一种生产工艺简单的热管换热器的制作方法

本发明属于传热技术，特别涉及一种利用工质蒸发汽化吸热和冷凝液化放热的热管换热器，自动将温度较高媒质的热量传递给温度较低的媒质。

背景技术：

现有的热管换热器，由多根单根热管的组合而成，单根热管的两头分别为蒸发吸热端和冷凝放热端，中间为绝热段。每根热管需单独抽真空充工质，加工繁琐。

针对此，中国专利“一种三维热管热交换器”(CN201220444070)提出的技术方案：用盘管作为水平热管的蒸发吸热端和冷凝放热端，中间用蒸汽管和回液管连通，构成热管单元，再将多个热管单元重叠起来构成“一种三维热管热交换器”。但该热管热交换器存在同样的缺陷，即热管热交换器中的每个热管单元，需单独设置一个抽真空充工质接口，同样繁琐。

技术实现要素：

本发明的目的，提供一种生产工艺简单的热管换热器，一个热管换热器只需设置一个抽真空充工质接口。

为达到发明的目的，本发明的技术方案之一是：

一种生产工艺简单的热管换热器，至少包括若干热管单元，热管单元上下重叠，所述热管单元至少包含一个蒸发盘管、一个冷凝盘管、一根蒸汽管、一根回液管，所述蒸发盘管的上接口与所述冷凝盘管的上接口之间由蒸汽管连通，所述蒸发盘管的下接口与所述冷凝盘管的下接口之间由回液管连通；关键在于还设有平衡管，平衡管管壁上设有若干开口，各热管单元蒸汽管上设有开口，各蒸汽管上的开口与平衡管上的开口之间直接连通，或用连接管连通，平衡管与各热管单元的蒸汽管连通后，整个热管换热器成为一个连续的封闭管路系统，整个热管换热器只需设置一个抽真空充工质接口。

显然，蒸发盘管可由多根直管和U型弯头连通的连续盘管，冷凝盘管可由多根直管和U型弯头连通的连续盘管。多个热管单元的蒸发盘管构成热管换热器的蒸发段，多个热管单元的冷凝盘管构成热管换热器的冷凝段。

生产时，只要在上述连续的封闭管路系统上任何方便之处设置一处抽真空充工质接口，加入适量工质即可。

本技术方案的热管热管换热器，蒸发段和冷凝段高度相同时，可实现双向导热；蒸发段和 冷凝段可处于不同的高度，低处的一段作为蒸发段，高处的一段作为冷凝段，可将热量从蒸发段传向冷凝段。

本技术方案可行性分析说明。热管换热器注入工质后，工质可能积在最下一个或几个热管单元内，整个热管换热器内压力相等，且处于两相区。第一次运行，当温度高的媒质流经热管换热器蒸发段，温度低的媒质流经热管换热器冷凝段时，最下一个或几个热管单元的蒸发盘管内的工质蒸发为蒸汽，因为平衡管连通了所有的热管单元，蒸汽会进入所有热管单元的冷凝盘管，因而各冷凝盘管内均有工质冷凝液产生，在重力作用下工质冷凝液分别进入各自对应的蒸发盘管，各热管单元的蒸发盘管马上会有工质蒸汽产生。……直到最后，进入各热管换热管蒸发段内的液态工质质量流量相同，启动过程结束，进入正常运行。热管内工质质量不会很大，所以启动过程持续的时间较短。热管停止运行后，各热管单元的蒸发盘管内保存的液态工质质量相同。第二次运行开始，各热管单元蒸发盘管的工质同时蒸发为蒸汽，整个热管换热器迅速进入正常运行。热管换热器作为设备的配套件之一，设备调试时，热管换热器第一次启动过程持续的时间可以忽略不计。

为达到发明的目的，本发明的技术方案之二是：

一种生产工艺简单的热管换热器，至少包含若干重叠的水平热管换热管，关键在于还设有平衡管，平衡管管壁上设有若干开口，热管换热管的中间或两端设有开口，平衡管上的开口与各换热管上的开口之间用连接管连通，平衡管上开口的位置比对应热管换热管的位置高，平衡管将各热管换热管连通，整个热管换热器成为一个连续的封闭管路系统，整个热管换热器只需设置一个抽真空充工质接口。

生产时，只要在上述连续的封闭管路系统上任何方便之处设置一处抽真空充工质接口，加入适量工质即可。

按本技术方案加工好的的热管换热器，热管换热管可以水平布置，即蒸发段和冷凝段处于同一水平面时，可实现双向导热；热管换热管可以竖置，较低一段为蒸发段，高处的一段作为冷凝段，可将热量从蒸发段传向冷凝段。

本技术方案之二可行性分析说明。热管换热管可以水平布置时，热管换热器注入工质后，工质可能积在最下一个或几根热管换热管内，整个热管换热器内压力相等，且处于两相区。第一次启动运行，当温度高的媒质流经蒸发段，温度低的媒质流经冷凝段时，只有最下一根或几根热管换热管热管蒸发段内的工质蒸发为蒸汽，因为平衡管连通了所有的热管换热管，蒸汽会进入所有热管换热管的冷凝段。因而各冷凝段内均有工质冷凝液态产生，并分别进入各自对应的蒸发段，各热管换热管的蒸发段马上会有工质蒸发为蒸汽。……直到最后，进入各热管换热管蒸发段内的液态工质质量流量相同，启动过程结束，进入正常运行。热管内工 质质量不会很大，所以启动过程持续的时间较短。热管换热器停止运行后，各热管换热管的蒸发段内保存的液态工质质量相同。第二次运行开始，各热管换热管蒸发段的液态工质同时蒸发，整个热管换热器迅速进入正常运行。热管换热器作为设备的配套件之一，设备调试时，热管换热器第一次启动过程持续的时间可以忽略不计。

本发明采用技术方案的有益效果，由于本发明利用平衡管连通各热管单元(或热管)，无论有多少热管单元(或热管)，整个热管换热器成为一个连续的封闭管路系统，生产时，只要设一个抽真空充工质接口，操作方便简单，增加平衡管后，不影响整个热管换热器的换热性能。

附图说明

附图1为本发明实施例-原理示意图。

附图1.1为实施例-中，蒸发盘管或冷凝盘管为一列孔时，热管换热器的俯视图。

附图1.1-1蒸发盘管或冷凝盘管为一列孔时，热管换热器的右视图。

附图1.2为实施例-中，蒸发盘管或冷凝盘管为两列孔时，热管换热器的俯视图。

附图1.2-1蒸发盘管或冷凝盘管为两列孔时，热管换热器的右视图。

附图1.3为实施例-中，蒸发盘管或冷凝盘管为两列孔，并列两个热管换热器的俯视图。

附图1.3-1并列两个热管换热器的右视图。

附图2为本发明实施例二原理示意图。

附图3为本发明实施例三原理示意图。

附图4为本发明实施例四原理示意图。

附图5为本发明实施例五原理示意图。

附图6为本发明实施例六原理示意图。

附图7为本发明实施例六原理示意图。

附图8为本发明实施例六原理示意图。

附图中，1.蒸发段，1.1.蒸发盘管，2.回液管，3.绝热段，4.蒸汽管，5.冷凝段，5.1.冷凝盘管，6.平衡管，7.翅片，8.“Y”型三通管，9.平衡连管，10.低温媒质，11.高温媒质。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例，进一步说明本发明。

实施例一：参见附图1，一种热管换热器，由若干热管单元上下重叠组成，所述热管单元的蒸发端和冷凝端均为多根直管和U型弯头连通的连续蒸发盘管(1.1)和冷凝盘管(5.1)；蒸发盘管的上接口与冷凝盘管的上接口之间由蒸汽管(4)连通，蒸发盘管的下接口与冷凝盘管的下接口之间由回液管(2)连通；多个热管单元的蒸发盘管构成热管换热器的蒸发段(1)，多个 热管单元的冷凝盘管构成热管换热器的冷凝段(5)，蒸发盘管与冷凝盘管的中间为热管单元的绝热段，多个热管单元的绝热段构成热管换热器的绝热段(3)；关键在于用“Y”型三通管(8)的两个接口分别与各蒸发盘管或冷凝盘管最高处两根换热管连通，“Y”型三通管(8)的另一个接口与平衡管的开口连通，平衡管置于蒸发段或冷凝段的外侧，平衡管将所有热管单元连通成连续的封闭管路系统。

在本实施例中，实际操作时，用一个常用的“Y”型三通管(8)连通最上两根换热管和平衡管，实现蒸汽管和平衡管的连通。

本实施例在生产时，只要一个抽真空充工质接口，抽完真空后充注适量的工质。本实施例只能按图示安装，图示上下不可颠倒。

要作为一个可使用的热管换热器，需在蒸发段(1)和冷凝段(5)侧面设置挡板，挡板和绝热段之间的通道作为换热媒质的通道，挡板的设置同普通热交换器一样。

本实施例中，当蒸发段(1)和冷凝段(5)在同一高度，可以双向传热，即蒸发段(1)和冷凝段(5)的功能可以互换。即使蒸发段(1)和冷凝段(5)的高度稍微有点差异，也能实现双向导热。

本实施例的蒸发段和冷凝段处在不同高度时，低处的作为蒸发段，只能将热量从低处传向高处，即单向导热：当高温媒质(11)流经蒸发段(1)，而低温媒质(10)流经冷凝段(5)时，蒸发段(1)吸收热量传到冷凝段(5)再传给低温媒质；但是，当高温媒质流经冷凝段(5)，低温媒质流经蒸发段(1)，但热量不能从冷凝段(5)传到蒸发段(1)。

如果换热管外侧媒质的换热系数较低，比如空气等气体，可在换热管外侧增加翅片。可用带外翅片的换热管，或者在换热管外套铜翅片或铝翅片等，并保证翅片与换热管紧密接触。

蒸发盘管或冷凝盘管，可以是一列孔的盘管，附图1.1、附图1.1-1分别为一列孔的盘管的热管换热器俯视图和右视图。蒸发盘管或冷凝盘管，也可以是两列孔的盘管，附图1.2和附图1.2-1分别为两列孔的盘管的热管换热器俯视图和右视图。

另外，热管换热器的蒸发段、冷凝段和绝热段可布置成一体，构成整体式热管换热器。热管换热器的蒸发段、冷凝段和绝热段可分开布置，构成分体式热管换热器。即蒸发段、冷凝段的相互位置可以根据使用场合的要求布置。

如果需要再加大换热量，可在被加热或冷却媒质的流动方向并列多个热管换热器，组成热管换热器组合，如附图1.3、附图1.3-1分别为热管换热器组合的俯视图和右视图。每个热管换热器的管路系统相互独立，每个热管换热器的管路系统需要单独设一个抽真空充工质接口，但多个热管换热器换热管外的翅片可以分开，也允许不分开。

实施例二：参见附图2，各热管单元的蒸汽管(4)从中间断开，平衡管(6)位于蒸汽管(4)的中间，蒸发盘管侧的蒸汽管和冷凝盘管侧的蒸汽管均与平衡管连通。而蒸发盘管的下接 口与冷凝盘管的下接口用回液管连通，平衡管将所有热管单元的连通成连续的封闭管路系统。显然，平衡管设有的开口数量是蒸发管数量的两倍。

其余同实施例一。

本实施例在生产时，每个热管换热器的管路系统只要设置一个抽真空充工质口，抽完真空后充注适量的工质。本实施例只能按图示安装，图示上下不可颠倒。

显然，本实施例中，当蒸发段和冷凝段处于同一高度，可实现双向导热；当蒸发段和冷凝段处在不同高度时，低处的作为蒸发段，只能将热量从低处传向高处。

实施例三：参见附图3，设有两根平衡管，各热管单元蒸发盘管的上接口均与一根平衡管连通，各热管单元冷凝盘管的上接口均与另一根平衡管连通，两根平衡管的上端再用一根平衡连管(9)连通。各冷凝盘管的下接口与蒸发盘管的下接口用回液管连通，回液管的中间部分作成”凹”字型，各热管单元回液管(2)的位置同最低处回液管处于同一高度或大约一致高度，最高处的回液管往下”凹”得最深，最低处热管单元的回液管往下”凹”得最浅或没有”凹”。两根平衡管和平衡连管(9)将所有热管单元连通成连续的封闭管路系统。

其余同实施例一。

本实施例在生产时，只要一个抽真空充工质口，抽完真空后充注适量的工质。热管换热器第一次运行之前，工质可能积在最下一个或几个热管单元内。但是第一次运行不久后，各热管单元内均有工质，热管单元均会正常运行，热管换热器也会正常运行；第二次运行启动后马上进入正常运行。本实施例只能按图示安装，图示上下不可颠倒。

本实施例的优点是，在热管换热器的蒸发段和冷凝段之间可留出空间，蒸发段和冷凝段之间的距离可以很远。

显然，本实施例中，当蒸发段和冷凝段处于同一高度，可实现双向导热，即蒸发段和冷凝段可以互换；当蒸发段和冷凝段处在不同高度时，低处的作为蒸发段，只能将热量从低处传向高处。

实施例四：参见附图4，有两根平衡管置于热管换热器的两侧。用“Y”型三通管(8)的两个接口分别与各热管单元的蒸发盘管或冷凝盘管最高处两根换热管连通，“Y”型三通管(8)的另一个接口和第一根平衡管的开口连通，平衡管上开口的位置比对应最高处换热管的位置低；用“Y”型三通管(8)的两个接口分别与各热管单元的蒸发盘管或冷凝盘管最低处两根换热管连通，“Y”型三通管(8)的另一个接口和第二根平衡管的开口连通，平衡管上开口的位置比对应最低处换热管的位置高。平衡管将所有热管单元的连通成连续的封闭管路系统。

在本实施例中，用“Y”型三通管(8)连通各热管单元最上两根换热管和平衡管，实现蒸汽管和平衡管的连通；用“Y”型三通管(8)连通各热管单元最下两根换热管和平衡管，实现 回液管和平衡管的连通。

其余同实施例一。

本实施例在生产时，只要一个抽真空、充液口，抽完真空后充注适量的工质。

本实施例，上下可以颠倒。图示第一根平衡管与图示蒸汽管连通。热管换热器第一次运行之前，工质可能积在最下一个或几个热管单元内，第一次运行时，最下一个或几个热管单元的蒸发盘管有蒸汽产生，因为有第一根平衡管连通所有的热管单元，蒸汽会均匀进入所有热管单元的冷凝盘管；第二根平衡管对运行不起作用。

假设颠倒安装，则蒸汽管变为回液管，而回液管变为蒸汽管，最下一个热管单元和最上一个热管单元互换位置，第二根平衡管连通了现在的蒸汽管，第一次运行时，最下一个或几个热管单元的蒸发盘管有蒸汽产生，因为有第二根平衡管连通所有的热管单元，蒸汽会均匀进入所有热管单元的冷凝盘管。

实施例五：参见附图5，各热管单元蒸汽管的中间设有开口，各热管单元回液管的中间设有开口，设置两根平衡管，第一根平衡管上的开口与各热管单元蒸汽管上的开口之间用连接管连通，且平衡管上开口的位置比所对应蒸汽管的位置低；第二根平衡管上的开口与各热管单元的回液管上的开口之间用连接管连通，且平衡管上开口的位置比对应回液管的位置高。平衡管将所有热管单元连通成连续的封闭管路系统。

其余同实施例一。

本实施例在生产时，只要一个抽真空充工质口，抽完真空后充注适量的工质。工质可能积在最下一个或几个热管单元内。热管换热器第一次运行不久后，各热管单元内均有工质，热管单元均会正常运行，热管换热器也会正常运行。本实施例，上下可以颠倒，颠倒后，蒸汽管作为回液管，而回液管作为蒸汽管。

实施例六：参见附图6，至少包含若干重叠的水平热管换热管，所述单根热管换热管水平放置，设有平衡管，单根热管换热管的一端设有开口，平衡管上的开口与各热管换热管上的开口之间用连接管连通，平衡管上开口的位置高于对应的热管换热管的位置。平衡管将所有热管换热管连通成连续的封闭管路系统。

本实施例在生产时，只要一个抽真空充工质口，抽完真空后充注适量的工质。本实施例蒸发段和冷凝段处于同一高度使用时，要求平衡管上开口的位置高于对应热管换热管的位置。

本实施例生产完成的热管换热器，所述单根热管换热管可以竖置，朝下一段为蒸发段。

实施例七：参见附图7，至少包含若干重叠的水平热管换热管，所述单根热管换热管水平放置，设有平衡管，单根热管的中间设有开口，平衡管上的开口与各热管上的开口之间用连 接管连通，平衡管上开口的位置高于对应热管换热管的位置。平衡管将所有热管换热管连通成连续的封闭管路系统。

本实施例在生产时，只要一个抽真空充工质口，抽完真空后充注适量的工质。本实施例蒸发段和冷凝段处于同一高度使用时，要求保证平衡管上开口的位置高于对应热管换热管的位置。

本实施例生产完成的热管换热器，所述单根热管换热管可以竖置，朝下一段为蒸发段。

实施例八：参见附图8，至少包含若干重叠的水平热管换热管，所述单根热管换热管水平放置，单根热管的两头设有开口，设有两根平衡管，两根平衡管上的开口分别与热管换热管两头的开口之间用连接管连通，平衡管上开口的位置高于对应热管换热管的位置，平衡管将所有热管换热管连通成连续的封闭管路系统。

本实施例在生产时，只要一个抽真空充工质口，抽完真空后充注适量的工质。本实施例蒸发段和冷凝段处于同一高度使用时，要求保证平衡管上开口的位置高于对应热管换热管的位置。

本实施例生产完成的热管换热器，所述单根热管换热管可以竖置，朝下一段为蒸发段。