本发明涉及热交换技术领域，具体的说，涉及一种新型的热管换热系统，特别是一种带单级离心泵的分体式双相流热管装置。
背景技术：
热管作为高效传热元件，在工程中的应用日益普及。热管不仅在余热回收、电子元器件冷却等方面得到广泛的应用，而且在传统的传热传质设备领域中，热管有替代循环水、循环油和水蒸汽传热的趋势。在环境温度较低时，热管还可以替代目前的空调系统，作为电子设备、电力设备、计算机房、通信机房的散热控温元件。
热管有多种结构形式，也有多种分类方法。按液体媒介物质的倒流动力进行分类，热管可为表面张力热管、重力热管、离心热管、脉动热管和动力热管等几大类。表面张力热管靠吸液芯对液体产生的表面张力倒流液体；重力热管靠重力倒流液体；离心热管靠转动产生的离心力倒流液体；脉动热管靠蒸发产生气泡的膨胀力推动循环；这些热管的共同特点是热管内部没有运动部件，其优点是结构简单，适合小型化、微型化，其缺点是动力循环较弱，不适合大功率、远距离传输热量。
动力热管是指外加循环驱动力的热管系统，这种驱动力通常表现为一种特定形式的流体单级离心泵。动力热管的基本结构包括气化器、热换器、蓄液槽、单级离心泵四个部分，它们相互连接构成一个封闭循环回路，抽真空后加入媒介物质就构成一个完整的动力热管。动力热管工作时，单级离心泵从蓄液槽抽出液态工作质送入气化器，液态工作质在气化器内受热蒸发变为气体，气体工作质通过导管进入热换器，并在热换器中冷却凝结成液体，液体工作质再经通液管流回蓄液槽，从而完成热管循环，同时热量从气化器端的高温热源流向热换器端的低温热源。动力热管的优点是动力循环强大，适合大功率、远距离传输热量。
上述动力热管系统要想实现理想的工作状态下，它的热换器必须具有良好的气液分离功能。如果在热换器中工质气液分离不充分，气体工质就会不断进入蓄液槽并形成积累。这种现象会造成两种结果：一是如果系统中的总气体工作质体积小于蓄液槽容积，气体工质在蓄液槽中的积累，最终导致全部气态工作质都积累到了蓄液槽，这时单级离心泵、气化器、热换器内流动的是单一液相工质，整个系统形成液体循环状态；在液态循环状态下，没有蒸发和冷凝过程，系统也就没有了热管传热功能，而且一旦形成的液体循环状态不能在工作状态下恢复正常，只有停机再重新开机才能恢复正常。二是如果系统中的总气体工作质体积大于蓄液槽容积，气体工质在蓄液槽中的积累，最终导致气态工质充满蓄液槽，这时单级离心泵将吸入气体，而动力热管系统的单级离心泵通常是为输送液体而设计的，气体的吸入会造成泵压急剧下降，从而造成动力循环不足，并造成气化器供液困难。为了使热换器具有彻底的气液分离功能，热换器通常采用直径较大、相互并联、竖立排管结构，这种结构散热效率较低，且体积较大。总之，目前的动力热管存在气液分离困难和动力循环不足的问题。正因为这样，动力热管并没有得到推广应用。
技术实现要素：
本发明提供的一种新型的热管换热装置技术——一种双相流驱动热管装置，就是为了解决目前动力热管工作时存在的气液分离不彻底和动力循环不足的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种双相流驱动热管装置，包括热换器、气化器、液仓分离机构、单级离心泵和电路控制器；以上所述液仓分离机构连接于热换器和单级离心泵之间，其包括蓄液槽、热换器输出端、倒流孔一以及单级离心泵吸液端四个部分；所述单级离心泵吸液端位于蓄液槽内液态制冷剂液面的下端，热换器输出端位于蓄液槽内液态制冷剂液面的上端；所述倒流孔一主要是回气作用，其包含孔数量可以是一个或多个，其位置按照一定空隙沿蓄液槽内单级离心泵吸液管的输送方向纵向分布；这样气化器、热换器、液仓分离机构及单级离心泵通过相互连通管按上述顺序连接成一个单向循环的双相流驱动热管装置。
以上所述液仓分离机构连接于气化器和单级离心泵之间，其包括蓄液槽、气化器输入端、倒流孔二、单级离心泵输出端四个部分；所述循气化器输入端位于蓄液槽内液态制冷剂液面的下端，单级离心泵输出端位于蓄液槽内液态制冷剂液面的上端；所倒流孔二主要是回气作用，其包含孔的数量可以是一个或多个组成，其位置按照一定空隙沿蓄液槽内气化器器通液管的输送方向纵向分布；这样气化器、热换器、单级离心泵及液仓分离机构通过相互连通管按上述顺序连接成一个单向循环的双相流驱动热管装置。
以上所述液仓分离机构连接于热换器和单级离心泵之间，其包括蓄液槽、热换器输出端、倒流孔一、倒流孔三以及单级离心泵吸液端五个部分；所述单级离心泵吸液端和热换器输出端都位于蓄液槽内液态制冷剂液面的下端；所述倒流孔一和倒流孔三包含孔的数量可以是一个或多个孔组成，其位置按照一定空隙沿蓄液槽内单级离心泵吸液管和热换器通液管的输送方向纵向分布；这样气化器、热换器、液仓分离机构及单级离心泵通过相互连通管按上述顺序连接成一个双向循环的双相流驱动热管装置。
以上所述蓄液槽为一外表面设有阻热板的耐压封闭器皿，蓄液槽的功能是实现循环媒介物质的气液分离、存储及分流；蓄液槽容积大小应与气化器和热换器的容积相匹配，其容积应是大于气化器的容积，而小于气化器、热换器和整个系统的管路的总容积；系统内的媒介物质液体所占的体积应是大于气化器的容积，但小于气化器与蓄液槽的容积之和；蓄液槽实现气液分离的方式可以选择简单的重力沉降分离，也可以在蓄液槽的制冷工质输入端设置筛网或挡板，以实现丝网分离或折流分离。
以上所述单级离心泵应选用能够同时输送气体和液体的容积式气液双相流单级离心泵，可以选为齿轮泵、罗茨泵、螺杆泵、转子活塞泵、往复式活塞泵，使气态制冷剂和液态制冷剂可以同时通过，并可通过调节单级离心泵流量来实现调节系统热能量。
以上所述的倒流孔一、倒流孔二以及倒流孔三有倒液孔和倒气孔两种形式，倒气孔设置在蓄液槽内液面之上方，倒液孔设置在蓄液槽内液面之下方，其也可以是一条沿纵向分布的网孔，其可以代替多个纵向分布倒流孔的作用，倒流孔或者网孔中流入的少量气态或者液态制冷剂的流量有其内径大小和个数或者缝隙宽度和长度来控制，也就是经液仓分离机构内液态工质液面高低来控制倒流孔中的孔的个数或者网孔的长度，使其流入的液态或者气态的补充量适宜，来满足整个循环系统的双相流循环的需求。
所述电路控制器，主要是通过一些温度检测设备监控着高温环境和低温环境的一些温度变化，当高温环境端和低温环境端之间的温度差超过一定值时就会自动控制着单级离心泵的开启，该系统就开始了工作，当高温环境端和低温环境端之间的温度差小于一定值时就会自动控制着单级离心泵的关闭，由于不满足了工作条件，该系统就停止工作。
针对现有热管必须考虑热管系统运行时两个热交换器的高低位置差问题和制冷剂远距离输送问题，该系统中加入了输送动力（单级离心泵），在加入输送动力后，液态制冷剂和气态制冷剂的状态运行问题就得到了改善，整个热管的动力就不再是现有热管那种完全依靠气液自身属性产生的微小动力，而是单级离心泵产生的机械动力——可以使气态制冷剂向管路下端运动，液态制冷剂向管路上端运动；加入单级离心泵的同时也解决了热量传送距离的问题，因为有了输送动力，该系统远距离输送时的动力不再是靠系统内气态冷凝剂蒸发时产生的微小压差来实现，而是使用系统中加入的单级离心泵产生的机械动力来运作，所以当系统中的气化器（高温端）和热换器（低温端）距离较远时，也可以采用较为节能的细导热管传递制冷剂。
为了解决加入单级离心泵后出现的因气液分离不彻底而产生的效率低下问题，该系统中加入了液仓分离机构，通过液仓分离机构中的蓄液槽对系统管路中气液混合制冷剂进行过滤，通过液仓分离机构中的倒流孔对处于不同环境中的整个系统有一个稳定的双相流循环，这样在实现气液分离、存储和分流的同时提高了热管效率。
该系统内部所充的中间媒介物质（系统内制冷剂）的选择，所选中间媒介物质的气液临界点必须保持在工作温度的高温区温度和低温区温度之间，例如当工作温区在30°左右时，可以用氟利昂作为中间媒介物质，工作温区在100°左右时，可以用水作为中间媒介物质；另一点是工作中间介质充入系统后，系统内部压力必须高于一个大气压强，以确保空气不会进入系统内，造成系统损害；第三点是中间媒介物质的选择必须和制造管路的材料相吻合，不能出现两者相损害现象。
通过加入液仓分离机构和各个设备接管问题的设计就解决了现有热管中气液制冷剂分离不彻底的问题，不仅提高了每次设备循环一周的换热效率，而且实现了整个系统循环的稳定性，再通过系统中加入的气液单级离心泵，给整个热管系统提供了运行动力，这也就解决了传统热管系统运行时两个热交换器的高低位置差以及输送距离问题，从而降低了设备的使用条件限制，大幅度提高热管的换热效率，并且所用整个系统装置结构简单，环境友好。
附图说明
图1为该系统的第一种实施方式结构示意图。
图2为该系统的第二种实施方式结构示意图。
图3为该系统的第三种实施方式结构示意图。
图4为该系统倒流孔和网孔的平面结构示意图。
图中：（1）热换器；（2）气化器；（3）液仓分离机构；（4）单级离心泵；（5）双相流管；（6）热换器通液管；（7）蓄液槽；（8）单级离心泵吸液管；（9）气化器通液管；（12）~（15）管道端口；（18）~（20）倒流孔。
具体实施方式一
如图1所示一种双相流驱动热管装置，包括气化器（2）、热换器（1）、液仓分离机构（3）、单级离心泵（4）和电路控制器；所述热换器（1）的输入端和气化器（2）的输出端直接通过双相流管（5）连接起来；所述液仓分离机构（3）连接于热换器（1）和单级离心泵（4）之间，其包括蓄液槽（7）、热换器输出端（8）、单级离心泵吸液端（13）以及倒流孔一（18）四个部分；所述气化器（2）、热换器（1）、液仓分离机构（3）及单级离心泵（4）通过相互连通管按上述顺序连接成整个双相流驱动热管装置；所述电路控制器控制着系统中单级离心泵（4）的开启和运转状态；此系统工作时，单级离心泵（4）从液仓分离机构（3）抽取大量液态制冷工质和通过倒流孔一（18）的部分补充整个循环稳定的少量气态制冷工质，经气化器通液管（9）进入气化器（2），气化器（2）与高温热源接触，液态媒介物质在气化器（2）内受高温热源的加热而蒸发为气体，并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体中间介质在高速流动中相互混合形成气液双相流体，它们经双相流管（5）输送至热换器（1），热换器（1）与低温热源接触，气态媒介物质在热换器（1）内受低温热源的冷却而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体媒介物质在输入和输出端压力差的作用下，经热换器通液管（6）进入液仓分离机构（3）中，其进行气液分离、存储与分流，这样就组成一种新型节能双相流热管换热装置的循环过程。
系统焊接安装完毕后，先对该系统进行检漏，如果没有发现泄露部分，就对该系统进行抽真空，抽完真空后才向其内部加入制冷剂，这样系统的前期准备工作完成了。
当高温环境端比低温环境端温度相差范围没达到系统工作所需环境时，电路控制器通过温度检测部分传出的信号，关闭单级离心泵（4），该系统处于停止状态；当高温环境端比低温环境端温度高出一定值时，由电路控制中检测温度部分检测到信号，再由控制电路控制着单级离心泵（4）自动开启，整个系统就处于正常运行状态。
该系统的工作过程是一种理想的工作状态，只能把高温能量带向低温处，不能把低温能量搬向高温处，而且系统安装完毕后热换器（1）和气化器（2）的工作性质不能调换，只能把单一地方的热量传送到低温区。
具体实施方式二
图2给出了该系统的第二种实施方式结构示意图，在图1的基础上，把液仓分离机构（3）连接于气化器（2）和单级离心泵（4）之间，其包括蓄液槽（7）、气化器输入端（15）、倒流孔二（19）以及单级离心泵输出端（14）四个部分；所述气化器输入端（15）位于蓄液槽（7）内液态制冷剂液面的下端，单级离心泵输出端（14）位于蓄液槽（7）内液态制冷剂液面的上端；所述气化器（2）、热换器（1）、单级离心泵（4）及液仓分离机构（3）通过相互连通管按上述顺序连接成一个单向循环的双相流驱动热管装置。所述电路控制器控制着系统中单级离心泵（4）的开启和运转状态；此系统工作时，热换器（1）与低温热源接触，气态媒介物质在热换器（1）内受低温热源的大部分冷却而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体媒介物质在单级离心泵（4）的带动下，进入液仓分离机构（3）进行一次气液分离，液态制冷剂和部分通过倒流孔二（19）来补充整个循环稳定的少量气态制冷剂经气化器通液管（9）进入气化器（2），气化器（2）与高温热源接触，液态媒介物质在气化器（2）内受高温热源的加热而蒸发为气体，并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体中间介质在高速流动中相互混合形成气液双相流体，它们经双相流管（5）输送至热换器（1），这样就组成一种新型节能双相流热管换热装置的单向循环过程。其他部件的运行和具体实施方式一相同。
具体实施方式三
在特定环境下为了使该系统中热换器（1）和气化器（2）的功能调换，也就是热换器（1）起到气化器的作用，气化器（2）起到热换器的作用，在具体实施方式一的基础上进行改进。
单级离心泵（4）由单向单级离心泵换成可以直接改变方向的双向动力电机系统（比如罗茨电机），热换器通液管（6）处于液仓分离机构（3）内的部分和单级离心泵吸液管（8）处于液仓分离机构（3）内的部分设计相同，该实施方式简单结构示意图如图3所示。
该系统中热换器（1）和气化器（2）起正常作用时，具体工作实施方式和具体实施方式一相同，当热换器（1）起到气化器的作用，气化器（2）起到热换器的作用时，其他部件的运行和具体实施方式双相同。