專利名稱：一種熱管元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種用于熱管換熱器的熱管元件。
背景技術(shù)：
目前，有很多熱管換熱器使用単體式重力熱管，主要由管殼及エ質(zhì)兩部分組成，分為蒸發(fā)段和冷凝段。在使用高溫?zé)煔忸A(yù)熱空氣的熱管換熱器中，如果熱管使用液態(tài)エ質(zhì)，蒸發(fā)段吸收煙氣的熱量，液態(tài)エ質(zhì)蒸發(fā)成蒸氣；蒸氣向壓力較低的冷凝段移動(dòng)，在冷凝段向外釋放熱量將空氣預(yù)熱，同時(shí)凝結(jié)成液體，液體在重力和毛細(xì)カ的作用下向下流動(dòng)重新返回到蒸發(fā)段。如此往復(fù)循環(huán)，熱管以相變傳熱的方式進(jìn)行工作。熱管換熱器通常安裝多根單體式熱管，由換熱器管板穿過并密布于換熱器管板上，在熱管中部與換熱器管板焊接連接或者是螺紋-墊片密封連接。由于單體式熱管數(shù)量大而且間距小，與換熱器管板無論是焊 接連接還是螺紋-墊片密封連接都很不方便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種熱管元件，以解決現(xiàn)有的單體式熱管與換熱器管板不便于連接的問題。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種熱管元件，其特征在于它設(shè)有多根蒸發(fā)管和冷凝管以及ー個(gè)管箱，蒸發(fā)管的頂部為開ロ結(jié)構(gòu)、底部封閉，冷凝管的底部為開ロ結(jié)構(gòu)、頂部封閉，管箱由上管板、下管板和側(cè)板組成，內(nèi)部為空腔，蒸發(fā)管的頂部與下管板相連，冷凝管的底部與上管板相連，組成組合式熱管元件，蒸發(fā)管和冷凝管的內(nèi)腔與管箱的內(nèi)腔相連通，構(gòu)成組合式熱管元件的內(nèi)腔，其內(nèi)裝填有エ質(zhì)。采用本實(shí)用新型，具有如下的有益效果(I)蒸發(fā)管和冷凝管可以比較方便地通過焊接或者是螺紋-墊片密封連接的方式分別與下管板和上管板相連。焊接連接吋，將蒸發(fā)管的頂部在下管板上表面的位置與下管板焊接在一起，冷凝管的底部在上管板下表面的位置與上管板焊接在一起，操作簡(jiǎn)便、安全可靠。上述的連接完成后，再將上管板(帶有冷凝管)、下管板(帶有蒸發(fā)管)和側(cè)板組裝成管箱，可以通過外部焊接或通過密封墊片-螺栓螺母連接的方式很方便地進(jìn)行組裝。本實(shí)用新型熱管元件用于熱管換熱器上時(shí)安裝多個(gè)；將各熱管元件的管箱焊接于換熱器管板上即可；該焊接過程也可以比較方便地進(jìn)行。
(2)熱管換熱器如果有ー個(gè)熱管元件局部穿孔、失去高效傳熱特性，在有足夠設(shè)計(jì)余量的情況下，熱管換熱器不會(huì)受到較大影響，仍能安全運(yùn)行。(3)蒸發(fā)管和冷凝管的內(nèi)腔與管箱的內(nèi)腔是連通的，它們構(gòu)成組合式熱管元件的內(nèi)腔，是ー個(gè)整體內(nèi)腔。熱管元件工作吋，內(nèi)腔中的エ質(zhì)相互影響，擴(kuò)展了均溫區(qū)域，均溫性好，并且內(nèi)腔中エ質(zhì)的工作壓カ受エ況波動(dòng)的影響較小，從而可以大大降低熱管元件爆管和發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的可能性，使用安全可靠。
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)ー步詳細(xì)的說明。附圖和具體實(shí)施方式
并不限制本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
圖I是本實(shí)用新型熱管元件沿垂直面的剖視圖；該熱管元件安裝于換熱器管板上。圖2是圖I所示熱管元件的俯視圖。圖3是上管板側(cè)板和下管板側(cè)板通過密封墊片-螺栓螺母連接的示意圖。圖4是本實(shí)用新型的一種熱管元件在換熱器管板上的布局圖。圖5是本實(shí)用新型的另ー種熱管元件在換熱器管板上的布局圖。 圖I至圖5中，相同附圖標(biāo)記表示相同的技術(shù)特征。
具體實(shí)施方式
參見圖I、圖2，本實(shí)用新型的熱管元件設(shè)有多根蒸發(fā)管I和冷凝管2，以及ー個(gè)管箱3。蒸發(fā)管I的頂部為開ロ結(jié)構(gòu)、底部封閉，冷凝管2的底部為開ロ結(jié)構(gòu)、頂部封閉。管箱3由上管板31、下管板32和側(cè)板組成，內(nèi)部為空腔。圖I、圖2所示管箱3的外觀為長(zhǎng)方體形，上管板31和下管板32均為長(zhǎng)方形平板。上管板31的周邊設(shè)有垂直向下的上管板側(cè)板33，下管板32的周邊垂直向上設(shè)有下管板側(cè)板34。蒸發(fā)管I的頂部與下管板32相連，冷凝管2的底部與上管板31相連，組成組合式熱管元件。蒸發(fā)管I和冷凝管2的內(nèi)腔與管箱3的內(nèi)腔相連通，構(gòu)成組合式熱管元件的內(nèi)腔，其內(nèi)裝填有エ質(zhì)(圖略)。エ質(zhì)可以是氨、氟利昂、こ烷、丙酮、こ醇、甲醇、水、甲苯、奈、汞、鉀、銫、鈉或鋰等，根據(jù)工作溫度范圍進(jìn)行選擇。蒸發(fā)管I和冷凝管2 —般為橫截面呈圓形的管，分別設(shè)置2 20根。圖I所示，蒸發(fā)管I和冷凝管2分別設(shè)置4根。一個(gè)熱管元件中蒸發(fā)管I和冷凝管2的數(shù)量可以相同，也可以根據(jù)換熱系數(shù)的大小調(diào)整成不同的數(shù)量。為了提高換熱效率，在蒸發(fā)管I和冷凝管2的數(shù)量相同吋，蒸發(fā)管I和冷凝管2最好是成對(duì)同軸設(shè)置(如圖I所示)。蒸發(fā)管和冷凝管在數(shù)量較少時(shí)按單行均勻排列(如圖I、圖2、圖4所示)，數(shù)量較多時(shí)按正三角形網(wǎng)格排列(如圖5所示)。蒸發(fā)管I和冷凝管2的長(zhǎng)度(指單根管的長(zhǎng)度)一般為400 3000毫米。蒸發(fā)管I和冷凝管2常用的公稱直徑為25毫米、壁厚為I. 5毫米，或者是公稱直徑為32毫米、壁厚為2毫米。參見圖2，相鄰兩根冷凝管2之間的管間距t 一般為60 120毫米；相鄰兩根蒸發(fā)管之間的管間距與之相同。參見圖1，ー個(gè)組合式熱管元件的總高度H—般為900 7000暈米。為了提高換熱系數(shù)，可以在蒸發(fā)管I和冷凝管2的外壁上設(shè)置翅片，圖略。本實(shí)用新型用于使用高溫?zé)煔忸A(yù)熱空氣的熱管換熱器中時(shí)，如果煙氣的腐蝕性不強(qiáng)，換熱元件的所有部件都可以使用一般的金屬材料(例如碳鋼)制造，過程如下將蒸發(fā)管I的頂部與下管板32通過焊接或者是螺紋-墊片密封連接的方式相連，冷凝管2的底部與上管板31通過焊接或者是螺紋-墊片密封連接的方式相連。螺紋-墊片密封連接的附圖省略。焊接連接吋，參見圖1，將蒸發(fā)管I的頂部插入下管板32上的管孔內(nèi)，在下管板32上表面的位置與下管板32焊接在一起；冷凝管2的底部插入上管板31上的管孔內(nèi)，在上管板31下表面的位置與上管板31焊接在一起。上述的連接完成后，將上管板31 (帶有冷凝管2)的上管板側(cè)板33的端面、下管板32 (帶有蒸發(fā)管I)的下管板側(cè)板34的端面放置在一起，對(duì)結(jié)合縫從外部進(jìn)行焊接，即組裝成管箱，同時(shí)也完成了熱管元件實(shí)體構(gòu)件的制造。之后，通過上管板31上的孔向組合式熱管元件的內(nèi)腔注入エ質(zhì)、對(duì)內(nèi)腔抽真空，再將所述的孔封上堵頭35后，即完成了熱管元件的全部制造。上管板31和下管板32的周邊也可以不設(shè)置上管板側(cè)板33和下管板側(cè)板34。在這種情況下，在上管板31和下管板32的周邊之間設(shè)置單獨(dú)的側(cè)板，再對(duì)側(cè)板與上管板31和下管板32之間的結(jié)合縫從外部進(jìn)行焊接(附圖省略)。其余的制造過程如上文所述。如果煙氣的腐蝕性較強(qiáng)，蒸發(fā)管I和下管板32 —般使用耐腐蝕的非金屬材料(陶瓷或石墨等)制造。在這種情況下，蒸發(fā)管I的頂部與下管板32之間是通過螺紋-墊片密封連接的方式相連(圖略)。參見圖3，上管板31與下管板32的連接方法是將上管板側(cè)板33的端面與下管板側(cè)板34的端面之間放置密封墊片8，再用螺栓螺母9 (間隔一段距離設(shè)置ー個(gè))緊固密封。其余的部件結(jié)構(gòu)、材料和連接方法，與前文所述全金屬結(jié)構(gòu)的熱管元件相同。參見圖1，本實(shí)用新型熱管元件用于熱管換熱器上時(shí)，將管箱3焊接于換熱器管板5上。蒸發(fā)管I位于熱管換熱器的煙氣通道6內(nèi)，冷凝管2位于熱管換熱器的空氣通道7內(nèi)。圖I中的附圖標(biāo)記4表示熱管換熱器的器壁。對(duì)于全金屬結(jié)構(gòu)的熱管元件，可將上管板31、下管板32都與換熱器管板5全焊接連接。對(duì)于蒸發(fā)管I和下管板32使用耐腐蝕非金屬材料的熱管元件，僅將上管板31與換熱器管板5全焊接連接即可。本實(shí)用新型熱管元件用于熱管換熱器上時(shí)安裝多個(gè)，如圖4、圖5所示。圖4、圖5所示的熱管元件中，冷凝管2位于熱管換熱器的空氣通道內(nèi)，未示出的蒸發(fā)管位于熱管換熱器的煙氣通道內(nèi)。在一個(gè)熱管元件中，未示出的蒸發(fā)管的數(shù)量與冷凝管2的數(shù)量相同，蒸發(fā)管和冷凝管2成對(duì)同軸設(shè)置。下面參照?qǐng)DI說明本實(shí)用新型的工作過程，熱管元件內(nèi)腔中填充液態(tài)エ質(zhì)。蒸發(fā)管I內(nèi)的液態(tài)エ質(zhì)吸收在煙氣通道6內(nèi)流動(dòng)的高溫?zé)煔獾臒崃?，蒸發(fā)成蒸氣并向上流動(dòng)，經(jīng)管箱3進(jìn)入冷凝管2。冷凝管2內(nèi)的エ質(zhì)蒸氣向外釋放熱量，將在空氣通道7內(nèi)流動(dòng)的空氣預(yù)熱，同時(shí)エ質(zhì)凝結(jié)成液體。液體エ質(zhì)在重力和毛細(xì)カ的作用下向下流動(dòng)，經(jīng)管箱3重新返回蒸發(fā)管I。如此往復(fù)循環(huán)，將煙氣通道6內(nèi)高溫?zé)煔獾臒崃總鬟f給空氣通道7內(nèi)的空氣。圖I中，以大實(shí)心箭頭示出煙氣的流動(dòng)方向；圖I、圖4和圖5中，以大空心箭頭示出空氣的流動(dòng)方向。本實(shí)用新型主要用于石油煉制與石油化工行業(yè)的熱管換熱器中。
權(quán)利要求1.一種熱管元件，其特征在于它設(shè)有多根蒸發(fā)管(I)和冷凝管(2)以及一個(gè)管箱(3)，蒸發(fā)管(I)的頂部為開口結(jié)構(gòu)、底部封閉，冷凝管(2)的底部為開口結(jié)構(gòu)、頂部封閉，管箱(3)由上管板(31)、下管板(32)和側(cè)板組成，內(nèi)部為空腔，蒸發(fā)管(I)的頂部與下管板(32)相連，冷凝管(2)的底部與上管板(31)相連，組成組合式熱管元件，蒸發(fā)管(I)和冷凝管(2)的內(nèi)腔與管箱(3)的內(nèi)腔相連通，構(gòu)成組合式熱管元件的內(nèi)腔，其內(nèi)裝填有工質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱管元件，其特征在于蒸發(fā)管(I)和冷凝管(2)為橫截面呈圓形的管，分別設(shè)置2 20根。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管元件，其特征在于蒸發(fā)管(I)和冷凝管(2)的長(zhǎng)度為400 3000毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管元件，其特征在于蒸發(fā)管(I)和冷凝管(2)的公稱直徑為25毫米,壁厚為I. 5毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管元件，其特征在于蒸發(fā)管(I)和冷凝管(2)的公稱直徑為32毫米，壁厚為2毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的熱管元件，其特征在于相鄰兩根蒸發(fā)管(I)之間的管間距和相鄰兩根冷凝管(2)之間的管間距為60 120毫米。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種熱管元件，以解決現(xiàn)有的單體式熱管與換熱器管板不便于連接的問題。本實(shí)用新型熱管元件設(shè)有多根蒸發(fā)管(1)和冷凝管(2)以及一個(gè)管箱(3)。蒸發(fā)管(1)的頂部為開口結(jié)構(gòu)、底部封閉，冷凝管(2)的底部為開口結(jié)構(gòu)、頂部封閉。管箱(3)由上管板(31)、下管板(32)和側(cè)板組成，內(nèi)部為空腔。蒸發(fā)管(1)的頂部與下管板(32)相連，冷凝管(2)的底部與上管板(31)相連，組成組合式熱管元件。蒸發(fā)管(1)和冷凝管(2)的內(nèi)腔與管箱(3)的內(nèi)腔相連通，構(gòu)成組合式熱管元件的內(nèi)腔，其內(nèi)裝填有工質(zhì)。本實(shí)用新型主要用于石油煉制與石油化工行業(yè)的熱管換熱器中。
文檔編號(hào)F28D15/02GK202757503SQ20122038604
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者陳強(qiáng), 蔡連波, 趙曉青, 盛維武, 龐晶晶 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化洛陽(yáng)工程有限公司