专利名称：快速启动的分离式热管及其天然冷库的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分离式热管，特别是能快速启动的分离式热管及其天然冷库。
背景技术：
专利申请“一种分离式重力热管的蒸发器和吸热器(申请号200610162693X) ”， 解决的技术问题是分离式热管之回流冷凝液体均勻地分配至各蒸发管上端，形成降膜蒸 发。但该专利还有不足，即该发明使分离式热管启动过程时间长，造成的原因是上联箱内 腔下半部积液(蒸发管管口以下)空间的容积大。分析如下分离式热管停止时，液体工质聚在蒸发管下半部，上联箱内的液位最低，蒸发管进 液孔(或毛细织物带)的位置高于液位。当分离式热管的蒸发器突然被满负荷热流密度加 热，启动过程开始，蒸发管进液孔(或毛细织物带)输送的工质液体质量流量为零，蒸发管 只有底部的液体池式沸腾蒸发。随着运行的继续，上联箱液位上升，由进液孔(或毛细织物 带)进入蒸发管的冷凝液质量流量增加；当上联箱液位上升到最高(到达蒸发管管口)时， 由进液孔(或毛细织物带)进入蒸发管的冷凝液质量流量达到最大，分离热管的运行进入 平稳运行的动态平衡，分离热管的启动过程结束。因上联箱内腔下半部积液空间(蒸发管 管口以下)的容积大，上联箱的液位从最低位置上升到最高位置的时间长，所以启动过程 时间长。启动过程中，分离热管传递的热功率小于满负荷下平稳运行传递的热功率。启动 过程时间长，降低了分离热管整个运行过程的传热效率。
发明内容
为解决目前分离式热管系统启动过程时间长的不足，本发明提供一种快速启动的 分离式热管。本发明所要解决的技术问题是，既要使分离式热管之回流冷凝液能均勻地分 配至各蒸发管上端，形成降膜蒸发，又要使分离式热管启动迅速。本发明采用的技术方案一种快速启动的分离式热管，至少包括蒸发器，蒸汽上升 管(4)、冷凝器(5)、液体回流管(6)。所述蒸发器至少包括两根或两根以上的蒸发管(1)、 一件上联箱(3)和一个分液器(7)，所述分液器至少包括一个分液箱(7. 1)、两根或两根以 上的分液管(7. 2)、两件或两件以上的分液毛细材料(7.3)；所述分液管下端与蒸发管上端 连通。其关键在于分液管从分液箱底壁伸进分液箱内腔中，分液毛细材料跨在分液管上端 管壁的内外两侧，所有分液管的上端处于同一高度，所有的分液毛细材料处于同一高度，分 液箱积液空间的水平截面面积比上联箱(3)的水平截面面积小许多。解决技术问题的分析说明。本方案的快速启动的分离热管，运行时，液体工质从液体回流管(6)进入分液箱， 当液位上升到能浸润分液毛细材料的下端时，在毛细力作用下，液体工质通过分液毛细材 料进入蒸发管上端，形成降膜蒸发，而且进入所有蒸发管的工质质量流量相等；当液位升高 时，进入所有蒸发管的工质质量流量等量增加，即保证冷凝液能均勻地分配至各蒸发管上端，形成降膜蒸发。又因为分液箱积液空间的水平截面面积小，分液箱内的液位从最低位置上升到最 高位置的过程中，分液箱内增加的工质液体质量少，当然启动过程时间短。本发明的有益效果，分离式热管之回流冷凝液能均勻地分配至各蒸发管上端，形 成降膜蒸发，充分发挥了蒸发管的传热面积；启动过程时间短，分离热管传递的热功率从最 小达到最大所需的时间短，因而提高了分离热管整个运行过程的传热效率。另外本发明的分离热管适应热负荷变化的场合，扩大了分离热管的使用领域。说 明如下，若分离热管在小负荷下的运行已达到动态平衡，分液箱的液位稳定在某一位置；当 负荷突然加大，分离热管已有的动态平衡被打破，经过一段时间的运行，分离热管会达到新 的动态平衡，分液箱的液位稳定在某一更高的位置。分离热管从小负荷下动态平衡过渡到 大负荷下动态平衡的过程，类似于分离热管的启动过程。本发明的分离热管从小负荷下动 态平衡过渡到大负荷下动态平衡的过程，所需时间短，故而适应热负荷变化的场合。可以根据需要，在液体回流管(6)的管路中间设置一截止阀。当截止阀导通时，分 离热管可正常运行；当截止阀关闭时，分离热管不能运行。分液管内外表面可以加工成毛细结构，分液管管壁表面附着的毛细材料来代替毛 细材料。蒸发管外可以带翅片，以增大换热面积。本分离热管也可将辐射能转变为热能并传给蓄热媒质，蒸发管外可以带翅片，翅 片外表涂辐射吸收层。
图1为实施例一的轴侧图。图2为实施例一之蒸发器主视剖面图。图3为图2之A-A剖面图。图4为实施例二之蒸发器的轴侧图。图5为图4的主视剖面图。图6为图5之B-B剖面图。图7为实施例三之蒸发器的轴侧图。图8为实施例四之蒸发器的轴侧图。图9为分液管、分液箱、导液管、分液毛细材料、液体回流管装配关系剖面图。图10为液体分配管、液体分配箱、分配导液管、分配毛细材料、液体回流管装配关 系剖面图。图11为多个蒸发器匹配一个冷凝器的分离热管系统轴侧图。图中，1.蒸发管，2.下联箱，3.上联箱，4.蒸汽上升管，4-1.蒸汽分管，5.冷凝 器，6.液体回流管，7.分液器，7.1.分液箱，7. 1.1.分液筒，7. 1.2，连通槽，7. 1.3.连通管， 7.1.4.存液管，7. 1.5.连接管，7. 1.6.导液管，7. 2.分液管，7. 3.分液毛细材料，8.液体分 配器，8.1.液体分配箱，8. 2.液体分配管，8. 3.分配毛细材料，8. 4.分配导液管。
具体实施例方式实施例一本实施例提出了一种分液器的优选结构。附图1为本实施例分液器之分离热管轴侧图，附图2、附图3展示了分液器(7)的 结构，以及分液器(7)和蒸发管(1)、下联箱(2)、上联箱(3)的装配关系。关键在分液器之分液箱(7. 1)，至少有两个或两个以上的分液筒(7. 1. 1)，分液筒 之间有连通槽(7. 1. 2)连通；分液筒和分液槽均无顶壁，分液箱和分液槽均与上联箱连通； 分液管(7. 2)从分液筒的底壁伸进分液箱；分液管下端与蒸发管上端直接连通；有一个分 液筒侧壁上设有蒸发器的进液孔。解决技术问题的说明。回流冷凝液从某一分液筒进入分液箱，液体积聚的空间为 分液筒和分液管之间的圆环柱及连通槽，显然，液体积聚空间的水平截面面积比上联箱的 水平截面面积小多了，当然，分离热管启动迅速。同时，又保证分离式热管之回流冷凝液能 均勻地分配至各蒸发管上端，形成降膜蒸发，不再重复叙述。在实际实施时，蒸发管的下端均与下联箱(2)连通。其目的是，实施、安装中的倾 斜可能造成所有分液管上端的高度不在同一高度，所有的分液毛细材料也不在同一高度， 那么通过毛细材料进入到蒸发管的液体工质质量流量也有差别，进入低处蒸发管的液体质 量流量大于进入高处蒸发管的液体质量流量，低处蒸发管不能蒸发进入液体的全部，多出 的液体可以通过下联箱进入其他蒸发管下端。同时，分液毛细材料输送液体的质量流量予以限制，即分液箱液位达到分液管管 口时，分液毛细材料输送液体的质量流量达到最大，称为分液毛细材料的最大输液质量流 量。分液毛细材料的最大输液质量流量等于满负荷下蒸发管蒸发液体的质量流量，其理由 有倾斜时，最低处分液毛细材料的输液质量流量太大，必然使其他分液毛细材料的输液质 量流量减小太多，加大了不均勻性；如果分液毛细材料的最大输液质量流量小于满负荷下 蒸发管蒸发液体的质量流量，满负荷时不能输送足够的液体，影响运行。当然，如果无倾斜， 则分液毛细材料的最大输液质量流量可以大于满负荷下蒸发管蒸发液体的质量流量。综合 以上，分液毛细材料的最大输液质量流量不小于满负荷下蒸发管蒸发液体的质量流量另外.分液管与蒸发管可以做成一体的.也可以合并为一根管。实施例二本实施例提出了一种分液器的优选结构。附图4为采用本实施例分液器的蒸发器轴侧图，附图5、附图6展示了分液器(7) 的结构，以及分液器(7)和蒸发管(1)、下联箱(2)、上联箱(3)的装配关系。所述分液器之分液箱(7. 1)，至少有两个或两个以上的分液筒(7. 1. 1)，分液筒之间有 连通管(7. 1.3)连通，分液管从分液筒底壁伸进分液筒内腔中一段，分液筒无顶，分液筒与上联 箱连通；分液管下端与蒸发管上端直接连通；有一个分液筒侧壁上设有蒸发器的进液孔。解决技术问题的说明。与实施例一相同不再复述。实施例三本实施例提出了一种分液器的优选结构。附图7为采用本分液器的蒸发器轴侧图。分液箱器之分液箱(7. 1)，至少有两个或两个以上的分液筒(7. 1. 1)、一件存液管 (7. 1. 4)，存液管和分液筒之间有连接管(7. 1. 5)连通；分液筒无顶，分液筒与上联箱连通； 分液管(7. 2)从分液筒的底壁伸进分液筒；分液管下端与蒸发管上端直接连通；有一个分 液筒侧壁上设有蒸发器的进液孔。
6
实施例四本实施例提出一种分液器(7)的优选结构。分液器的分液箱(7. 1)为水平圆管；分液管(7. 2)从圆管底壁伸进圆管内腔中； 所述分液管(7. 2)下端与蒸发管上端之间有一根导液管(7. 1.6)连通，导液管穿通蒸发管 侧壁；分液箱侧壁或底壁上设有蒸发器的进液孔。显然，分液管位于分液箱的长度可以尽量的长，只要留够分液毛细材料所需的空 间。分液管可以紧密排列，以尽量减小分液箱内腔容积。解决技术问题的说明。分液箱的圆管内积存液体的空间为分液管外壁和分液箱内 壁围成的空间，显然比上联箱内积存液体的空间小许多，因而本实施例的分离热管启动迅 速。另外.导液管(7. 1.6)的直径比分液管(7.2)直径小，分液管的直径比蒸发管⑴ 的直径小。蒸发管的下端均与下联箱(2)连通。实施例五本实施例提出一种快速启动的分离热管系统。附图10快速启动的分离热管系统轴侧图。至少有两个或两个蒸发器、一根蒸汽上 升管(4)、一个冷凝器(5)、一根液体回流管(6)，一个液体分配器(8)。而蒸发器采用实施 例一 实施例四中的蒸发器。液体分配器由分配箱(8. 1)、两根或两根以上液体分配管(8. 2)、两件或两件以上 分配毛细材料(8. 3)组成，液体分配管(8. 2)从液体分配箱(8. 1)底壁伸进分配箱内腔中， 分配毛细材料(8. 3)跨在分配管上端管壁的内外两侧，所有液体分配管的上端处于同一高 度，所有的分配毛细材料处于同一高度。液体分配管(8.2)的下端与蒸发器的进液孔之间 有分配导液管(8.4)连通。液体分配箱(8. 1)设有冷凝液进液口。分离热管系统管路连接是，液体回流管(6)的上端与冷凝器的出液口连通，液体 回流管(6)的下端连通液体分配箱(8. 1)，液体分配管(8.2)的下端连通一根分配导液管 (8. 4)，分配导液管的另一头连通一个蒸发器的进液口。每一蒸发器的蒸汽出口连通一根蒸 汽分管(4-1)，所有的蒸汽分管(4-1)与蒸汽上升管(4)连通，蒸汽上升管(4)再与冷凝器 蒸汽进口连通。显然，要求各蒸发器热负荷相等，且同时工作。蒸发器的高度可以不在同一高度。解决技术问题的说明，本实施例液体分配器的工作原理与实施例四之分液器的工 作原理相同。本实施例液体分配器的作用是将分离热管系统的冷凝液均勻地分配给各蒸发 器，同时启动迅速。分配导液管与液体分配管可以合为一根管。实施例六本实施例提出一种快速启动的分离热管系统。由一个蒸发器匹配两个或两个以上的冷凝器。而蒸发器采用实施例一 实施例四 中的蒸发器。管路原理是，各冷凝器的蒸汽进口与蒸汽上升管之间用蒸汽支管连通，各冷凝 器的出液口与液体回流管之间用回流支管连通；其余与普通分离热管相同。根据需要，可以在每根蒸汽支管的管路中间设置一件截止阀。如果某蒸汽支管管 路中间的截止阀导通时，与该蒸汽支管连接的冷凝器可以正常运行；反之，如某蒸汽支管管 路中间的截止阀关闭时，与该蒸汽支管连接的冷凝器不能运行。实施例七本实施例提出了一种采用权利要求1快速启动的分离热管的天然冷库。所述天然冷库至少包括有绝热层的地下室和一套快速启动的分离热管，所述分离热管的冷凝器置于地面以上，分离热管的蒸发器置于地下室的蓄冷媒质中。运行说明，当外界气温很低于地下室蓄冷媒质的温度时，所述分离热管自动运行 将蓄冷媒质的热量传给大气，蓄冷媒质温度降低；当外界气温高于地下室蓄冷媒质的温度 时，分离热管停止运行，但大气的热量不会传给蓄冷媒质。蓄冷媒质冬天储存冷量，此冷量 可用于冷藏。本发明适合冬天寒冷的地区。为增强换热效果，可为冷凝器匹配一个风扇，强 制空气对流。实施例八本实施例提出了一种采用权利要求1快速启动的分离热管的天然冷库。至少包括有绝热层的地下室，一个有绝热层的储冰箱和两套快速启动的分离热 管。第一套分离热管的冷凝器置于地面以上，第一套分离热管的蒸发器置于地下室的储冰 箱中；第二套分离热管的冷凝器置于储冰箱中，第二套分离热管的蒸发器置于冷藏间；第 二套分离热管的液体回流管管路中设有一截止阀，截止阀由温度控制器来控制。运行说明，当外界气温很低于蓄冷媒质的温度时，第一套分离热管自动运行将蓄 冷媒质的热量传给大气，蓄冷媒质的温度降低；当外界气温高于蓄冷媒质的温度时，分离热 管停止运行，但大气的热量不会传给蓄冷媒质。蓄冷媒质冬天储存冷量，此冷量可用于冷 藏。当冷藏间温度高于规定的温度时，温度控制器发出信号使截止阀导通，第二套分 离热管正常运行，将热量从冷藏间传给储冰室的蓄冷媒质；当冷藏间温度等于或低于规定 温度时，温度控制器发出信号使截止阀关闭，第二套分离热管特征运行，从而保证冷藏间温 度的稳定。为增强换热效果，可为冷凝器匹配一个风扇，强制空气对流。
权利要求
一种快速启动的分离式热管，至少有蒸发器，蒸汽上升管(4)、冷凝器(5)、液体回流管(6)，所述蒸发器至少包括两根或两根以上的蒸发管(1)、一件上联箱(3)和一个分液器(7)，分液器至少包括一个分液箱(7.1)、两根或两根以上的分液管(7.2)、两件或两件以上的分液毛细材料(7.3)；所述分液管下端与蒸发管上端连通；其特征在于分液管从分液箱底壁伸进分液箱内腔中，分液毛细材料跨在分液管上端管壁的内外两侧，所有分液管的上端处于同一高度，所有的分液毛细材料处于同一高度，分液箱积液空间的水平截面面积比上联箱(3)的水平截面面积小许多。
2.根据权利要求1所述的快速启动的分离式热管，其特征在于所述液体回流管(6)的 管路中间设置一截止阀。
3.根据权利要求1所述的快速启动的分离式热管，其特征在于所述分液管(7.2)的表 面加工成毛细结构。
4.根据权利要求1所述的快速启动的分离式热管，其特征在于分液箱(7.1)有两个或 两个以上的分液筒(7. 1.1)，分液筒之间有连通槽(7.1.2)连通；分液筒和分液槽均无顶 壁，分液筒和分液槽均与上联箱连通；分液管(7. 2)从分液筒的底壁伸进分液筒；分液管下 端与蒸发管上端直接连通；有一个分液筒侧壁上设有蒸发器的进液孔。
5.根据权利要求1所述的快速启动的分离式热管，其特征在于分液箱(7.1)有两个或 两个以上的分液筒(7. 1.1)，分液筒之间有连通管(7.1.3)连通；分液筒无顶，分液筒与上 联箱连通；分液管(7. 2)从分液筒的底壁伸进分液筒；分液管下端与蒸发管上端直接连通； 有一个分液筒侧壁上设有蒸发器的进液孔。
6.根据权利要求1所述的快速启动的分离式热管，其特征在于分液箱(7.1)有两个或 两个以上的分液筒(7. 1. 1)、一件存液管(7. 1.4)，存液管和分液筒之间有连接管(7. 1.5) 连通；分液筒无顶，分液筒与上联箱连通；分液管(7. 2)从分液筒的底壁伸进分液筒；分液 管下端与蒸发管上端直接连通；有一个分液筒侧壁上设有蒸发器的进液孔。
7.根据权利要求4、5、6所述的任一快速启动的分离式热管，其特征在于分液管和蒸发 管作为一体。
8.根据权利要求1所述的快速启动的分离式热管，其特征在于分液箱(7.1)为水平圆 管；分液管(7. 2)从圆管底壁伸进圆管内腔中；所述分液管(7. 2)下端与蒸发管上端之间 有一根导液管(7. 1.6)连通，导液管穿通蒸发管侧壁；分液箱侧壁或底壁上设有蒸发器的 进液孑L。
9.根据权利要求8所述的快速启动的分离式热管，其特征在于所述导液管(7.1.6)的 直径比分液管(7.2)的直径小，分液管的直径比蒸发管(1)的直径小。
10.一种快速启动的分离式热管系统，其特征在于至少有两个或两个以上权利要求 所述蒸发器、一根蒸汽上升管(4)、一个冷凝器(5)、一根液体回流管(6)，一个液体分配器(8)，液体分配器的液体分配箱(8.1)有孔连通液体回流管，液体分配管(8.2)的下端与蒸 发器的进液孔之间有分配导液管(8.4)连通，液体分配管(8. 2)从分配箱(8. 1)底壁伸进 分配箱内腔中一段，分配毛细材料(8. 3)跨在分配管上端管壁的内外两侧，所有液体分配 管的上端处于同一高度，所有的分配毛细材料处于同一高度。
11.一种快速启动的分离式热管系统，其特征在于至少有一个蒸发器、两个或两个以上 的冷凝器，蒸发器采用权利要求1所述蒸发器；各冷凝器的蒸汽进口与蒸汽上升管之间用蒸汽支管连通，各冷凝器的出液口与液体回流管之间用回流支管连通。
12.根据权利要求11的分离热管系统，其特征在于在每根蒸汽支管的管路中间设置一 件截止阀。
13.一种采用权利要求1快速启动的分离热管的天然冷库，至少包括有绝热层的地下 室和一套快速启动的分离热管，其特征在于所述分离热管的冷凝器置于地面以上，分离热 管的蒸发器置于地下室的蓄冷媒质中。
14.一种采用权利要求1快速启动的分离热管的天然冷库，至少包括有绝热层的地下 室，一个有绝热层的储冰箱和两套快速启动的分离热管，其特征在于第一套分离热管的冷 凝器置于地面以上，第一套分离热管的蒸发器置于地下室的储冰箱中；第二套分离热管的 冷凝器置于储冰箱中，第二套分离热管的蒸发器置于储冷藏间；第二套分离热管的液体回 流管管路中设有一截止阀，截止阀由温度控制器来控制。
全文摘要
一种快速启动的分离式热管及其天然冷库，其分离式热管采用新型的分液器分液管从分液箱底壁伸进分液箱内腔中，分液毛细材料跨在分液管上端管壁的内外两侧，所有分液管的上端处于同一高度，所有的分液毛细材料处于同一高度，而分液箱的水平截面面积小，分液器解决的技术问题是；既使分离式热管之回流冷凝液能均匀地分配至各蒸发管上端，形成降膜蒸发，又使分离式热管启动迅速。用本发明的分离热管可以制造天然冷库。
文档编号F25D29/00GK101929815SQ20091014254
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月20日 优先权日2009年6月20日
发明者庞立升 申请人:庞立升