螺旋板式冷凝段重力热管换热器的制作方法

本发明涉及地热能开发设备领域，具体涉及一种螺旋板式冷凝段重力热管换热器。

背景技术：

能源工业是国民经济的基础产业，是实现现代化的物质基础，世界各国都把建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系作为国民经济的战略问题之一。地球地表10km内有丰富的地热能可供开采，地热资源是一种无污染的清洁可再生能源，目前地表中深层的地热利用必须进行钻井、下套管、固井，才能形成可以取热利用的地热井，然后将重力热管换热器下放到井内进行取热换热，将热量通过地面热泵机组传送至供热系统供热。目前现有地热井重力热管换热器或井下换热器是下入固井后的套管内取热，其导流断面比套管小，而且套管与热管之间的空间内充满空气，封闭状态下空气导热系数为0.023w/(m·k)，影响热管在地热井内的取热效果；且现有重力热管换热器的冷凝段均为直管式，使得冷凝段在单位长度内的冷凝能力较小，导致冷凝段的整体长度会很长，冷却换热效果也较差。因此，需要一种取热换热效果好的重力热管换热器。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述问题，提供一种螺旋板式冷凝段重力热管换热器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

螺旋板式冷凝段重力热管换热器，包括重力热管，所述重力热管由上至下依次分为冷凝段、绝热段和蒸发段，所述重力热管的冷凝段内设置有一竖直放置的螺旋板，该螺旋板的内部中空，该螺旋板的中心位置处沿着其轴线方向上设置有一出水管，所述出水管的上端贯穿所述重力热管并向外延伸，所述出水管与该螺旋板的中心端连通，所述螺旋板的外围端设置有一横向放置的进水管，所述进水管的一端与所述螺旋板的外围端连通，所述进水管的另一端贯穿所述重力热管并向外延伸。

进一步地，所述重力热管的绝热段和蒸发段的直径大小一致，且小于冷凝段的直径。

进一步地，所述重力热管的冷凝段在靠近绝热段的一端朝内倾斜与绝热段连接形成一斜坡状。

进一步地，所述螺旋板朝下一侧的长度由外围端至中心端依次递增。

进一步地，所述重力热管的绝热段外侧壁上涂刷有绝热涂料。

进一步地，所述重力热管的绝热段在靠近冷凝段一端的侧壁上设置有一通孔。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的螺旋板式冷凝段重力热管换热器，其冷凝段内设置有螺旋板式的换热装置，工作时螺旋板内会通过外部水泵充满循环流动的冷水进行冷却换热，可根据实际所需的冷凝换热能力，设计相应层数的螺旋板，该螺旋板式的换热装置能够大大减小冷凝段的长度，增加冷凝换热的面积，进而增强冷凝段的冷凝换热能力；该重力热管换热器的绝热段的外壁涂刷有绝热涂料，能够让绝热段与外界没有热量交换；同时，该重力热管换热器的蒸发段和绝热段的管壳还作为固井的套管使用，不需要再往地热井中下放固井的套管；总之，本发明的螺旋板式冷凝段重力热管换热器，具有高效的取热换热能力，结构合理，实用性强，适用于直井、l型水平井等形式的地热井的取热换热。

附图说明

图1是本发明螺旋板式冷凝段重力热管换热器的正视剖视图；

图2是本发明螺旋板式冷凝段重力热管换热器的俯视剖视图。

主要元件符号说明：

图中，重力热管1，通孔2，螺旋板3，出水管4，进水管5。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2，螺旋板式冷凝段重力热管换热器，包括重力热管1，所述重力热管1由上至下依次分为冷凝段、绝热段和蒸发段，所述重力热管1的绝热段和蒸发段的直径大小一致，且小于冷凝段的直径，所述重力热管1的冷凝段在靠近绝热段的一端朝内倾斜与绝热段连接形成一斜坡状，所述重力热管1的绝热段在靠近冷凝段一端的侧壁上设置有一通孔2。所述重力热管1的冷凝段内设置有一竖直放置的螺旋板3，该螺旋板3的内部中空，其朝下一侧的长度由外围端至中心端依次递增，该螺旋板3的中心位置处沿着其轴线方向上设置有一出水管4，所述出水管4的上端贯穿所述重力热管1并向外延伸，所述出水管4与该螺旋板3的中心端连通，所述螺旋板3的外围端设置有一横向放置的进水管5，所述进水管5的一端与所述螺旋板3的外围端连通，所述进水管5的另一端贯穿所述重力热管1并向外延伸。优选地，所述重力热管1的绝热段外侧壁上涂刷有绝热涂料。

工作原理：在地热井进行固井时将该重力热管换热器的蒸发段和绝热段沿着地热井下放，固井的同时将管壳底部的端口密封；下放完毕后，该重力热管换热器位于所述通孔2以下的部位置于地热井内，其余部位则位于地面上，然后用外部抽真空装置连接所述通孔2，对该重力热管换热器的内部进行抽真空，抽真空之后再通过所述通孔2往该重力热管换热器的内部加入液态工质，然后将所述通孔2密封。与此同时，将外部水源与所述进水管5连通，将外部水泵与所述出水管4连通，此时冷水会从所述进水管5进入到所述螺旋板3内，沿着所述螺旋板3流动，冷水在所述螺旋板3流动的过程中，液态工质会在蒸发段吸收来自地热层的热量，然后液态工质升温汽化，沿着重力热管上升，汽化的工质上升到地面以上的冷凝段时，会与所述螺旋板3内的冷水进行换热工作，换热之后汽态工质会变成液态，在重力的作用下回流到蒸发段再次受热蒸发，如此循环，所述螺旋板3内的水在吸热升温之后变成热水，最后会在外部水泵的作用下从所述出水管4出来。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及地热能开发设备领域，具体涉及一种螺旋板式冷凝段重力热管换热器，包括重力热管，所述重力热管由上至下依次分为冷凝段、绝热段和蒸发段，所述重力热管的冷凝段内设置有一竖直放置的螺旋板，该螺旋板的内部中空，该螺旋板的中心位置处沿着其轴线方向上设置有一出水管，所述出水管的上端贯穿所述重力热管并向外延伸，所述出水管与该螺旋板的中心端连通，所述螺旋板的外围端设置有一横向放置的进水管，所述进水管的一端与所述螺旋板的外围端连通，所述进水管的另一端贯穿所述重力热管并向外延伸。该重力热管换热器，具有高效的取热换热能力，结构合理，实用性强，适合在本领域推广。

技术研发人员：田振林
受保护的技术使用者：田振林
技术研发日：2018.12.05
技术公布日：2019.03.01