以氨水为介质，不锈钢为材质的脉动热管换热器的制造方法及注意事项

　　一种以氨水为介质，不锈钢为材质的脉动热管换热器的制造方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及的是一种利用氨水特性的脉动热管换热器。利用脉动热管相变传热和脉动效应，有效提高换热器的换热效率，形成高效的脉动热管换热器，同时利用不锈钢具有耐腐蚀性及热惰性等特质，将脉动热管应用范围扩宽到一些极限领域。其主要用于船舶、汽车、航天、电子、余热回收以及太阳能与地热利用等场合。具有换热效率高，压力损失少，不易结垢，耐腐蚀等特点。

　　【背景技术】

　　[0002]在交通运输、航空航天以及工业生产过程中，需要在设备系统与周围环境之间或者在同一系统的不同部分之间控制或是强化热量的传递。换热器不仅是保证正常生产生活必不可少的关键设备之一，同时也在节能减排，能源的二次利用之中起到了不可替代的作用。目前市场上的脉动热管换热器主要以紫铜为材质的居多，如崔晓钰《纳米流体振荡热管》，杨洪海《脉动热管式空调排风系统余热回收装置》等均是使用紫铜作为脉动热管的制作材质，但是紫铜的性质相对不锈钢而言，在酸、碱等溶液中易腐蚀，而且紫铜脉动热管与氨水溶液发生反应，使脉动热管失效，所以紫铜为材质的脉动热管在工质的灌装及应用中，具有一定的局限性。

　　[0003]脉动热管是一种新型高效传热设备，运行时主要依靠汽、液两相介质的自我振荡流动来传递热量。其工作原理是:将管内抽成真空后充注一定量的工作介质，由于管径足够小，管内将形成气泡柱和液体柱间隔布置并呈随机分布的状态。在蒸发端，工质吸热产生气泡，迅速膨胀和升压，推动工质流向低温冷凝端，气泡冷却收缩并破裂，压力下降。这样，由于两端间存在压差以及相邻管子之间存在的压力不平衡，使得工质在蒸发段和冷凝段之间振荡流动，从而实现热量的传递。在整个过程中，无需消耗外部机械功和电功，完全是在热驱动下实现工质的自我震荡。脉动热管具有结构简单，制造容易，成本低廉的优点，现已成功应用在电力设备及微电子的热处理。在对脉动热管工作介质研究中，都是利用去离子水，乙醇，R134a等工质或添加微小颗粒于工质中，至今尚没有人提出依靠氨水，通过改变液氨与去离子水混合的比例，来改善传热性能的方法。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的目的是将不同混合比的氨水作为工作介质，通过不锈钢耐腐蚀的特质，来进一步提高脉动热管的传热性能。

　　[0005]为了达到上述目的，本发明提供了一种脉动热管换热器，其特征在于，包括脉动热管，所述的脉动热管以不锈钢为材质，脉动热管内充有氨水溶液作为工作介质。

　　[0006]优选地，所述的氨水溶液的体积浓度为25 % -28 %。

　　[0007]优选地，所述的脉动热管内的充液率为55 %。

　　[0008]本发明利用氨水作为介质，利用脉动热管内工作液体的相态变化来增强换热，强化了脉动热管的传热特性并进一步提高了脉动热管的传热性能，氨水溶液的液氨和水的混合比，可以依据实际需求而定。利用氨水溶液与不锈钢管材兼容的特质，采用不锈钢作为脉动热管的材质，热管上端可以通过自然对流或强制对流来增强换热。

　　[0009]液氨作为一种常用制冷剂，极易溶解于水中。经过反复试验发现，与去离子水，乙醇水溶液作为介质时作对比，发现氨水作为介质，不锈钢作为材质时，脉动热管启动平稳，避免了脉动热管温度突变型启动，减少了散热元件被脉动热管突变的高温损伤的概率，同时脉动热管的启动负荷降低，极限功率增加，增大了脉动热管应用的范围。

　　[0010]使用时，将该热管下端置于需要散热的元器件之中，上端置于空气或是强制冷却装置中。当弯头数足够多时，热管可以倒置或水平放置。

　　[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:

　　[0012]本发明以氨水为介质的脉动热管换热器相比其他介质，启动迅速，又因为不锈钢与氨水兼容，避免了氨水对铜的化学反应，避免了温度突变型启动特征，解决了某些场合不能使用的问题。

　　【附图说明】

　　[0013]图1为开式脉动热管换热器结构示意图；

　　[0014]图2为闭式脉动热管换热器结构示意图。

　　[0015]图3为强制对流启动特征图；

　　[0016]图4为自然对流启动特征图；

　　[0017]图1和图2中，I为冷凝段，2为绝热段，3为蒸发段。

　　[0018]图3和图4中，横轴为时间，单位为S，纵轴为焊接于蒸发段的热电偶测得的温度，单位为°〇。

　　[0019]曲线a为以去离子水为介质的脉动热管换热器的启动特征曲线，

　　[0020]曲线b为以氨水溶液为介质的脉动热管换热器的启动特征曲线，

　　[0021]曲线c为以无水乙醇为介质的脉动热管换热器的启动特征曲线，

　　[0022]曲线d为以酒精溶液为介质的脉动热管换热器的启动特征曲线，

　　【具体实施方式】

　　[0023]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

　　[0024]实施例1

　　[0025]如图1所示，为开式脉动热管换热器结构示意图，所述的脉动热管换热器，包括6回路脉动热管，所述的脉动热管以不锈钢为材质，脉动热管内充有氨水溶液作为工作介质。所述的氨水溶液由液氨和水混合而成。氨水溶液的体积浓度为25% -28%,充液率为55%。

　　[0026]测定上述的以氨水为介质，不锈钢为材质的脉动热管换热器的启动特征，同时和与以去离子水、无水乙醇、浓度为25% -28%的酒精溶液为介质、不锈钢为材质的脉动热管换热器的启动特征作为对比。具体测定步骤如下:

　　[0027](I)采用电加热丝缠绕在蒸发段3来模拟脉动热管处于散热的元器件的工况，电加热丝缠绕时，脉动热管外先裹一层玻璃纤维棉，再均匀缠绕电加热丝，保证热流密度的均匀性，外面再用玻璃纤维棉包裹，最后用橡塑保温棉对蒸发段3进行外保温处理，减少热量散失)，电加热丝与电源、稳压器、调压器和功率表(±0.1ff)串联成加热系统。冷凝段I置于自然对流或强制对流的空气中，热电偶分别焊接于冷凝段I和蒸发段3的紫铜管表面，在测试过程中，分别测冷凝段和蒸发段的表面温度。热电偶的另一端连接数据采集仪。

　　[0028](2)实验之前先检查实验平台，确认后打开数据采集仪，进行温度采集，无加热状态下运行300s，强制对流冷却时还需同时打开风扇；

　　[0029](3) 300s后，开始预先设定好加热功率(20W)的电加热丝对蒸发段3进行加热，实验需持续采集3600s左右；

　　[0030](4)待蒸发段3、冷凝段I温度稳定后停止采集，保存数据；

　　[0031](5)把功率调到下次实验所需工况，关闭加热系统并进行强制冷却。

　　[0032]实验原则如下:

　　[0033]I)每个实验工况进行前，需对热电偶进行校准，以保准其准确性；

　　[0034]2)开始采集后，需至少持续I个小时左右，待工况稳定运行；

　　[0035]3)相邻两个工况间隔至少4小时，便于实验回复初态；

　　[0036]4)所述的加热功率可在O?100W中选择。

　　[0037]测试结果如图3和图4所示，在整个启动过程中，脉动热管始终表现为缓慢光滑型启动特征；相同加热功率如20W时，无论是强制对流还是自然对流，氨水溶液作为工质时，脉动热管的启动均呈现较低的热端运行温度，在整个启动过程中，始终呈现缓慢光滑型连续启动特征，由于本次结果是在大量的实验数据的基础之上提出的，很难一一展现，故此次以20W工况下启动特症作为具体说明。

　　[0038]实施例2

　　[0039]如图2所示，为闭式脉动热管换热器结构示意图，所述的脉动热管换热器，类似于实施例1，区别在于首尾两个脉动热管相互连接，形成闭环。

　　【主权项】

　　1.一种脉动热管换热器，其特征在于，包括脉动热管，所述的脉动热管以不锈钢为材质，脉动热管内充有氨水溶液作为工作介质。2.如权利要求1所述的脉动热管换热器，其特征在于，所述的氨水溶液的体积浓度为25% -28%。3.如权利要求1所述的脉动热管换热器，其特征在于，所述的脉动热管内的充液率为55%。

　　【专利摘要】本发明提供了一种脉动热管换热器，其特征在于，包括脉动热管，所述的脉动热管以不锈钢为材质，脉动热管内充有氨水溶液作为工作介质。本发明以氨水为介质的脉动热管换热器相比其他介质，启动迅速，又因为不锈钢与氨水兼容，避免了氨水对铜的化学反应，避免了温度突变型启动特征，解决了某些场合不能使用的问题。

　　【IPC分类】F28F21/08, F28F23/00, F28D15/02

　　【公开号】CN105157460

　　【申请号】CN201510524080

　　【发明人】杨洪海, 邹晶, 马荣军, 方海洲

　　【申请人】东华大学

　　【公开日】2015年12月16日

　　【申请日】2015年8月24日

　　液压机构的热管型油冷却装置的制造方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及一种液压机构的热管型油冷却装置，属于油冷却技术领域。

　　【背景技术】

　　[0002]在现代化工业生产中，特别是液压机构，油冷却装置是一种必不可少的设备，它对油的黏度、输送以及对保障产品质量、安全生产起着非常重要的作用。在大型冶金行业，这类油冷却装置多安装于地下室或气温较恶劣等处，这些区域难以配备气温调节装置，且发热设备很多，现有技术的解决办法，是采用强制通风，但实际情况仅通过通风很难解决油冷却的问题。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明需要解决的技术问题是:现有技术中安装在地下的油冷却装置通过强制通风来进行冷却，冷却效果不佳，对于液压机构的工作带来了不利影响。

　　[0004]本发明采取以下技术方案:

　　[0005]一种液压机构的热管型油冷却装置，包括蒸发机构、冷凝机构、第一、第二温度感应器9、10 ;所述蒸发机构设在位于地下的油箱内，其蒸发器热管组2的上端与蒸发器集气管3连通，蒸发器热管组2的下端与蒸发器分液管I连通；所述冷凝机构设于地下室上方的室外，其冷凝器盘管组6的上端与冷凝器分气管组5连通，所述冷凝器盘管组6的下端与冷凝器集液管7连通，冷凝器分气管组5的上端设有冷凝器风机8，蒸发器集气管3的上端设有蒸发器风机；所述蒸发器集气管3通过气管连接管4与所述冷凝器分气管5相连通；所述蒸发器分液管I通过液管连接管11与所述冷凝器集液管7相连通；所述第一、第二温度感应器9、10分别设于冷凝器集液管7和蒸发器集气管3上，并分别与控制器相连，当第二温度感应器10的感应温度大于第一温度感应器9的感应温度设定值时，所述冷凝器风机8、蒸发器风机同时开启。

　　[0006]进一步的，还包括储液器12，所述储液器12的一端与所述蒸发器分液管I的入口相连通，另一端与所述液管连接管11相连通。

　　[0007]进一步的，所述热管型油冷却装置直接安装于油箱上。

　　[0008]本发明的有益效果在于:

　　[0009]I)换热效果良好，大大提高了地下油箱的散热效果。

　　[0010]2)仅仅采用两个风扇，十分节能。

　　[0011]3)通过两个温度感应器来控制两个风扇的开启和关闭，控制性能高，而且更节能。

　　[0012]4)简便实用，运行可靠，故障率低，使用寿命长。

　　[0013]5)直接安装于油箱上，结构紧凑，节省占用空间；

　　[0014]6)特别适用于在线设备的改善。

　　【附图说明】

　　[0015]图1是本发明液压机构的热管型油冷却装置的结构示意图。

　　[0016]图中，1.蒸发器分液管，2.蒸发器热管组，3.蒸发器集气管，4.气管连接管，5.冷凝器分气管，6.冷凝器盘管组，7.冷凝器集液管，8.冷凝器风机，9.第一温度感应器，10.第二温度感应器，11.液管连接管，12.储液器。

　　【具体实施方式】

　　[0017]下面结合附图和具体实施例进一步说明。

　　[0018]参见图1，一种液压机构的热管型油冷却装置，包括蒸发机构、冷凝机构、第一、第二温度感应器9、10 ;所述蒸发机构设在位于地下的油箱内，其蒸发器热管组2的上端与蒸发器集气管3连通，蒸发器热管组2的下端与蒸发器分液管I连通；所述冷凝机构设于地下室上方的室外，其冷凝器盘管组6的上端与冷凝器分气管组5连通，所述冷凝器盘管组6的下端与冷凝器集液管7连通，冷凝器分气管组5的上端设有冷凝器风机8，蒸发器集气管3的上端设有蒸发器风机；所述蒸发器集气管3通过气管连接管4与所述冷凝器分气管5相连通；所述蒸发器分液管I通过液管连接管11与所述冷凝器集液管7相连通；所述第一、第二温度感应器9、10分别设于冷凝器集液管7和蒸发器集气管3上，并分别与控制器相连，当第二温度感应器10的感应温度大于第一温度感应器9的感应温度设定值时，所述冷凝器风机8、蒸发器风机同时开启。

　　[0019]参见图1，还包括储液器12，所述储液器12的一端与所述蒸发器分液管I的入口相连通，另一端与所述液管连接管11相连通。

　　[0020]所述热管型油冷却装置直接安装于油箱上。

　　[0021]本发明的降温装置利用了热管原理，热管的蒸发器热管组2和冷凝器热管组6别处于室外和油箱，蒸发器热管组2在油箱内吸热，器内工质吸热从液体变成气体，在密度差的驱动下进入室外侧的冷凝器热管组6中，在风扇强制对流的作用下，工质向环境放热，从气态冷凝成液体，在重力的作用下流回蒸发器热管组2中，完成循环。

　　[0022]本发明的降温装置可以降低油温，增加油的粘稠度；蒸发器热管组2安装于油箱内，油箱内的热油经过蒸发器热管组2直接进行冷却后进入液压系统。

　　[0023]本发明的冷凝器风机8的启停按温度控制；温度感应器9和温度感应器10分别检测蒸发器集气管4和冷凝器分气管7内的温度，两者温度大于设定值时则启动冷凝器风机8与蒸发器风机，否则停止两个风机。

　　[0024]本发明的蒸发器分液管I的入口处安装了储液器12，它的作用是稳定工质热交换循环，保持蒸发器热管组2内的液位。

　　[0025]本发明的工作过程如下:

　　[0026]本装置工作中存在3个循环，油冷却循环、室外冷凝器风循环和降温装置内部工质循环。

　　[0027]油冷却循环:热油一经过蒸发器热管组2冷却。

　　[0028]室外冷凝器风循环:室外冷空气一经冷凝器风机8鼓风一经冷凝器热管组6散热—散热后的热空气排入室外大气。

　　[0029]降温装置内部工质循环:蒸发器热管组2内的液态工质经过热交换，液态工质吸热变成气态工质，随着气态工质的不断增加蒸发器热管组2内气压渐增，气态工质在气压作用下通过蒸发器集气管3、气管连接管4、冷凝器分气管5进入冷凝器热管组6中，冷凝器热管组6中的气态工质经过热交换，气态工质散热变成液态工质，随着气态工质的不断凝结冷凝器热管组6内气压渐减，凝结的液态工质在重力作用下沉于冷凝器热管组6底部，然后缓缓通过液管连接管11及储液器12和蒸发器分液管I返回蒸发器热管组2内，完成循环。

　　[0030]以上三个循环是同时进行的，共同完成降温装置的工作。

　　[0031]本发明的降温装置利用了热管原理，降温装置蒸发器热管组2安装于油箱内，可以降低油温；冷凝器风机的启停按温度控制；蒸发器分液管的入口处安装了储液器，它可以有效稳定工质热交换循环，保持蒸发器热管组内的液位。本发明结构简便、可以适用于绝大部分油箱的温度降低、控制性能好、故障率低、使用寿命长。

　　[0032]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明和解释本发明，而并非用作对本发明的要求保护的范围的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

　　【主权项】

　　1.一种液压机构的热管型油冷却装置，其特征在于: 包括蒸发机构、冷凝机构、第一、第二温度感应器(9、10); 所述蒸发机构设在位于地下的油箱内，其蒸发器热管组(2)的上端与蒸发器集气管(3)连通，蒸发器热管组(2)的下端与蒸发器分液管(I)连通； 所述冷凝机构设于地下室上方的室外，其冷凝器盘管组出)的上端与冷凝器分气管组(5)连通，所述冷凝器盘管组(6)的下端与冷凝器集液管(7)连通，冷凝器分气管组(5)的上端设有冷凝器风机(8)，蒸发器集气管(3)的上端设有蒸发器风机； 所述蒸发器集气管(3)通过气管连接管(4)与所述冷凝器分气管(5)相连通； 所述蒸发器分液管(I)通过液管连接管(11)与所述冷凝器集液管(7)相连通； 所述第一、第二温度感应器(9、10)分别设于冷凝器集液管(7)和蒸发器集气管(3)上，并分别与控制器相连，当第二温度感应器(10)的感应温度大于第一温度感应器(9)的感应温度设定值时，所述冷凝器风机(8)、蒸发器风机同时开启。2.如权利要求1所述的液压机构的热管型油冷却装置，其特征在于:还包括储液器(12)，所述储液器(12)的一端与所述蒸发器分液管(I)的入口相连通，另一端与所述液管连接管(11)相连通。3.如权利要求1所述的液压机构的热管型油冷却装置，其特征在于:所述热管型油冷却装置直接安装于油箱上。

　　【专利摘要】本发明涉及一种液压机构的热管型油冷却装置，蒸发机构设在位于地下的油箱内，其蒸发器热管组的上端与蒸发器集气管连通，蒸发器热管组的下端与蒸发器分液管连通；冷凝机构设于地下室上方的室外，其冷凝器盘管组的上端与冷凝器分气管组连通，冷凝器盘管组的下端与冷凝器集液管连通，冷凝器分气管组的上端设有冷凝器风机，蒸发器集气管的上端设有蒸发器风机；蒸发器集气管通过气管连接管与冷凝器分气管相连通；蒸发器分液管通过液管连接管与冷凝器集液管相连通；第一、第二温度感应器分别设于冷凝器集液管和蒸发器集气管上，当第二温度感应器的感应温度大于第一温度感应器的感应温度设定值时，冷凝器风机、蒸发器风机同时开启。

　　【IPC分类】F28D15/02, F15B21/04

　　【公开号】CN105157461

　　【申请号】CN201510581890

　　【发明人】茆春魏, 黄震宇, 江长

　　【申请人】宝钢发展有限公司

　　【公开日】2015年12月16日

　　【申请日】2015年9月14日

　　内置三角形微小通道的强化冷凝管的制作方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及一种强化冷凝换热技术，尤其涉及一种应用于能源动力、石油化工、航空航天等领域的内置三角形微小通道的强化冷凝管。

　　【背景技术】

　　[0002]冷凝换热是一种十分复杂的物理现象，不仅广泛应用于地面常规重力条件下的众多高新技术产业，如新能源及可再生能源等低品位能源的热利用，而且随着航天事业的快速发展，冷凝换热在月球与火星表面小重力环境和空间微重力环境下的热控系统中也有很多重要应用。

　　[0003]强化管内冷凝换热主要有两种有效的方法。第一种是各种类型低肋管，如内螺纹管、人字形内肋管、交叉沟槽管和交错内肋管等。这些低肋管强化冷凝换热的机理是:1)增加了换热面积；2)利用内壁面微细结构引起了旋转流动，破坏了边界层的发展，促进了近壁区和主流区内液体的交混；3)内壁面微细结构上产生的表面张力促使液膜变薄。对于这类强化管，由于无法排走附着在强化管壁面的冷凝液体，因此无法从根本上实现流型与传热的协同，继而冷凝效果受到一定限制。第二种是采用非能动结构调控两相流型，实现流型与传热的协同，从而起到强化冷凝换热的作用。基于这种思想，专利ZL200610113304提出了一种分液式空气冷凝器，通过在流程转换之间设置汽液分离装置来排除积聚在壁面上的冷凝液体，从而从根本上舍弃了低传热流型，始终维持高传热流型，进而获得较高的传热系数。这种装置需要依靠重力来实现汽相和液相的分离，因此在小重力和微重力条件下其应用受到了限制。专利ZL2011102148777提出了一种内分液罩式冷凝换热管，通过微孔或缝隙结构的内分液罩实现了流型调控的作用，从而达到强化冷凝换热的目的。该结构仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件，但文献[Chen Q C, Xu J L, SunD L.The bubble leakage mechanism for vertical upflows by the phase separat1nconcept.Chinese Science Bulletin，2014，59 (21): 2638-2646]指出当汽体体积份额较高时，汽体容易漏入内分液罩内部，导致冷凝换热效率的降低。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的目的是提供一种适用于不同重力条件，且可调控两相流型的内置三角形微小通道的强化冷凝管。

　　[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

　　[0006]本发明的内置三角形微小通道的强化冷凝管，包括外部基管、内部芯管，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道。

　　[0007]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管，由于外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道，在冷凝换热过程中，由于表面张力的作用，蒸汽趋于向外管壁面流动，而液体趋于向外管中心流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，流型与传热达到了协同，液膜厚度减小，从而起到强化冷凝换热的目的；另一方面由于布置了多个翅片，极大地增加了管内的传热面积，同样起到强化冷凝换热的目的。可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。

　　【附图说明】

　　[0008]图1为本发明实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管的结构示意图；

　　[0009]图2为图1的A-A剖视图；

　　[0010]图3为图2的B-B剖视图；

　　[0011]图4为现有技术中普通冷凝光管横截面上的汽液分布图；

　　[0012]图5为本发明实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管横截面上的汽液分布图。

　　[0013]图中标号:

　　[0014]1-外部基管；2_内部芯管；3_翅片；4_三角形微小通道。

　　【具体实施方式】

　　[0015]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

　　[0016]本发明的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其较佳的【具体实施方式】是:

　　[0017]包括外部基管、内部芯管，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道。

　　[0018]所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15?30个，翅片之间形成的三角型微小通道为15?30个。

　　[0019]所述三角型微小通道的顶角为12°?24°，底角为90°。

　　[0020]所述内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。

　　[0021]本发明的内置三角形微小通道的强化冷凝管，三角形微小通道的顶角位于内部芯管处，角度很小；两个底角位于外部基管处，角度较大。该结构的强化冷凝换热机理为:一方面，在冷凝换热过程中，由于表面张力的作用，蒸汽趋于向外管壁面流动，而液体趋于向外管中心流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，流型与传热达到了协同，液膜厚度减小，从而起到强化冷凝换热的目的；另一方面由于布置了多个翅片，极大地增加了管内的传热面积，同样起到强化冷凝换热的目的。

　　[0022]本发明的内置三角形微小通道的强化冷凝管，一方面可以调控两相流型和增加管内传热面积，从而达到强化冷凝换热的目的；另一方面可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。

　　[0023]本发明仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件。

　　[0024]具体实施例:

　　[0025]参见图1、图2和图3，本发明包括外部基管I ;实心或两端堵塞的空心内部芯管2 ;外部基管与内部芯管之间沿径向布置的15?30个翅片3 ;由于沿径向布置了多个翅片，使得冷凝管内形成了 15?30个三角型微小通道4，其顶角α约为12°?24°，底角β为90。。

　　[0026]参见图4，为普通冷凝光管横截面上的汽液分布图。通常普通冷凝光管呈现“汽在中心，液在壁面”的分布模式，集聚在壁面的厚液膜阻碍了传热，流型与传热协同性较差。特别在小重力和微重力环境下，重力效应减弱，浮升力减小，流动趋向于液体贴壁的轴对称流型，较厚的液膜会恶化蒸汽与管壁间的换热，大大降低冷凝换热系数。

　　[0027]参见图5，为内置三角形微小通道的强化冷凝管横截面上的汽液分布图。三角形微小通道4的顶角较小，约为12°?24°，该处汽液界面的表面张力较大，在表面张力的作用下驱使蒸汽向外管壁面流动，而液体向外管中心处流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，如图5所示，流型与传热达到了协同，液膜厚度大幅减小，从而起到强化冷凝换热的目的。内置三角形微小通道的强化冷凝管内布置了 15?30个翅片3，换热面积比普通冷凝光管增加了 5?10倍，同样起到了强化冷凝换热的目的。该发明仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件。

　　[0028]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

　　【主权项】

　　1.一种内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，包括外部基管(I)、内部芯管(2)，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片(3)，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道(4)。2.根据权利要求1所述的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15?30个，翅片之间形成的三角型微小通道为15?30个。3.根据权利要求2所述的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，所述三角型微小通道的顶角为12°?24°，底角为90°。4.根据权利要求1、2或3所述的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，所述内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。

　　【专利摘要】本发明公开了一种内置三角形微小通道的强化冷凝管，包括外部基管、内部芯管，外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15～30个，翅片之间形成15～30个三角型微小通道。三角型微小通道的顶角为12°～24°，底角为90°。内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。一方面可以调控两相流型和增加管内传热面积，从而达到强化冷凝换热的目的；另一方面可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。

　　【IPC分类】F28F1/00

　　【公开号】CN105157462

　　【申请号】CN201510614168

　　【发明人】孙东亮, 于帅, 申琳倩, 宇波, 侯燕, 邹玉

　　【申请人】北京石油化工学院

　　【公开日】2015年12月16日

　　【申请日】2015年9月23日

　　一种双圆弧形通道的散热管组的制作方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明属于换热器领域，尤其涉及一种散热使用的散热管，属于F28D的换热器领域。

　　【背景技术】

　　[0002]散热器中，目前广泛的使用散热片管散热器，通过散热片可以扩大散热面积，增强换热效果，但是散热片管的散热器类型、以及散热片管参数的设定都影响者散热效果的好坏，而且目前在能源危机的情况下，急需要节约能源，满足社会的可持续发展，因此需要开发一种新的散热片管，同时需要将散热片管的结构进行优化，使其达到换热效率最大化，以节约能源，节约安装空间，达到环保节能的目的。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的棱柱形散热片。

　　[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:

　　一种双圆弧形通道的散热管组，所述散热管组包括两个散热管，所述散热管包括基管以及位于基体外围的散热片，其特征在于，所述散热管包括基管以及位于基体外围的散热片，所述基管的横截面是圆弧形，所述散热片包括第一散热片和第二散热片，所述第一散热片是从圆弧的中点向外延伸，所述第二散热片包括从圆弧形的圆弧所在的面向外延伸的多个散热片以及从第一散热片向外延伸的多个散热片，向同一方向延伸的第二散热片互相平行，所述第一散热片、第二散热片延伸的端部形成等腰三角形；所述基管内部设置第一流体通道，所述第一散热片内部设置第二流体通道，所述第一流体通道和第二流体通道连通；

　　所述两个散热管通过圆弧形的底边所在的平面对接在一起。

　　[0005]作为优选，两个等腰三角形形成平行四边形结构。

　　[0006]作为优选，所述第二散热片相对于第一散热片中线所在的面镜像对称，相邻的所述的第二散热片的距离为LI，所述圆弧形的底边长度为W，所述等腰三角形的腰的长度为S，满足如下公式:

　　Ll/S*100=A*Ln(Ll/W*100)+B* (Ll/ff) +C,其中 Ln 是对数函数，A、B、C 是系数，0.66〈A〈0.70，21〈B〈24，3.3〈C〈5.2 ；

　　0.06〈L1/S〈0.07，0.08

　　3mm

　　40mm

　　30mm

　　圆弧形的中点与圆弧形的两端点的连线形成的顶角为a，100°

　　[0007]作为优选，基管长度为L，0.02

　　[0008]作为优选，A=0.68，Β=22.6，C=4.3。

　　[0009]与现有技术相比较，本发明的散热管具有如下的优点:

　　I)本发明提供了一种新的散热管，并对散热管的散热片进行合理设置，可以布置更多的散热片，因此具有很好的散热效果。

　　[0010]2)本发明通过再散热管一面设置散热片，而且散热管的底面(既没有设置散热片的一面)为平面，安装的时候可以将平面紧贴在墙体上，从而节省安装空间。

　　[0011]3)本发明在散热管的第一散热片上设置流体通道，并于基管的流体通道连通，进一步增加了流体的流动空间，拓展了流体的换热区域，使得流体直接与接触换热，提高了散热能力。

　　[0012]4)本发明通过多次试验，得到一个最优的散热管优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。

　　[0013]5)通过两个散热管组合成的新的散热管组，从而实现散热效果的最优化。

　　【附图说明】

　　[0014]图1是一个实施例的主视结构示意图；

　　图2是一个实施例的主视结构示意图；

　　图3是图1的右侧观察的示意图；

　　图4是设置孔的散热片的切面图；

　　图5是设置孔的散热片的正面图；

　　图6是孔错列的示意图；

　　图7是集管横截面结构示意图；

　　图8是双圆弧通道散热管组。

　　[0015]附图标记如下:

　　1.基管，2.第一流体通道，3第一散热片，4第二散热片，5第二散热片，6第一边，7第二边，8底边，9孔，10第二流体通道，11集管靠近墙壁的一侧，12集管下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。

　　[0016]本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“ X 表示乘法。

　　[0017]如图1、2所示，一种散热器使用的散热管，所述散热管包括基管I以及位于基管外围的散热片3-5，如图1、2所示，所述基管的横截面是圆弧形，所述散热片包括第一散热片3和第二散热片4、5，所述第一散热片3是从圆弧形的圆弧的中点向外延伸的，所述第二散热片4、5包括从圆弧形的弧所在的面向外延伸的多个散热片4以及从第一散热片向外延伸的多个散热片5，向同一方向延伸的第二散热片4、5互相平行，例如，如图所示，从圆弧形第二边7 (左边的边)向外延伸的第二散热片4、5互相平行，从等腰三角形第一边6 (即右边的边)向外延伸的第二散热片4、5互相平行，所述第一散热片3、第二散热片4、5延伸的端部形成等腰三角形，如图1所示，等腰三角形的腰的长度为S ;所述基管I内部设置第一流体通道2，所述第一散热片3内部设置第二流体通道10，所述第一流体通道3和第二流体通道连通10。例如，如图1所述，在圆弧的中点的位置连通。

　　[0018]作为优选，第一流体通道为圆弧形。

　　[0019]通过如此的结构设置，可以使得基管I外部设置多个散热片，增加散热，同时在第一散热片内部设置流体通道，使得流体进入第一散热片内，直接的与第一散热片相连的第二散热片进行换热，增加了散热能力。

　　[0020]所述散热器优选为供暖散热器，所述第一流体通道和第二流体通道的流体优选为水。

　　[0021]—般散热管都是四周或者两边设置散热片，但是在工程中发现，与墙壁接触的一侧的散热片一般情况下对流换热效果不好，因为空气在墙壁侧流动的相对较差，因此本发明将圆弧形底边8设置为平面，因此安装散热片的时候，可以直接将平面与墙壁紧密接触，与其它散热器相比，可以大大的节省安装空间，避免空间的浪费，同时采取特殊的散热片形式，保证满足最佳的散热效果。

　　[0022]作为优选，所述第二散热片4、5相对于第一散热片3中线所在的面镜像对称，即相对于圆弧的中点和底边所在的中点的连线所在的面镜像对称，或者说相对于圆弧的中点和圆弧所在的圆心的连线所在的面镜像对称。

　　[0023]作为优选，第二散热片垂直于等腰三角形的两条腰延伸。

　　[0024]圆弧形的中点与弧的端点的连线性形成的夹角a以及弧的长度一定的情况下，第一散热片3和第二散热片4、5越长，则理论上换热效果越好，在试验过程中发现，当第一散热片和第二散热片达到一定长度的时候，则换热效果就增长非常不明显，主要因为随着第一散热片和第二散热片长度增加，在散热片末端的温度也越来越低，随着温度降低到一定程度，则会导致换热效果不明显，相反还增加了材料的成本以及大大增加了散热器的占据的空间，同时，换热过程中，如果第二散热片之间的间距太小，也容易造成换热效果的恶化，因为随着散热管长度的增加，空气上升过程中边界层变厚，造成相邻散热片之间边界层互相重合，恶化传热，散热管长度太低或者第二散热片之间的间距太大造成换热面积减少，影响了热量的传递，因此在相邻的第二散热片的距离、圆弧形的边长、第一散热片和第二散热片的长度以及散热器基体长度之间满足一个最优化的尺寸关系。

　　[0025]因此，本发明是通过多个不同尺寸的散热器的上千次试验数据总结出的最佳的散热器的尺寸优化关系。

　　[0026]相邻的所述的第二散热片的距离为LI，所述圆弧形的底边长度为W，所述等腰三角形的腰的长度为S，满足如下公式:

　　Ll/S*100=A*Ln(Ll/W*100)+B* (Ll/ff) +C,其中 Ln 是对数函数，A、B、C 是系数，0.66〈A〈0.70，21〈B〈24，3.3〈C〈5.2 ；

　　0.06〈L1/S〈0.07，0.08

　　3mm

　　40mm

　　30mm

　　圆弧形的中点与圆弧形的两端点的连线形成的顶角为a，100°

　　[0027]作为优选，基管长度为L，0.02

　　[0028]作为优选，A=0.68，Β=22.6，C=4.3。

　　[0029]需要说明的是，相邻第二散热片的距离LI是从第二散热片的中心开始算起的距离，如图1所示的那样。

　　[0030]通过计算结果后再进行试验，通过计算边界以及中间值的数值，所得的结果基本上与公式相吻合，误差基本上在3.44%以内，最大的相对误差不超过3.78%，平均误差是2.32%o

　　[0031]优选的，所述的相邻的第二散热片的距离相同。

　　[0032]作为优选，第一散热片的宽度要大于第二散热片的宽度。

　　[0033]优选的，第一散热片的宽度为bl，第二散热片的宽度为b2，其中2.2*b2〈bl〈3.1*b2;

　　作为优选，0.9mm

　　[0034]作为优选，第二流体通道的宽度为第二散热片的宽度的0.85-0.95倍，优选为

　　0.90-0.92 倍。

　　[0035]此处

　　的宽度bl、b2是指散热片的平均宽度。

　　[0036]通过实验发现采取上述的优化的散热片宽度、通道宽度等效果，能够达到最佳的换热效果。

　　[0037]优选的，对于第二散热片之间的距离是按照一定的规律进行变化，具体规律是从圆弧的端点到圆弧的中点，从圆弧的两条边6、7延伸的第二散热片4之间的距离越来越小，从圆弧的中点到第一散热片3的端部，从第一散热片3延伸的第二散热片5之间的距离越来越大。主要原因是在圆弧上设置的第二散热片，散热量从圆弧端点到圆弧中点逐渐增加，因此需要增加散热片的数量，因此通过减少散热片的间距来增加散热片的数量。同理，沿着第一散热片3，从圆弧中部到端部，散热的数量越来越少，因此相应的减少散热片的数量。通过如此设置，可以极大的提高散热效率，同时极大的节省材料。

　　[0038]作为优选，从圆弧的端点到圆弧的中点，从圆弧的两条边延伸的第二散热片4之间的距离减少的幅度越来越小，从圆弧的中点到第一散热片3的端部，从第一散热片3延伸的第二散热片5之间的距离增加的幅度越来越大。通过实验发现，通过上述设置，与增加或者减少幅度相同相比，能够提高大约15%的散热效果。因此具有很好的散热效果。

　　[0039]优选的，对于第二散热片之间的宽度b2是按照一定的规律进行变化，具体规律是从圆弧的端点到圆弧的中点，从圆弧的两条弧6、7延伸的第二散热片4的宽度越来越大，从圆弧的中点到第一散热片3的端部，从第一散热片3延伸的第二散热片5宽度越来越小。主要原因是在弧上设置的第二散热片，散热量从圆弧端点到中点逐渐增加，因此需要增加散热的面积，因此通过增加散热片的宽度来增加散热片的散热面积。同理，沿着第一散热片3，从圆弧中部到端部，散热的数量越来越少，因此相应的减少散热片的面积。通过如此设置，可以极大的提高散热效率，同时极大的节省材料。

　　[0040]作为优选，从圆弧的端点到中点，从圆弧的两条弧6、7延伸的第二散热片4宽度增加的幅度越来越大，从圆弧的中点到第一散热片3的端部，从第一散热片3延伸的第二散热片5宽度减少的幅度越来越小。通过实验发现，通过上述设置，与增加或者减少幅度相同相比，能够提高大约16%的散热效果。因此具有很好的散热效果。

　　[0041]作为优选，虽然第二散热片的宽度或者距离发生变化，但是优选的是，依然符合上述最佳公式的规定。

　　[0042]优选的，如图4-6所示，在第一和/或第二散热片上设置孔9，用于破坏层流底层。主要原因是第二散热片主要通过空气的对流进行换热，空气从第二散热片的底部向上进行自然对流的流动，在空气向上流动的过程中，边界层的厚度不断的变大，甚至最后导致相邻第二散热片之间的边界层进行了重合，此种情况会导致换热的恶化。因此通过设置孔9可以破坏边界层，从而强化传热。

　　[0043]优选的，孔9的形状是半圆形或者圆形。

　　[0044]优选的，孔9贯通整个散热片。

　　[0045]优选的，设置多列孔，孔之间呈错列排列，如图6所示。

　　[0046]作为一个优选，沿着空气的流动的方向，即从散热器的底部到散热器的顶部，孔9的面积不断的增大。主要原因是沿着空气的流动的方向，边界层的厚度不断的增大，因此通过设置不断增加孔9的面积，可以使得对边界层的破坏程度不断的增大，从而强化传热。

　　[0047]优选的，最大面积的孔9是最小面积的1.25-1.37倍，优选是1.32倍。

　　[0048]作为一个优选，沿着空气的流动的方向，即从散热片的底部到散热器的顶部，孔9的密度(即数量)不断的增加。主要原因是沿着空气的流动的方向，边界层的厚度不断的增大，因此通过设置不断增加的孔9的密度，可以使得对边界层的破坏程度不断的增大，从而强化传热。

　　[0049]优选的，孔9最密的地方的密度是最疏的地方的密度的1.26-1.34倍，优选是1.28倍。

　　[0050]作为一个优选，同一个第二散热片上，从散热片根(即与圆弧形基管的连接部)到散热片顶之间，每个孔9的面积不断的变小。主要原因是从散热片根到散热片顶，散热片的温度不断的下降，因此边界层的厚度不断的降低，通过设置变化的孔9的面积，可以实现破坏边界层的不同位置的厚度，从而节约材料。

　　[0051]优选的，孔9的面积的变化与散热片上的绝对温度成正比例关系。

　　[0052]作为一个优选，同一个第二散热片上，从散热片根(即与圆弧形基管的连接部)到散热片顶之间，孔9的密度不断的降低。主要原因是从散热片根到散热片顶，散热片的温度不断的下降，因此边界层的厚度不断的降低，通过设置变化的孔9的密度，可以实现破坏边界层的不同位置的厚度，从而节约材料。

　　[0053]优选的，孔9的密度的变化与散热片上的绝对温度成正比例关系。

　　[0054]当然，最为优选，也可以是上述多种形式的至少两种的组合。

　　[0055]本发明还公开了一种散热器，所述散热器包括上集管和下集管以及位于上下集管之间的散热管，所述散热管就是前面所述的散热管。

　　[0056]作为优选，如图7所示，所述上下集管12的靠近墙安装的一侧11为平面结构。通过设置平面结构，使其与上述散热管的平面底边8相配合，能够紧贴在墙壁上，从而达到节约空间的要求。

　　[0057]作为优选，本发明提供了一种由上述两个散热管组合而成的散热管组，如图8所不O

　　[0058]所述散热管组通过散热管的底边8对接(或者说是连接)在一起。因为底边8是平面，因此可以保证两个散热管紧密连接在一起，从而节约安装空间。

　　[0059]作为优选，如图8所示，两个散热管的等腰三角形组合在一起也形成一个平行四边形。也就是说，一个散热管的等腰三角形的底边和圆弧的连接点与另一个散热管的等腰三角形的底边和圆弧的连接点连接。

　　[0060]作为优选，本发明还提供了一种散热器，所述散热器包括上集管和下集管以及位于上下集管之间的多个散热管组，所述散热管组就是图8所示的散热管组。

　　[0061]作为优选，所述上集管为两个集管的组合，所述每个集管具有平面部分，如图7所述，所述两个集管通过平面部分对接在一起。所述每个集管分别与散热管组的一个散热管连通。

　　[0062]作为优选，所述下集管为一个集管。

　　[0063]所述流体从上集管的一个集管进入，然后通过散热管组中的一个散热管进入到下集管，然后从下集管在通过散热管组中的另一个散热管进入到上集管的另一个集管，然后再流出上集管，从而形成整个循环。

　　[0064]虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

　　【主权项】

　　1.一种双圆弧形通道的散热管组，所述散热管组包括两个散热管，所述散热管包括基管以及位于基体外围的散热片，其特征在于，所述散热管包括基管以及位于基体外围的散热片，所述基管的横截面是圆弧形，所述散热片包括第一散热片和第二散热片，所述第一散热片是从圆弧的中点向外延伸，所述第二散热片包括从圆弧形的圆弧所在的面向外延伸的多个散热片以及从第一散热片向外延伸的多个散热片，向同一方向延伸的第二散热片互相平行，所述第一散热片、第二散热片延伸的端部形成等腰三角形；所述基管内部设置第一流体通道，所述第一散热片内部设置第二流体通道，所述第一流体通道和第二流体通道连通； 所述两个散热管通过圆弧形的底边所在的平面对接在一起。2.如权利要求1所述的散热管组，其特征在于，两个等腰三角形形成平行四边形结构。3.如权利要求1或2所述的散热管，其特征在于，所述第二散热片相对于第一散热片中线所在的面镜像对称，相邻的所述的第二散热片的距离为LI，所述圆弧形的底边长度为W，所述等腰三角形的腰的长度为S，满足如下公式: Ll/S*100=A*Ln(Ll/W*100)+B* (Ll/ff) +C,其中 Ln 是对数函数，A、B、C 是系数，0.66〈A〈0.70，21〈B〈24，3.3〈C〈5.2 ；0.06〈L1/S〈0.07，0.08

　　【专利摘要】本发明提供了一种双圆弧形通道的散热管组，所述散热管组包括两个散热管，所述散热管包括基管以及位于基体外围的散热片，所述基管的横截面是圆弧形，所述散热片包括第一散热片和第二散热片，所述第一散热片是从圆弧的中点向外延伸，所述第二散热片包括从圆弧形的圆弧所在的面向外延伸的多个散热片以及从第一散热片向外延伸的多个散热片，向同一方向延伸的第二散热片互相平行,所述第一散热片、第二散热片延伸的端部形成等腰三角形；所述基管内部设置第一流体通道，所述第一散热片内部设置第二流体通道，所述第一流体通道和第二流体通道连通；所述两个散热管通过圆弧形的底边所在的平面对接在一起。本发明将散热器的结构进行优化，使其达到换热效率最大化，以节约能源，节省空间，达到环保节能的目的。

　　【IPC分类】F28F1/14

　　【公开号】CN105157463

　　【申请号】CN201510550478

　　【发明人】赵炜

　　【申请人】赵炜

　　【公开日】2015年12月16日

　　【申请日】2015年9月1日