一种多级分离式重力热管微通道换热器

本发明涉及热管换热器，具体为一种多级分离式重力热管微通道换热器。

背景技术：

1、换热器是实现冷热流体热量传递的设备。由于科学技术的发展，各行各业对换热技术的需求激增，换热器技术已经渗透入化工、食品、动力、军事等各个领域。然而，常用的传统换热器存在换热效率低下、初投资大、维修难度大等缺陷。因此，换热器的改良与新型换热器的发明迫在眉睫。

2、分离式重力热管换热器由蒸发端、冷凝端和连接它们的上升管、下降管组成。与传统换热器相比，它具有高换热效率、工作温度均衡、结构简单可靠等优势，成为传统换热器的替代方案，可以在各种应用中提高能源系统的效率。然而，在实际的生产应用中，现有的分离式重力热管换热器仍存在一些缺点与不足：

3、(1)充液量和实际工作流体量受限，因此分离式热管换热器的换热能力受限，且存在冷启动困难的问题。

4、(2)冷凝端液态的工作流体须依靠重力作用通过下降管回到蒸发端，因此蒸发端和冷凝端的放置位置受限，实际应用存在局限性。

5、(3)蒸发端安装所占高度空间大，不符合某些工程中的场地要求，且安装复杂、成本昂贵。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对传统换热器换热效率较低、维修困难的缺陷以及现有分离式重力热管换热器在工程应用中的不足，提出一种多级分离式重力热管微通道换热器。在现有的分离式重力热管换热器中设置多级蒸发板-冷凝板的循环，并在换热板中改装微通道，以获得更好的换热性能。

2、为实现上述目的，本发明公开了一种多级分离式重力热管微通道换热器，包括固定壳体，所述固定壳体内设有连接板，所述连接板将所述固定壳体的内部空间分隔为与外界连通的蒸发区和密封的冷凝区，并可隔绝所述蒸发区与所述冷凝区之间的热交换；所述蒸发区内设有多级蒸发装置，所述冷凝区内设有多级冷凝装置，所述多级蒸发装置与所述多级冷凝装置之间连通有工质，所述蒸发区内流通有蒸发介质，所述蒸发介质与所述多级蒸发装置可将所述多级蒸发装置内的液态工质气化，所述冷凝区流通有冷却介质，所述冷却介质与所述多级冷凝装置可将所述多级冷凝装置内的气态工质液化，形成工质在液态与气态之间的循环切换。

3、在一些实施例中，所述多级蒸发装置与所述多级冷凝装置两端分别通过上升装置、下降装置连接，所述上升装置设于所述蒸发区顶部并贯穿所述连接板，所述下降装置设于所述冷凝区底部并贯穿所述连接板，所述上升装置、所述下降装置与所述连接板的贯穿处均设有密封装置。

4、在一些实施例中，所述多级蒸发装置包括至少四块蒸发板，所述多级冷凝装置包括至少四块冷凝板，所述上升装置包括至少四根上升管，所述下降装置包括至少四根下降管，所述蒸发板与所述冷凝板之间均通过所述上升管与所述下降管连通，且所述上升管、所述下降管与所述蒸发板、所述冷凝板之间的连接角度可调。

5、在一些实施例中，多块所述蒸发板之间、多块所述冷凝板之间均设有微通道，多块所述蒸发板中还设置翅片。

6、在一些实施例中，所述蒸发介质为高温气体，所述高温气体从所述蒸发区底部流向所述蒸发区顶部，所述蒸发区顶部和底部均设有防尘网，所述冷凝区顶部设有冷却介质进口，所述冷凝区底部设有冷却介质出口。

7、在一些实施例中，所述固定壳体与所述多级蒸发装置顶部空间形成风道，所述风道内设有抽风装置。

8、在一些实施例中，所述多级蒸发装置为冷却空气型平行流式蒸发器，所述多级冷凝装置为水冷型平行流式冷凝器，且所述多级蒸发装置与所述多级冷凝装置均倾斜设置。

9、在一些实施例中，所述上升装置与所述下降装置上均设有保温层。

10、在一些实施例中，所述冷却介质进口与所述冷却介质出口内径均为5cm。

11、在一些实施例中，所述抽风机、所述防尘网的尺寸与所述风道截面尺寸相匹配。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、(1)本发明公开的一种多级分离式重力热管微通道换热器具有蒸发-冷凝工质循环，板内工质的蒸发冷凝温度和压力逐级减小，高温气体依次通过四块蒸发板冷却后的气体温度甚至低于冷却介质出口的冷却介质温度，具有优异的冷却效果。

14、(2)换热器中四个蒸发-冷凝工质循环相互独立，互不干预。若某一循环出现故障，不影响整个换热器的换热性能。

15、(3)多块蒸发板、多块冷凝板采用平行流式分布，在保证高效换热性能的同时减小使用空间，节省成本。

16、(4)四块蒸发板可以根据实际工程应用改变角度，整个装置可以根据实际换热需求改变尺寸，具有良好的工程实用性和规模适应性。

17、(5)本发明可以根据工程实际换热需求，改变蒸发板与冷凝板的数量，以此增减循环次数，调整换热阈值；另外，蒸发板与冷凝板数量的增多，可以实现冷却后的气体温度无限接近于冷却介质进口处冷却介质的温度，具有极大的冷却潜能。

技术特征：

1.一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，包括固定壳体(41)，所述固定壳体(41)内设有连接板(42)，所述连接板(42)将所述固定壳体(41)的内部空间分隔为与外界连通的蒸发区和密封的冷凝区，并可隔绝所述蒸发区与所述冷凝区之间的热交换；

2.根据权利要求1所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述多级蒸发装置(502)与所述多级冷凝装置(503)两端分别通过上升装置(504)、下降装置(505)连接，所述上升装置(504)设于所述蒸发区顶部并贯穿所述连接板(42)，所述下降装置(505)设于所述冷凝区底部并贯穿所述连接板(42)，所述上升装置(504)、所述下降装置(505)与所述连接板(42)的贯穿处均设有密封装置。

3.根据权利要求2所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述多级蒸发装置(502)包括至少四块蒸发板，所述多级冷凝装置(503)包括至少四块冷凝板，所述上升装置(504)包括至少四根上升管，所述下降装置(505)包括至少四根下降管，所述蒸发板与所述冷凝板之间均通过所述上升管与所述下降管连通，且所述上升管、所述下降管与所述蒸发板、所述冷凝板之间的连接角度可调。

4.根据权利要求3所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，多块所述蒸发板之间、多块所述冷凝板之间均设有微通道(101)，多块所述蒸发板中还设置翅片(102)。

5.根据权利要求1所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述蒸发介质为高温气体，所述高温气体从所述蒸发区底部流向所述蒸发区顶部，所述蒸发区顶部和底部均设有防尘网(44)，所述冷凝区顶部设有冷却介质进口(45)，所述冷凝区底部设有冷却介质出口(45)。

6.根据权利要求5所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述固定壳体(41)与所述多级蒸发装置(502)顶部空间形成风道，所述风道内设有抽风装置(43)。

7.根据权利要求1所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述多级蒸发装置(502)为冷却空气型平行流式蒸发器，所述多级冷凝装置(503)为水冷型平行流式冷凝器，且所述多级蒸发装置(502)与所述多级冷凝装置(503)均倾斜设置。

8.根据权利要求2所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述上升装置(504)与所述下降装置(505)上均设有保温层。

9.根据权利要求5所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述冷却介质进口(45)与所述冷却介质出口(46)内径均为5cm。

10.根据权利要求6所述的一种多级分离式重力热管微通道换热器，其特征在于，所述抽风机(43)、所述防尘网(44)的尺寸与所述风道截面尺寸相匹配。

技术总结
本发明公开了一种多级分离式重力热管微通道换热器，涉及热管换热器技术领域，包括固定壳体，固定壳体内设有连接板，连接板将固定壳体的内部空间分隔为与外界连通的蒸发区和密封的冷凝区，并可隔绝蒸发区与冷凝区之间的热交换；蒸发区内设有多级蒸发装置，冷凝区内设有多级冷凝装置，多级蒸发装置与多级冷凝装置之间连通有工质，蒸发区内流通有蒸发介质，蒸发介质与多级蒸发装置可将多级蒸发装置内的液态工质气化，冷凝区流通有冷却介质，冷却介质与多级冷凝装置可将多级冷凝装置内的气态工质液化，形成工质在液态与气态之间的循环切换；该种多级换热器具有多级蒸发‑冷凝工质循环，板内工质的蒸发冷凝温度和压力逐级减小，具有优异的冷却效果。

技术研发人员：张莹,涂毓伟,段正昱,柯招清,徐猛,赵淑婷,潘纯淋,王楠
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25