[发明专利]一种适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器

说明书

技术领域

本发明属于工程热物理、热管学科中分离式热管技术领域，涉及一种分离式热管冷凝器的结构设计，特别是涉及一种适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器。

背景技术

热管是一种高性能的传热元件，是靠内部工作介质(工质)的蒸发、凝结和回流而将热量不断从热源传向热汇的装置。热管的应用十分广泛，随着科技的发展，热管的需求不断增长。

热管的结构多种多样，分离式热管是热管的一种。分离式热管(Separate Type Heat Pipe，STHP)一般由蒸发器、冷凝器、蒸汽管和液体管组成。冷凝器设计和加工方法是实现分离式热管预期性能的一个关键。

目前，科技发展迫切需要较适应特定空间尺度约束、较远距离传热等特殊场合的分离式热管。报道的分离式热管的冷凝器，有的结构上不符合传热热阻最小原理，有的体积过大，有的传热能力小，有的工艺复杂、成本高，现有结构不能满足一些特定空间尺度约束场合的传热要求，这些都与分离式热管的冷凝器设计不合理密切相关。

一些文献中提到的分离式热管，例如，《热管及热管换热器》，179-192，重庆大学出版社，1986.8；《热管技术及其工程应用》，99-105，化学工业出版社，2000.6，设计均针对立方体等规则几何空间，面向没有空间尺度约束的简单设计。上述文献提到的分离式热管换热器的冷凝器不足总结起来有几个方面：(1)从工质冷凝降膜的角度看，冷凝管均竖直布置，整个冷凝管内，内部蒸汽冷凝时，冷凝液膜沿内壁面流下，形成的降液膜在轴方向上的平均厚度过大，总的效果是，热量要穿过液膜到达壁面距离偏长，因此热阻偏大；(2)规则立方体的结构不能满足圆环形空间布置的需要；(3)冷凝管的液体集管横向布置，如果分离式热管的充装率较小，甚至少到不能充满冷凝管集管时，不便于液体的流出，等等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器，该冷凝器通过传热原理，不但从冷凝管内部和外部强化了传热，降低了热阻，显著提升了换热能力，而且适应近水平环形腔空间的布置，充分利用了圆环柱状腔体的空间，实现了高性能、紧凑性。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器，包括若干个冷凝管组件、圆弧形蒸汽集管和圆弧形液体集管，每个冷凝管组件包括直蒸汽集管、直液体集管和n个冷凝管，所述直蒸汽集管与n个冷凝管的一端连通，所述直液体集管与n个冷凝管的另一端连通，若干个冷凝管组件围绕圆环腔体的水平轴线排布，使得每个冷凝管组件中的n个冷凝管的轴线均指向圆环腔体的水平轴线，所述圆弧形蒸汽集管将若干个冷凝管组件中的直蒸汽集管连通，所述圆弧形液体集管将若干个冷凝管组件中的直液体集管连通，其中n为正整数，且n≥2。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，每个冷凝管组件中的n个冷凝管长度相同且平行排列。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，每个冷凝管组件中的直蒸汽集管和直液体集管的轴线均与圆环腔体的水平轴线平行。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，每个冷凝管组件中的直蒸汽集管的轴线高于直液体集管的轴线，或者每个冷凝管组件中的直蒸汽集管的轴线与直液体集管的轴线在同一水平面内。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，若干个冷凝管组件中的冷凝管长度均相等；或者若干个冷凝管组件中位于下部的冷凝管组件中的冷凝管长度大于相邻的或不相邻的位于上部的冷凝管组件中的冷凝管长度。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，若干个冷凝管组件、圆弧形蒸汽集管和圆弧形液体集管形成的冷凝器布置于圆环腔体的上部空间，即圆环腔体水平轴线的上方。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，冷凝管的倾角β满足：0°≤β≤90°，所述冷凝管的倾角β指冷凝管的轴线与水平面的夹角。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，冷凝管外壁面设置有若干个肋片。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，肋片为横向或纵向肋片，优选横向圆形肋片；所述肋片直径R与冷凝管的直径r满足：1<R/r≤5。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，肋片之间为横向等间距排列或纵向等角圆周排列，肋片之间的距离为肋片厚度加上1～5mm。

在上述适用于圆环腔体布置的环路热管的冷凝器中，冷凝管为内光管、内直槽管或内螺纹管。