[发明专利]一种动力热管系统

说明书

技术领域

   本发明涉及热交换技术领域，具体的说，涉及一种新型的热管换热系统，特别是一种动力热管系统。

背景技术

热管作为高效传热元件，在工程中的应用日益普及。热管不仅在余热回收、电子元器件冷却等方面得到广泛的应用，而且在传统的传热传质设备领域中，热管有替代循环水、循环油和水蒸汽传热的趋势。在环境温度较低时，热管还可以替代目前的空调系统，作为电子设备、电力设备、计算机房、通信机房的散热控温元件。

热管有多种结构形式，也有多种分类方法。按液体工作介质的回流动力进行分类，热管可为表面张力热管、重力热管、离心热管、脉动热管和动力热管等几大类。表面张力热管靠吸液芯对液体产生的表面张力回流液体；重力热管靠重力回流液体；离心热管靠转动产生的离心力回流液体；脉动热管靠蒸发产生气泡的膨胀力推动循环；这些热管的共同特点是热管内部没有运动部件，其优点是结构简单，适合小型化、微型化，其缺点是循环动力较弱，不适合大功率、远距离传输热量。

动力热管是指外加循环驱动力的热管系统，这种驱动力通常表现为一种特定形式的流体循环泵。动力热管的基本结构包括蒸发器、冷凝器、储液罐、循环泵四个部分，它们相互连接构成一个封闭循环回路，抽真空后加入工作介质就构成一个完整的动力热管。动力热管工作时，循环泵从储液罐抽出液态工作质送入蒸发器，液态工作质在蒸发器内受热蒸发变为气体，气体工作质通过导管进入冷凝器，并在冷凝器中冷却凝结成液体，液体工作质再经导液管流回储液罐，从而完成热管循环，同时热量从蒸发器端的高温热源流向冷凝器端的低温热源。动力热管的优点是循环动力强大，适合大功率、远距离传输热量。

上述动力热管循环系统要想实现理想的工作状态下，它的冷凝器必须具有良好的气液分离功能。如果在冷凝器中工质气液分离不充分，气体工质就会不断进入储液罐并形成积累。这种现象会造成两种结果：一是如果系统中的总气体工作质体积小于储液罐容积，气体工质在储液罐中的积累，最终导致全部气态工作质都积累到了储液罐，这时循环泵、蒸发器、冷凝器内流动的是单一液相工质，整个系统形成液体循环状态；在液态循环状态下，没有蒸发和冷凝过程，系统也就没有了热管传热功能，而且一旦形成的液体循环状态不能在工作状态下恢复正常，只有停机再重新开机才能恢复正常。二是如果系统中的总气体工作质体积大于储液罐容积，气体工质在储液罐中的积累，最终导致气态工质充满储液罐，这时循环泵将吸入气体，而动力热管系统的循环泵通常是为输送液体而设计的，气体的吸入会造成泵压急剧下降，从而造成循环动力不足，并造成蒸发器供液困难。为了使冷凝器具有彻底的气液分离功能，冷凝器通常采用直径较大、相互并联、竖立排管结构，这种结构散热效率较低，且体积较大。总之，目前的动力热管存在气液分离困难和循环动力不足的问题。正因为这样，动力热管并没有得到推广应用。

发明内容

本发明提供的一种新型的热管制冷装置技术——一种动力热管系统，就是为了解决目前动力热管工作时存在的气液分离不彻底和循环动力不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种动力热管系统，包括冷凝器、冷凝器风扇、蒸发器、蒸发器风扇、压缩机、储液罐、气液二相配流管、相互间的连接管道以及电路控制元件；所述压缩机是能够同时输送气体和液体的小功率压缩机，可选择齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、转子活塞泵或者往复式活塞泵，使气态制冷剂和液态制冷剂能够同时通过，并可通过调节压缩机的流量来实现调节系统传热量。所述储液罐为一外表面设有隔热层的耐高压密封容器，储液罐容积大小与蒸发器和冷凝器的容积相匹配，其储液罐容积大于蒸发器的容积，而小于蒸发器、冷凝器和整个系统的管路的总容积；系统内的工作介质液体所占的体积大于蒸发器的容积，但小于蒸发器与储液罐的容积之和。所述气液二相配流管是一根直管，其主要由两个端口和位于气液二相配流管上的回流孔构成；所述气液二相配流管位于储液罐的内部，与储液罐的外接端口相连接；所述回流孔有回液孔和回气孔两种形式，回气孔位置处于储液罐内工作介质的液面之上，回液孔位置处于储液罐内工作介质的液面之下；这样蒸发器、冷凝器、储液罐、气液二相配流管、压缩机 通过相互间连接管道连接成一种动力热管系统。

以上所述动力热管系统内的循环工作介质是氟利昂。