[发明专利]一种热管与相变材料结合的管壳式换热器

说明书

本发明提供了一种热管与相变材料结合的管壳式换热器，所述系统包括壳体、冷却液体进口、冷却液出口、热管、动力泵、冷媒源和热源壳体，所述壳体中充满冷却液体，所述热源壳体设置在壳体内，所述热源壳体中包括热源和相变材料，所述热源包围在相变材料的内部，所述热管的蒸发端设置在相变材料中，所述热源壳体表面设置第二温度传感器，所述第二温度传感器与控制器数据连接。控制器根据检测的温度数据自动控制阀门的开度。本发明通过热源壳体表面温度控制，避免热源温度过高或者过低，达到自动控制节约能源的作用。使用热管输运产生的热量，利用了液体相变传热，能够很好地解决高热流密度的换热问题。

技术领域

本发明涉及管壳式换热器领域，具体涉及一种浸没式管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器被广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业，由于世界性的能源危机，为了降低能耗，工业生产中对换热器的需求量也越来越多，对换热器的质量要求也越来越高。近几十年来，虽然紧凑式换热器(板式、板翅式、压焊板式换热器等)、热管式换热器、直接接触式换热器等得到了迅速的发展，但由于管壳式换热器具有高度的可靠性和广泛的适应性，其仍占据产量和用量的统治地位，据相关统计，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占全部换热器用量的70％左右。

管壳式换热器结垢后，采取常规的蒸汽清扫、反冲洗等方式对换热器进行清洗，生产实践证明，效果不是很好。只能将换热器的封头拆卸下来，采用物理清理的方式，但采取该种方式进行清洗，操作复杂、耗时长，人力、物力投资较大，对连续化的工业生产带来极大的困难。

浸没式换热器，是间壁式换热器种类之一。它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。

研究和工程应用都表明，浸没式液冷和热管都各自有着优异的换热性能。除此以外，相变材料由于其吸热放热过程温度平稳，可以使得整个系统达到均温的效果，因而在换热领域得到广泛应用。

但是目前的浸没式换热器存在换热效率低等问题，因此一般情况下需要增加搅拌部件增加换热。换热效率相对较低。

发明内容

为了解决热源换热的问题，本发明提供了一种结合热管、相变材料以及浸没式液冷的管壳式换热器，此换热器可以满足高热流密度的热源换热要求，特别适用于对热源的性能、节能、静音等有高要求的工作情况。将浸没式液冷和热管及相变材料结合应用到热源换热系统中，实现从整体到局部的热源换热优化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热管与相变材料结合的管壳式换热器，所述系统包括壳体、冷却液体进口、冷却液出口、热管、动力泵、冷媒源和热源壳体，其特征在于，所述壳体中充满冷却液体，所述热源壳体设置在壳体内，所述热源壳体中包括热源和相变材料，所述热源包围在相变材料的内部，所述热管的蒸发端设置在相变材料中，热管的冷凝端延伸穿出到热源壳体的外部；所述壳体上分别设置冷却液体进口和出口，供冷却液体进出壳体；所述冷却液体进口和出口由管路分别与冷媒源及动力泵连接，形成 “冷媒源-动力泵-冷却液进口-壳体-冷却液出口-动力泵-冷媒源”的换热循环。所述热源壳体表面设置第二温度传感器，所述第二温度传感器与控制器数据连接。控制器根据检测的温度数据自动控制阀门的开度。

作为优选，冷却液是绝缘冷却液。

作为优选，所述热源壳体浸没于绝缘冷却液中，并由支架悬垂固定。

作为优选，所述壳体外观是一长方体容器，其配有可拆卸式上盖。

作为优选，所述热源壳体内部等间距均匀布置若干热源，在相邻两热源的间隙及热源与热源壳体壁间都填充有相变材料，若干热管被插入这些相变材料中，其中所述热管的蒸发端布置在热源壳体内，所述热管的冷凝端布置在热源壳体外。