[发明专利]通用型高温热管式吸热器

说明书

本公开提供一种热管式吸热器，包括：热管，为直筒形的热管，热管一端为热端，另一端为冷端；相变工质，密封在热管的内部；充装口，设置在热管上，用于向热管内充入相变工质；吸热流体管路，盘绕在热管冷端的管壳外表面或内部；放热流体管路，盘绕在热管热端的管壳外表面或内部。本公开还提供一种热管式吸热器，包括：热管，为环形热管，其蒸发段管路由多根并联的管束排列成凹面形；相变工质，密封在热管的内部；充装口，设置在热管上，用于向热管内充入相变工质；冷凝段管路，与热管的保温段管路连接，构成环路；放热流体管路，与冷凝段管路组成冷端换热器。

技术领域

本公开涉及能源动力、传热设备及高温热利用领域，尤其涉及一种通用型高温热管式吸热器。

背景技术

近年来，各种传统化石能源的清洁高效利用，各种新能源(如聚光太阳能、生物质能、核能等)与传统化石能源的多能互补综合利用，例如以能够稳定供应的燃气为主，以不稳定供给的太阳能等为辅的综合利用系统等，日益成为能源利用领域的重要策略之一。此外，各种先进的能源利用技术，如超临界二氧化碳(sCO2)或氮气(He)闭式Brayton循环动力/发电系统、高温裂解制氢、高温化学反应器等前沿技术也不断涌现，并经历着日新月异的发展。因此，客观上需要一种通用型高温吸热器，能够同时或独立地吸收多种形式热源(如高热流密度聚光太阳能，燃油、天然气或生物质燃气等高温火焰辐射、高温气冷堆、熔盐堆、钠冷堆的高温气体、熔盐、液态金属等流体介质)的高品位热能，并以独立或组合形式高效传递给各种发电、制氢或者化学反应器等设备，图1示出了满足这一系列的应用的多能互补通用型高温吸热器技术需求。

现有技术一般采取聚光太阳能、高温火焰与吸热流体直接换热，或者采用液态金属、熔盐、高温气体等放热流体以强制对流方式与吸热流体进行直接换热的方案，在实用中存在温度分布不均、局部过热、空间布局受限、不方便多种热源互补综合利用等一系列缺点。因此迫切需要一种通用型、能实现多热源互补利用，能解决温度不均匀性问题，并易于实现温度控制和超温保护的高温吸热装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

由于聚光太阳能或化石燃料燃烧火焰等高温热源的热流分布本身存在很大不均匀性，现有的热源与吸热流体直接换热方案容易造成局部热点及过高热应力、温度难以控制、可靠性差、运行寿命短、不便于热源与用能设备的灵活空间布局，也不方便多种热源互补综合利用等一系列问题。针对于现有的技术问题，本公开提出一种通用性高温热管式吸热器，用于至少部分解决上述技术问题之一。

(二)技术方案

本公开第一方面提供一种热管式吸热器，包括：热管1，其为直筒形的热管，热管1一端为热端，另一端为冷端；相变工质2，其密封在热管1的内部；充装口3，其设置在热管1上，用于向热管1内充入相变工质2；吸热流体管路4，其盘绕在热管1冷端的管壳表面；放热流体管路5，其盘绕在热管1热端的管壳外表面或内部。

可选地，热管1的热端的侧面为类圆柱面或圆柱面，端面为球面或椭球面或旋转抛物面等凹面形；或，热管1的热端的侧面为类长方形或长方形，端面为凹形柱面。

可选地，吸热流体管路4及放热流体管路5的截面为D形。

可选地，吸热流体管路4和放热流体管路5通过焊接或过盈配合或粘合剂或高导热率过渡材料等方式与热管1外表面紧密配合。

可选地，吸热流体管路4与放热流体管路5分别盘绕在热管1热端和冷端管壳的内部，吸热流体管路4的第一管口4a、第二管口4b以及放热流体管路5的第三管口5a、第四管口5b穿过热管1的管壳以引出。

可选地，在吸热流体管路4靠近冷端的一侧，热管1上还设有散热翅片6。

可选地，翅片6通过焊接或过盈配合或粘合剂或高导热率过渡材料等方式与热管1外表面紧密配合。

可选地，热管1的冷端还封有不凝性气体7。