專利名稱：一種新型開(kāi)式重力熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種重力熱管。
背景技術(shù)：
普通的重力熱管裝置包括熱管體，熱管體由上自下依次為冷卻段、絕熱段和加熱 段，重力熱管在工作時(shí)，工質(zhì)在加熱段吸熱汽化，經(jīng)過(guò)絕熱段上升到冷卻段中，在冷卻段中 蒸汽冷凝液化，液態(tài)工質(zhì)在重力作用下經(jīng)絕熱段回流到加熱段，工質(zhì)通過(guò)不斷循環(huán)將下部 的熱量輸運(yùn)到上部傳出。由于傳統(tǒng)重力熱管裝置的結(jié)構(gòu)特征是封閉的，抽真空的，其傳熱能力除了受傳熱 極限(主要有干涸極限、沸騰極限和攜帶極限)的影響外，尤其在較高工況下還會(huì)因?yàn)樵谶\(yùn) 行過(guò)程中產(chǎn)生不凝性氣體而受到影響。運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的不凝性氣體將充斥著冷卻段頂部 的空間，減少了重力熱管的傳熱面積，進(jìn)而影響到重力熱管的傳熱能力，將導(dǎo)致管壁溫度升 高，嚴(yán)重時(shí)將燒毀熱管。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有重力熱管受較高工況下產(chǎn)生不凝性氣體而影響傳熱能力不足，本實(shí) 用新型提供一種可排出不凝性氣體的、運(yùn)行安全可靠的開(kāi)式重力熱管。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種新型開(kāi)式重力熱管，包括熱管體， 所述的熱管體由上自下依次為冷卻段、絕熱段和加熱段，所述加熱段的下端封閉，所述冷 卻段的上端為上擋板，所述上擋板上還設(shè)有小孔，所述冷卻段的上端圍設(shè)有水封。進(jìn)一步，所述熱管體的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有內(nèi)螺紋。優(yōu)選的，所述內(nèi)螺紋的螺旋角為10° 30°。優(yōu)選的，所述小孔的直徑為0.2 3mm 。[0008]本實(shí)用新型的工作過(guò)程存在兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)式重力熱管的熱流量 較小時(shí)，加熱段產(chǎn)生的蒸汽量較少，熱管的冷卻段并沒(méi)有全部參與相變換熱，在蒸汽上部至 冷卻段頂端之間存在一段水柱，該水柱的長(zhǎng)度隨熱流量的增加而減小，這段水柱在蒸汽柱 上部的作用相當(dāng)于水封層的延伸。當(dāng)熱流量增至某一數(shù)值時(shí)，水柱剛好消失，蒸汽柱剛好將 冷卻段全部充滿。此時(shí)對(duì)應(yīng)的工況即為開(kāi)式重力熱管的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)是影響開(kāi) 式熱管冷卻段傳熱能力的重要因素。第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨著熱流量的繼續(xù)提高，開(kāi)式熱管的工作 狀態(tài)超過(guò)了第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，冷卻段全長(zhǎng)參與相變換熱仍不能使蒸汽全部冷凝為液體，此時(shí)在 熱管頂部的小孔內(nèi)有汽泡冒出，汽泡被冷卻水以直接接觸式凝結(jié)方式冷凝為液體，小孔內(nèi) 冒出的蒸汽量隨著熱流量的增大而增多，開(kāi)式重力熱管達(dá)到較佳的工作狀態(tài)，其傳熱性能 超過(guò)閉式重力熱管。當(dāng)熱流密度增大到加熱段的沸騰換熱極限時(shí)，熱管的回流液開(kāi)始不能 滿足加熱段所需工質(zhì)量的要求，使熱管內(nèi)部的傳熱發(fā)生惡化，熱管的傳熱能力開(kāi)始下降，此 時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)點(diǎn)為開(kāi)式重力熱管的第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)。第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)是影響開(kāi)式熱管加熱段傳熱能 力的重要因素。本實(shí)用新型更適合在較高工況下運(yùn)行。[0009]當(dāng)開(kāi)式重力熱管的熱流量較小時(shí)，加熱段產(chǎn)生的蒸汽量較少，熱管的冷卻段并沒(méi) 有全部參與相變換熱，在蒸汽上部至冷卻段頂端之間存在一段水柱，該水柱的長(zhǎng)度隨熱流 量的增加而減小，這段水柱在蒸汽柱上部的作用相當(dāng)于水封層的延伸。當(dāng)熱流量增至某一 數(shù)值時(shí)，水柱剛好消失，蒸汽柱剛好將冷卻段全部充滿。此時(shí)對(duì)應(yīng)的工況即為開(kāi)式重力熱管 的第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著熱流量的繼續(xù)提高，開(kāi)式熱管的工作狀態(tài)超過(guò)第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，冷卻段全長(zhǎng) 參與相變換熱仍不能使蒸汽全部冷凝為液體，此時(shí)在熱管頂部的小孔內(nèi)有汽泡冒出，汽泡 在水封層和冷卻水套中被冷卻水通過(guò)直接接觸式凝結(jié)方式冷凝為液體，小孔內(nèi)冒出的蒸汽 量隨著熱流量的增大而增多，開(kāi)式熱管達(dá)到較佳工作狀態(tài)。當(dāng)熱流密度增大到加熱段的沸 騰換熱極限時(shí)，熱管的回流液開(kāi)始不能滿足加熱段所需工質(zhì)量的要求，使熱管內(nèi)部的傳熱 發(fā)生惡化，熱管的傳熱能力開(kāi)始下降。本實(shí)用新型的有益效果在于在熱管內(nèi)，在提供相變傳熱的同時(shí)，將因高溫而產(chǎn)生 的不凝性氣體通過(guò)冷卻段頂部的小孔順利排出熱管體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)小孔與外界聯(lián)通使 得其工作壓力穩(wěn)定在系統(tǒng)工作壓力，使運(yùn)行安全可靠。不僅有較高的傳熱能力，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，加工方便，成本低廉，性能安全可靠。另外，熱管體的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，增加了傳熱面 積，增強(qiáng)了冷卻段和加熱段的傳熱能力。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是蒸汽尚未形成穩(wěn)定流動(dòng)區(qū)時(shí)本實(shí)用新型的工況圖。圖3是開(kāi)始形成穩(wěn)定的蒸汽流動(dòng)區(qū)時(shí)本實(shí)用新型的工況圖。圖4是蒸汽量剛好完全充滿冷卻段時(shí)本實(shí)用新型的工況圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4，一種新型開(kāi)式重力熱管，包括熱管體，所述的熱管體由上 自下依次為冷卻段1、絕熱段2和加熱段3，所述加熱段3的下端封閉，所述冷卻段1的上端 為上擋板，所述上擋板上還設(shè)有小孔4，所述冷卻段1的上端圍設(shè)有水封5。本實(shí)施例中，所 述熱管體的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋可增加傳熱面積，增強(qiáng)了冷卻段和加熱段的傳熱能 力。內(nèi)螺紋的螺旋角優(yōu)選為10° 30°，傳熱最佳。小孔的直徑優(yōu)選為0.2 3mm，既可達(dá) 到本實(shí)用新型之目的又不影響工作狀態(tài)。在熱流密度較小時(shí)，產(chǎn)生的蒸汽很少，在冷卻段內(nèi)很快被冷凝，蒸汽沒(méi)有形成穩(wěn)定 流動(dòng)區(qū)，發(fā)生不連續(xù)的凝結(jié)放熱，使冷卻段下端的壁溫呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)認(rèn)為開(kāi)式熱管的 冷凝段長(zhǎng)度很小，如圖2所示所示。隨著熱流密度的提高，加熱段產(chǎn)生的蒸汽量增大，開(kāi)始 形成穩(wěn)定的蒸汽流動(dòng)區(qū)，蒸汽能夠在熱管冷卻段壁面持續(xù)地凝結(jié)放熱，冷卻段下端溫度逐 漸趨于穩(wěn)定，如圖3所示，Lc為蒸汽在冷卻段壁面的真實(shí)的冷凝長(zhǎng)度。從圖中可看出此時(shí) 由于產(chǎn)生的蒸汽量有限，并未充滿整個(gè)冷卻段，在冷卻段上端仍存在一段液柱，所以，此時(shí) 的Lc并不等于開(kāi)式重力熱管的實(shí)際冷卻段長(zhǎng)度lc，即Lc/lc < 1。當(dāng)熱流密度繼續(xù)增大， 加熱段產(chǎn)生的蒸汽量剛好完全充滿冷卻段時(shí)，Lc/lc = 1，如圖4所示。繼續(xù)加熱，將會(huì)有氣 泡從頂端小孔溢出，直接接觸式凝結(jié)方式參與傳熱。
權(quán)利要求一種新型開(kāi)式重力熱管，包括熱管體，所述的熱管體由上自下依次為冷卻段、絕熱段和加熱段，所述加熱段的下端封閉，其特征在于所述冷卻段的上端為上擋板，所述上擋板上還設(shè)有小孔，所述冷卻段的上端圍設(shè)有水封。
2.如權(quán)利要求1所述的新型開(kāi)式重力熱管，其特征在于所述熱管體的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有內(nèi) 螺紋。
3.如權(quán)利要求2所述的新型開(kāi)式重力熱管，其特征在于所述內(nèi)螺紋的螺旋角為 10° 30°。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的新型開(kāi)式重力熱管，其特征在于所述小孔的直徑為 0. 2 3mmο
專利摘要一種新型開(kāi)式重力熱管，包括熱管體，所述的熱管體由上自下依次為冷卻段、絕熱段和加熱段，所述加熱段的下端封閉，所述冷卻段的上端為上擋板，所述上擋板上還設(shè)有小孔，所述冷卻段的上端圍設(shè)有水封。在熱管內(nèi)，在提供相變傳熱的同時(shí)，將因高溫而產(chǎn)生的不凝性氣體通過(guò)冷卻段頂部的小孔順利排出熱管體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)小孔與外界聯(lián)通使得其工作壓力穩(wěn)定在系統(tǒng)工作壓力，使運(yùn)行安全可靠。不僅有較高的傳熱能力，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低廉，性能安全可靠。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201680746SQ20092029546
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者張展望, 徐章祿, 朱華 申請(qǐng)人:張展望