一种基于热管换热的风冷式冷却装置的制作方法

本发明涉及冷却装置，具体涉及一种基于热管换热的风冷式冷却装置。

背景技术：

冷凝冷却技术广泛应用于冶金、电力等工业制冷领域，冷凝冷却设备中的制冷冷却耗能量占工业用能的13％～15％，耗水量占工业用水的70％～80％。同时，在我国的空调系统中，大型公共建设中央空调系统的耗能量占其总耗能量的40％～60％，风冷与蒸发冷却技术不使用cfcs和hcfcs，用水循环来输送冷能量，最大限度的利用了自然界的冷量，对环境无污染并节约资源，符合发展绿色经济，建设资源节约型、环境友好型的十三五规划。

而如何对冷却器进行系统优化和运行优化，使得初投资、用水量、耗电量和运行费用减少，同时还能满足系统对冷却量的要求，是一个重要的问题。

热管换热器与一般换热器相比具有许多优点：传热效率高，特别对气—气换热器来说，由于冷热两侧气体都可以在管外流动，因此两侧都可以在热管外加装翅片增大换热面积，此外还易于把换热器设计成逆流、叉排等形式，以尽量提高换热器的效率；压力损失小，因为是管外流动，因此器内流阻小，压力损失小，可降低风机的功率消耗；工作可靠，没有运动部分，因而没有附加的功率消耗；结构紧凑；没有掺混污染，可用中间隔板将两种流体有效地隔开；尺寸变化范围大，可变换流体流动方向，使用方便；维护费少，没有易损件，密封简单可靠，容易清洗。

热管换热器具有传热效率高、压力损失小、工作可靠、结构紧凑、没有掺混污染、有利于控制露点腐蚀等优点。热管的超导热性以及等温性使它成为航空航天技术中控制温度的理想工具，热管换热器由于具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，也广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械、电子等行业中。

技术实现要素：

针对传统冷却的弊端及热管换热的特点，本发明在空冷器和湿式冷却塔的基础上，提出了基于热管换热的风冷式冷却器，该装置的冷却塔噪音小、节水环保、耗能低，符合对能源持续发展的要求和节约资源的形势。

一种基于热管换热的风冷式冷却装置，包括水管、内壳体和外壳体，水管包括上水管段和螺旋水管段，上水管段的前端连接进水口，螺旋水管段的尾端连接出水口，内壳体设置在外壳体内，所述内壳体内设置有螺旋水槽，上水管段的上部穿设在螺旋水槽的竖直中心处，螺旋水管段嵌设于螺旋水槽上，在螺旋水槽的各个螺旋方向分别设置有热管，所述热管的吸热段贴附于螺旋水管段的外表面，热管穿过内壳体的管壁，热管的放热段位于内壳体和外壳体之间；所述外壳体的顶端设置有风机，外壳体的底面设有通风部，外壳体的下端设置有支座。

优选地，所述内壳体形成的内部为密封空间，其上水管段、螺旋水管段和热管与内壳体的穿插处均为密封的。

优选地，所述螺旋水槽选用金属材料。

优选地，所述风机位于外壳体顶端的中心处。

优选地，所述风机的气流方向为自风机向下流入外壳体和内壳体间的空腔的吹风(风向自风机吹出，然后从外壳体的底面的通风部吹出)或自风机向上引出外壳体和内壳体间的空腔的引风(在风机带动下，将风从外壳体的底面的通风部引入，然后用风机引出)。

有益效果：

(1)在空冷器和湿式冷却塔的基础上使用热管换热，其热管通过管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，利用工质的相变换热，其热管具有极高的导热性，具有良好的等温性和冷却性，使冷却装置具有更好的冷却效果；(2)结合了风冷气和湿式冷却塔的共同优点，避免了风冷气不宜在高温高湿地区应用和水式冷却塔耗水量大的缺点问题，水的循环利用率大，可实现多地区、多行业的应用，使基于热管换热的风冷式冷却装置具有非常广泛的应用前景，对节能减排、减少水资源的浪费以及经济的可持续发展有着重大的现实意义；(3)螺旋水槽的设置，利用了螺旋折流换热的手段，使得壳侧流动更为合理，可减少流动阻力，使液膜波动加剧、湍流增强，并大大减少污垢沉积，使热阻减少，提高换热效率；(4)外壳体的底面设有通风部，可通过风机将热管释放的热量吹出外壳体外或用风机引出外壳体外。

附图说明

图1为基于热管换热的风冷式冷却装置的结构示意图。

图2为热管的结构示意图。

其中，1为外壳体，2为风机，3为内壳体，4为螺旋水槽，5为上水管段，6为支座，7为水泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明提供了一种基于热管换热的风冷式冷却装置，包括水管、内壳体3和外壳体1，水管包括上水管段5和螺旋水管段，上水管段5的前端连接进水口，螺旋水管段的尾端连接出水口，内壳体3设置在外壳体1内，内壳体3内设置有螺旋水槽4，上水管段的上部穿设在螺旋水槽4的竖直中心处，螺旋水管段嵌设于螺旋水槽4上，在螺旋水槽4的各个螺旋方向分别设置有热管，热管为一端为吸热段(热量输入)、另一端为放热段(热量输出)的圆柱状管，热管的吸热段贴附于螺旋水管段的外表面，热管穿过内壳体3的管壁，热管的放热段位于内壳体3和外壳体1之间，利用热管极高的导热性，能够实现热量交换，达到冷却液体的作用；外壳体1的顶端设置有风机2，风机2位于外壳体1顶端的中心处，外壳体1的底面设有通风部，外壳体1的下端设置有支座6。其中，内壳体3的内部为密封空间，其上水管段5、螺旋水管段和热管与内壳体3的穿插处均为密封的。

实施例1：

水泵7输送待冷却液体通过进水口流向上水管段5，待冷却液体沿上水管段5向上输送，然后流向螺旋水管段，待冷却液体在螺旋水槽4的引导下沿螺旋水管段向下流动。由于热管自身的特点及极高的导热性，贴附于螺旋水管段外表面的热管的吸热段(热量输入)的工质蒸发吸热，热管将热量传导到位于内壳体3和外壳体1之间的放热段(热量输出)，并发生相变放热，位于外壳体1顶端中心处的风机2输送风至外壳体1和内壳体3间的空腔，风将热管释放的热量带走，经外壳体1的底面的通风部吹出，至此实现高效冷却过程。

实施例2：

水泵7输送待冷却液体通过进水口流向上水管段5，待冷却液体沿上水管段5向上输送，然后流向螺旋水管段，待冷却液体在螺旋水槽4的引导下沿螺旋水管段向下流动。由于热管自身的特点及极高的导热性，贴附于螺旋水管段外表面的热管的吸热段(热量输入)的工质蒸发吸热，热管将热量传导到位于内壳体3和外壳体1之间的放热段(热量输出)，并发生相变放热，位于外壳体1顶端中心处的风机2将风从外壳体1的底面的通风部引入，风将热管释放的热量带走，由风机2引出，至此实现高效冷却过程。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供的一种基于热管换热的风冷式冷却装置，包括水管、内壳体、外壳体、风机、螺旋水槽和热管，热管设置在螺旋水槽的各个螺旋方向上，热管的吸热段贴附于螺旋水管段的外表面，热管穿过内壳体的管壁，热管的放热段位于内壳体和外壳体之间，因热管自身的特点及极高的导热性，通过热管的导热及内部工质的相变，将热量导至内壳体和外壳体之间的腔体中，设置在外壳体顶端的风机将热管导出的热量带到外壳体外实现高效冷却过程。本发明在空冷器和湿式冷却塔的基础上，提出了基于热管换热的风冷式冷却器，避免了风冷气不宜在高温高湿地区应用及湿式冷却耗水量大的问题，实现了高效冷却的同时具备噪音小、节水环保和低耗能，具有广泛的应用价值。

技术研发人员：李丹丹;刘鲁伟;翟子玮;卢长洁;石鹏远
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2017.06.15
技术公布日：2017.10.20