本发明属于浅层地热能开发利用技术领域，具体涉及一种大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管。
背景技术：
近年来，对浅层地热能的开发利用越来越受到重视，目前大多采用地埋管，例如u型地埋管等。重力热管作为一种高效传热元件，它依靠重力作用使工质在管内冷凝回流完成相变传热循环，具有高效导热性、均温性、热二极管性等特点，在航空航天、微电子、余热回收等方面得到广泛应用。但是，传统的重力热管蒸发段的长径比不高，不能直接用于浅层地热开发利用，需采用大长径比地埋重力热管，在地温条件下当蒸发段长径比较大时，存在冷凝液体流动不均、不能充分润湿蒸发壁面、不能完全吸热蒸发就返回底部液池形成冷池的现象，从而限制重力热管的长度和影响传热效果。
技术实现要素：
为了解决现有技术中重力热管不能直接用于浅层地热开发利用及其在地温条件下当蒸发段长径比较大时，存在冷凝液体流动不均、不能充分润湿蒸发壁面、不能完全吸热蒸发就返回底部液池形成冷池，从而限制重力热管的长度和影响传热效果的缺点，本发明提供了一种大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管。
一种大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管，该大长径比地埋重力热管包括：冷凝散热段、蒸发段和相变工质，所述冷凝散热段和蒸发段之间设有绝热段，所述蒸发段和绝热段垂直置于土壤中，所述冷凝段位于地面之上。该地埋重力热管蒸发段长径比大于100。蒸发段内壁面设有螺纹型凹槽或凸起，形成积液槽，其内壁面设有超亲液材料tio2涂层。绝热段外壁面设有防水防腐性能的保温层，其内壁面与位于地面之上的冷凝散热段内壁面设有疏液材料ni-p涂层，可以促使冷凝液体形成珠状凝结，提高冷凝换热系数。相变工质采用适合于土壤恒温层能正常高效工作的新型纳米流体或自湿润流体，管内充液率在15％～20％左右。
本发明有益效果为：
通过在蒸发段内壁设置螺纹型凹槽或凸起及内表面做超亲液处理，实现液态相变工质在蒸发段的充分润湿内壁和连续蒸发，进而突破了普通重力热管蒸发段长度限制，实现了重力热管在大长径比和地温条件下的高效蒸发及传热，且充液率低，该地埋重力热管特别适合于开发利用浅层地热能。
附图说明
图1为本发明大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管结构剖面示意图；
图2为本发明大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管的螺纹型凹槽结构局部剖面示意图；
图3为本发明大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管的螺纹型凸起结构局部剖面示意图；
图4为本发明大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管的螺旋盘管结构示意图。
图中
1、注液口2、冷凝立管3、绝热段
4、蒸发段5、相变工质6、螺纹型凹槽或凸起
7、保温结构8、土壤恒温层9、土壤变温层
10、冷凝盘管11、螺旋盘管
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管进行具体说明。
如图1所示，本发明所述的一种大长径比附壁旋流蒸发型地埋重力热管包括冷凝散热段、蒸发段4和相变工质5，所述冷凝散热段和蒸发段5之间设有绝热段，所述蒸发段4和绝热段3垂直置于土壤中，所述冷凝散热段位于地面之上。所述重力热管蒸发段4长径比大于100；
地埋重力热管材质为黄铜或不锈钢，其顶部设有注液孔1，通过注液孔1可以向重力热管内充灌相变工质5，所述相变工质5采用适合于土壤恒温层能正常高效工作的新型纳米流体或自湿润流体，管内充液率为15％～20％左右。
如图2、图3所示，蒸发段4的内壁面设有螺纹型凹槽或凸起6，形成积液槽。所述螺纹型凹槽或凸起6旋向对应设置，北半球左旋向下，南半球右旋向下，槽深或凸起为0.5～1mm，所述螺纹型凹槽或凸起6与热管管腔体轴线夹角为30°～60°，螺纹间距与热管内径之比为1.15～3.45；所述螺纹型凹槽或凸起6与热管是一体式结构，也可为螺旋钢圈与热管通过胀接而复合在一起。蒸发段4内壁面及螺纹型凹槽或凸起6表面涂一层tio2或其他超亲液材料，可使冷凝液体在蒸发段内壁面沿着螺纹型凹槽或凸起6均匀流动，使其充分湿润壁面，实现工质液体连续蒸发，从而强化蒸发段4的蒸发传热。
如图1、图4所示，绝热段3的外壁面设有防水防腐性能的保温层7，所述防水防腐保温层7的外部为土壤变温层9，通过敷设该保温层可有效减少热管输热过程中的热量耗散。其内壁面与冷凝散热段的内壁面涂一层ni-p或其他疏液材料，可促进冷凝立管2与绝热段3的珠状凝结，提高冷凝换热系数。冷凝散热段为螺旋盘管11或蛇形盘管10结构，外部设有翅片。可相应解决在蒸发段4强化换热以后冷凝立管2可能冷凝不足的问题。