱界面?zhèn)鬏斨晾浣缑妗Ｈ缓螅后w通過毛細(xì)管現(xiàn)象和/或重力的作用回到熱界面，再次蒸發(fā)反復(fù)循環(huán)。熱管的內(nèi)壓可以設(shè)定或者調(diào)節(jié)至能促進(jìn)傳熱流體相變的溫度，工作流體取決于熱管理系統(tǒng)的工作條件。典型的熱管由密封的管子或管道組成，冷熱兩端采用高導(dǎo)熱系數(shù)的材料，例如銅或鋁。采用真空泵排出空的熱管內(nèi)的空氣，然后，填充一定體積百分比的適合工作溫度的工作流體(或冷卻劑)。該種流體可以是水、酒精、丙酮、鈉溶液或水銀。由于局部真空會(huì)近似于或低于流體的蒸汽壓力，部分流體將為液相，部分為氣相。采用真空環(huán)境，避免了工作氣體由于接觸其他氣體而擴(kuò)散，因而蒸汽是以分子移動(dòng)的速度傳輸?shù)嚼淠恕Ｒ虼耍瑲怏w傳熱速度的僅僅限制于氣體位于冷端冷凝至液體的速度。在管壁內(nèi)，可選用毛細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生毛細(xì)壓力，施加給液相的工作流體。毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以是典型的燒結(jié)金屬粉末或一系列平行熱管軸線的凹槽，它也可以用任何可對(duì)冷凝液體產(chǎn)生毛細(xì)壓力的材料制成，冷凝液體依靠毛細(xì)作用回到熱端。如果重力或其他加速度足夠克服冷凝液體的表面張力，促使其流回?zé)岫耍瑹峁芤部梢圆徊捎妹?xì)結(jié)構(gòu)。熱管不包含機(jī)械活動(dòng)部件，最具代表性的是，其不需要維護(hù)。當(dāng)工作流體的氣壓較低時(shí)，這一特性是非常具有意義的。材料的選擇取決于熱管工作時(shí)的溫度條件，冷卻劑的范圍從極低溫度應(yīng)用(2-4。K)到水銀(523-923。K)至納(873-1473。K)甚至極高溫度的銦(2000-3000。K)。大部分低溫應(yīng)用的熱管采用組合氨(213-373° K)、甲醇(283-403。K)、乙醇(273-403° K)或水(303-473° K)作為工作流體。因?yàn)闊峁転檎婵眨ぷ髁黧w在充分低于大氣壓力沸點(diǎn)時(shí)沸騰，獲得潛熱。比如，水能在剛過273° K(0°C )時(shí)沸騰，因而，它能有效的在較低的溫度傳遞潛熱。熱管相對(duì)于許多其他散熱機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于其高效的傳熱效率。從根本上來說，相對(duì)于等效截面的固體銅(其沒有利用相變材料原理)，熱管是一個(gè)更好的熱導(dǎo)體。一些熱管證明了其熱通量達(dá)到230MW/m2或23kW/cm2以上。在某種意義上，熱管是熱能的超導(dǎo)體。熱管還具有以下獨(dú)特的性能蒸發(fā)段和冷凝段具有較小的溫度差；可控的導(dǎo)熱密度；可逆的傳熱路徑和強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力。此外，熱管換熱器相比于常規(guī)換熱器，具有以下優(yōu)勢(shì)，比如沒有活動(dòng)部件，更高的傳熱效率，更低的能量消耗。在溴化鋰吸收式熱泵或制冷機(jī)組中，其吸收器在工作過程中，即在溴化鋰濃溶液吸收低壓水蒸氣而變?yōu)橄♂屼寤嚾芤旱倪^程中，會(huì)放出大量的吸收潛熱。通常這些熱量都是用冷卻水冷卻帶出系統(tǒng)的。然而，在某些特定的應(yīng)用中，如果能夠?qū)⑦@些溫度品質(zhì)不高但量很大的潛熱在很低的溫差下轉(zhuǎn)換成低壓水蒸汽在加以應(yīng)用，會(huì)產(chǎn)生很好的節(jié)能效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種新型的熱管換熱器，能夠在很低的溫差下生成低壓蒸汽。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的實(shí)施方式提供了一種噴淋式熱管換熱器。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該換熱器包括第一腔室；第二腔室，與第一腔室通過隔離墻分離；多根熱管，每根熱管由具有熱界面的蒸發(fā)段和具有冷界面的冷凝段組成；其中，熱管的蒸發(fā)段置于第一腔室，熱管的蒸發(fā)熱源通常是溴化鋰吸收器的吸收潛熱，熱管穿過隔離墻，并且熱管的冷凝段置于第二腔室；第一噴淋器位于第一腔室，用于噴射第一工作流體至熱管的蒸發(fā)段；第二噴淋器位于第二腔室，用于噴射第二工作流體至熱管的冷凝段。優(yōu)選的，換熱器還包括一個(gè)第一蒸汽口，位于第一腔室，作為第一蒸汽入口。優(yōu)選的，換熱器還包括一個(gè)第二蒸汽口，位于第二腔室，作為第二蒸汽出口。優(yōu)選的，第一噴淋器噴射第一工作流體，吸附第一蒸汽，并產(chǎn)生熱量。優(yōu)選的，第一噴淋器和/或第二噴淋器在熱管段產(chǎn)生降膜換熱。優(yōu)選的，熱管從第一腔室到第二腔室位置逐漸上升，因此熱管內(nèi)冷凝的工作流體從第二腔室的冷凝段向下流向第一腔室的蒸發(fā)段。優(yōu)選的，換熱器包括至少4根熱管。優(yōu)選的，換熱器包括至少10根熱管。優(yōu)選的，第一工作流體為溴化鋰溶液，第一蒸汽為水蒸汽。優(yōu)選的，第二工作流體為水。優(yōu)選的，第二蒸汽為水蒸汽。本專利技術(shù)的實(shí)施方式還提供了一種從第一蒸汽傳遞潛熱至第二蒸汽的方法，在一個(gè)具體實(shí)施例中，該方法包括將第一蒸汽輸入上述熱管換熱器的第一腔室；將第一工作流體輸入熱管換熱器的第一噴淋器；將第二工作流體輸入熱管換熱器的第二噴淋器；啟動(dòng)熱管換熱器，第一工作流體與第一蒸汽結(jié)合，獲得熱量，熱量被熱管的蒸發(fā)段吸收，并傳輸?shù)轿挥诘诙皇业臒峁艿睦淠危颂師崃繉⒌诙ぷ髁黧w轉(zhuǎn)換為第二蒸汽；和將第二蒸汽排出第二腔室。優(yōu)選的，還包括從第一腔室排出稀釋的第一工作流體；重新濃縮/蒸發(fā)第一工作流體；和將第一工作流體再輸入第一噴淋器。可選的，采用吸收式制冷機(jī)重新濃縮第一工作流體。第一腔室即為溴化鋰熱泵或溴化鋰制冷機(jī)的吸收器，當(dāng)濃溴化鋰溶液被噴淋或滴淋在熱管表面時(shí)，會(huì)吸收處于同一腔室內(nèi)的低壓水蒸氣，同時(shí)釋放出大量的吸收潛熱，作為熱管換熱器第一腔室內(nèi)的熱源。本專利技術(shù)實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于該熱管換熱器具有非常高的導(dǎo)熱性質(zhì)，在相同條件下，水銅熱管的導(dǎo)熱能力是固體銅管的280倍。而且，熱管導(dǎo)熱方向的溫差是最小的，同時(shí)飽和蒸汽壓差在同一方向也很小，能夠形成低溫差的蒸汽，具有卓越的等溫線特性。本專利技術(shù)換熱器的最大特點(diǎn)在于能夠在第二腔室產(chǎn)生飽和溫度只比第一腔式吸收發(fā)熱溫度低2至3度的低壓蒸汽。這種特性是其他中來換熱器無法做到的。該換熱器還可以通過改變各自蒸發(fā)截面或冷凝截面的傳熱表面面積，調(diào)節(jié)導(dǎo)熱密度。此外，該種熱管換熱器沒有機(jī)械活動(dòng)部件，無需維護(hù)，節(jié)約了成本。附圖說明圖I示出了本專利技術(shù)噴淋式熱管換熱器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本專利技術(shù)噴淋式熱管換熱器的俯視圖；圖3示出了本專利技術(shù)噴淋式熱管換熱器中一根熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本專利技術(shù)噴淋式熱管換熱器中一組熱管在一個(gè)平面的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5示出了本專利技術(shù)噴淋式熱管換熱器的隔離墻的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖中相同或相似的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記表示。下面提供了熱管換熱器的多個(gè)實(shí)施例。該熱管換熱器能夠在極低溫度差的情況下，非常高效率的傳熱。圖I和圖2示出了熱管換熱器101的一個(gè)實(shí)施例，圖I、圖2是該換熱器的主視圖和俯視圖。如圖所示，換熱器包括第一腔室124和第二腔室125，通過隔離墻或隔離物119互相分離。在具體實(shí)施例中，具有一根或多根熱管129，每根熱管由具有熱界面的蒸發(fā)段106和冷凝段108組成，熱管129位于腔室內(nèi)，其中，熱管的蒸發(fā)段106位于第一腔室124，所述熱管129穿過隔離墻或隔離物119，并且熱管本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種熱管換熱器，包括：第一腔室；利用隔離墻與所述第一腔室分離的第二腔室；多根熱管，每根熱管由具有熱界面的蒸發(fā)段和具有冷界面的冷凝段組成，其特征在于，所述熱管的蒸發(fā)段置于所述第一腔室，所述熱管穿過所述隔離墻，并且所述熱管的冷凝段置于所述第二腔室；第一噴淋器，位于所述第一腔室，用于將第一工作流體噴射到所述熱管的蒸發(fā)段；和第二噴淋器，位于所述第二腔室，用于將第二工作流體噴射到所述熱管的冷凝段。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張融，項(xiàng)曉東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：藍(lán)瑚能源科技上海有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：