[发明专利]一种旋转热管的加热、冷却及安全防护装置

说明书

一种旋转热管的加热、冷却及安全防护装置，包括旋转热管、保温层，在旋转热管的两头分别设有蒸发段加热装置和冷凝段冷却装置；所述的蒸发段加热装置包括卡盘、旋转热管转轴、均热套管、加热线圈和蒸发段保温套筒；通过加热线圈使保温套筒均匀升温并蓄热，通过保温套筒的内壁与旋转热管蒸发段外壁之间的温差进行辐射换热进行加热；所述的冷凝段散热装置包括冷凝段保温层、冷凝段保温套筒、冷却套管、冷却管、流量计、制冷机、水泵和水箱；所述的冷凝段保温层设在冷凝段保温套筒上，通过水泵的叶轮转速调节进行流量控制，并通过制冷机的调节进行冷却剂温度的控制，再通过冷却套管内壁与热管冷凝段外壁的辐射换热，实现对冷凝段温度的控制。

技术领域

本发明涉及一种非接触加热及冷却的装置，尤其是一种用于旋转热管的非接触式的加热与冷却装置。

背景技术

热管是一种高效传热元件，热量通过其内部工质在全真空密闭管内的蒸发、冷凝和回流循环实现高效地传递。旋转热管是一种特殊形式的热管，由美国学者Gray于1969年首次提出。与普通热管相比，其最显著的区别就是：普通热管的冷凝液回流依靠毛细力或重力，而旋转热管则依靠旋转产生的离心力驱动液相工质回流。

旋转热管具有多种形式，可分为轴向旋转热管、径向旋转热管、圆锥台旋转热管等，其中，轴向旋转热管最为常见，结构也最为简单。旋转热管的工作原理如图1所示，当高速旋转时，液态工质在蒸发段受热蒸发，在轴向压差的作用下，流向冷凝段凝结放热，而液相由于受到离心力的作用，沿着管壁从冷凝段回流到蒸发段。伴随着工质状态变化的一个循环，热量由蒸发段传递到冷凝段。由于离心力能提供强劲且稳定的驱动力，且流动阻力较小，所以旋转热管的传热能力远大于普通热管。同时，旋转热管不存在毛细极限，也不易出现携带极限。此外，由于旋转热管的蒸汽空间通常较大，一般不易出现声速极限。

自旋转热管问世以来，吸引了很多专家及学者对其进行研究，使得旋转热管得到了迅速的发展。同时，旋转热管也在许多工程实践中得到了应用，其重要的应用就是对回转机械的冷热防护，比如将旋转热管集成在发电机的转轴、搅拌器等旋转部件中以快速输出热量；将旋转热管集成在整流罩内表面，利用整流罩的防护，达到冷却目的。因而针对旋转热管展开相关研究具有重要的理论意义和工程意义。

由于旋转热管工作时，蒸发段需要足够的热量使工质汽化，同时，冷凝段也需要一定的冷量使工质液化回流，当加热圈中通过电流时，产生热量。由于旋转热管工作时需要一定的转速，故无法在其上直接缠绕电热丝进行加热，且旋转热管自身的高密闭性和高转速，使直接对旋转热管的蒸发段进行加热难以实现，旋转热管只有在高速转动的情况下才能形成传热循环，在这种情况下，要实现对热管的加热及冷却就困难的多。因此，设计研制能够在高速旋转状态下对旋转热管进行加热及冷却的装置，是现场急待解决的问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种能在高速旋转状态下实现旋转热管的加热、冷却及安全防护装置。

技术方案：本发明的一种旋转热管的加热、冷却及安全防护装置，包括旋转热管、设在旋转热管上的保温层，在所述的旋转热管两头分别设有蒸发段加热装置和冷凝段冷却装置；所述的蒸发段加热装置包括卡盘、旋转热管转轴、均热套管、加热线圈和蒸发段保温套筒；所述的旋转热管转轴一端设在在卡盘内，另一端伸入蒸发段保温套筒内，与旋转热管相连，所述的蒸发段保温套筒外壁上套装有蒸发段保温层；蒸发段保温套筒内设有悬空套装在旋转热管左端部的均热套管，均热套管上缠绕有与加热电源相连通的加热线圈，均热套管通过对称设置在蒸发段保温套筒上的螺钉悬空固定；通过加热线圈使保温套筒均匀升温并蓄热，通过保温套筒的内壁与旋转热管蒸发段外壁之间的温差进行辐射换热进行加热；