专利名称：一种新型开式重力热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种重力热管。
背景技术：
普通的重力热管装置包括热管体，热管体由上自下依次为冷却段、绝热段和加热 段，重力热管在工作时，工质在加热段吸热汽化，经过绝热段上升到冷却段中，在冷却段中 蒸汽冷凝液化，液态工质在重力作用下经绝热段回流到加热段，工质通过不断循环将下部 的热量输运到上部传出。由于传统重力热管装置的结构特征是封闭的，抽真空的，其传热能力除了受传热 极限(主要有干涸极限、沸腾极限和携带极限)的影响外，尤其在较高工况下还会因为在运 行过程中产生不凝性气体而受到影响。运行过程中产生的不凝性气体将充斥着冷却段顶部 的空间，减少了重力热管的传热面积，进而影响到重力热管的传热能力，将导致管壁温度升 高，严重时将烧毁热管。
发明内容为了克服现有重力热管受较高工况下产生不凝性气体而影响传热能力不足，本实 用新型提供一种可排出不凝性气体的、运行安全可靠的开式重力热管。本实用新型解决其技术问题的技术方案是一种新型开式重力热管，包括热管体， 所述的热管体由上自下依次为冷却段、绝热段和加热段，所述加热段的下端封闭，所述冷 却段的上端为上挡板，所述上挡板上还设有小孔，所述冷却段的上端围设有水封。进一步，所述热管体的内侧壁设有内螺纹。优选的，所述内螺纹的螺旋角为10° 30°。优选的，所述小孔的直径为0.2 3mm 。[0008]本实用新型的工作过程存在两个转折点第一转折点，当开式重力热管的热流量 较小时，加热段产生的蒸汽量较少，热管的冷却段并没有全部参与相变换热，在蒸汽上部至 冷却段顶端之间存在一段水柱，该水柱的长度随热流量的增加而减小，这段水柱在蒸汽柱 上部的作用相当于水封层的延伸。当热流量增至某一数值时，水柱刚好消失，蒸汽柱刚好将 冷却段全部充满。此时对应的工况即为开式重力热管的第一转折点。第一转折点是影响开 式热管冷却段传热能力的重要因素。第二转折点，随着热流量的继续提高，开式热管的工作 状态超过了第一转折点，冷却段全长参与相变换热仍不能使蒸汽全部冷凝为液体，此时在 热管顶部的小孔内有汽泡冒出，汽泡被冷却水以直接接触式凝结方式冷凝为液体，小孔内 冒出的蒸汽量随着热流量的增大而增多，开式重力热管达到较佳的工作状态，其传热性能 超过闭式重力热管。当热流密度增大到加热段的沸腾换热极限时，热管的回流液开始不能 满足加热段所需工质量的要求，使热管内部的传热发生恶化，热管的传热能力开始下降，此 时对应的状态点为开式重力热管的第二转折点。第二转折点是影响开式热管加热段传热能 力的重要因素。本实用新型更适合在较高工况下运行。[0009]当开式重力热管的热流量较小时，加热段产生的蒸汽量较少，热管的冷却段并没 有全部参与相变换热，在蒸汽上部至冷却段顶端之间存在一段水柱，该水柱的长度随热流 量的增加而减小，这段水柱在蒸汽柱上部的作用相当于水封层的延伸。当热流量增至某一 数值时，水柱刚好消失，蒸汽柱刚好将冷却段全部充满。此时对应的工况即为开式重力热管 的第一转折点。随着热流量的继续提高，开式热管的工作状态超过第一转折点，冷却段全长 参与相变换热仍不能使蒸汽全部冷凝为液体，此时在热管顶部的小孔内有汽泡冒出，汽泡 在水封层和冷却水套中被冷却水通过直接接触式凝结方式冷凝为液体，小孔内冒出的蒸汽 量随着热流量的增大而增多，开式热管达到较佳工作状态。当热流密度增大到加热段的沸 腾换热极限时，热管的回流液开始不能满足加热段所需工质量的要求，使热管内部的传热 发生恶化，热管的传热能力开始下降。本实用新型的有益效果在于在热管内，在提供相变传热的同时，将因高温而产生 的不凝性气体通过冷却段顶部的小孔顺利排出热管体，其内部结构通过小孔与外界联通使 得其工作压力稳定在系统工作压力，使运行安全可靠。不仅有较高的传热能力，而且结构简 单，加工方便，成本低廉，性能安全可靠。另外，热管体的内侧壁设有内螺纹，增加了传热面 积，增强了冷却段和加热段的传热能力。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是蒸汽尚未形成稳定流动区时本实用新型的工况图。图3是开始形成稳定的蒸汽流动区时本实用新型的工况图。图4是蒸汽量刚好完全充满冷却段时本实用新型的工况图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。参照图1、图2、图3、图4，一种新型开式重力热管，包括热管体，所述的热管体由上 自下依次为冷却段1、绝热段2和加热段3，所述加热段3的下端封闭，所述冷却段1的上端 为上挡板，所述上挡板上还设有小孔4，所述冷却段1的上端围设有水封5。本实施例中，所 述热管体的内侧壁设有内螺纹，内螺纹可增加传热面积，增强了冷却段和加热段的传热能 力。内螺纹的螺旋角优选为10° 30°，传热最佳。小孔的直径优选为0.2 3mm，既可达 到本实用新型之目的又不影响工作状态。在热流密度较小时，产生的蒸汽很少，在冷却段内很快被冷凝，蒸汽没有形成稳定 流动区，发生不连续的凝结放热，使冷却段下端的壁温呈现波动状态，此时认为开式热管的 冷凝段长度很小，如图2所示所示。随着热流密度的提高，加热段产生的蒸汽量增大，开始 形成稳定的蒸汽流动区，蒸汽能够在热管冷却段壁面持续地凝结放热，冷却段下端温度逐 渐趋于稳定，如图3所示，Lc为蒸汽在冷却段壁面的真实的冷凝长度。从图中可看出此时 由于产生的蒸汽量有限，并未充满整个冷却段，在冷却段上端仍存在一段液柱，所以，此时 的Lc并不等于开式重力热管的实际冷却段长度lc，即Lc/lc < 1。当热流密度继续增大， 加热段产生的蒸汽量刚好完全充满冷却段时，Lc/lc = 1，如图4所示。继续加热，将会有气 泡从顶端小孔溢出，直接接触式凝结方式参与传热。
权利要求一种新型开式重力热管，包括热管体，所述的热管体由上自下依次为冷却段、绝热段和加热段，所述加热段的下端封闭，其特征在于所述冷却段的上端为上挡板，所述上挡板上还设有小孔，所述冷却段的上端围设有水封。
2.如权利要求1所述的新型开式重力热管，其特征在于所述热管体的内侧壁设有内 螺纹。
3.如权利要求2所述的新型开式重力热管，其特征在于所述内螺纹的螺旋角为 10° 30°。
4.如权利要求1 3之一所述的新型开式重力热管，其特征在于所述小孔的直径为 0. 2 3mmο
专利摘要一种新型开式重力热管，包括热管体，所述的热管体由上自下依次为冷却段、绝热段和加热段，所述加热段的下端封闭，所述冷却段的上端为上挡板，所述上挡板上还设有小孔，所述冷却段的上端围设有水封。在热管内，在提供相变传热的同时，将因高温而产生的不凝性气体通过冷却段顶部的小孔顺利排出热管体，其内部结构通过小孔与外界联通使得其工作压力稳定在系统工作压力，使运行安全可靠。不仅有较高的传热能力，而且结构简单，加工方便，成本低廉，性能安全可靠。
文档编号F28D15/02GK201680746SQ20092029546
公开日2010年12月22日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者张展望, 徐章禄, 朱华 申请人:张展望