專利名稱：一種多級動力熱管系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種新型的熱管換熱系統(tǒng)，特別是一種多個獨立動力熱管裝置并聯(lián)而成的多級動力熱管系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
信息機房、基站類建筑中，室內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱量非常大，達20(T IOOOW/ m2。而且室內(nèi)IT設(shè)備全年8760h運行，因此大多數(shù)情況下全年需要供冷，其空調(diào)能耗非常大，常占到信息機房、基站整體能耗的409Γ50%。傳統(tǒng)機房空調(diào)采用壓縮機制冷方式全年運行，而實際上在冬天或者過渡季節(jié)室外溫度低于室內(nèi)溫度時，完全可以利用室外低溫空氣作為冷源對室內(nèi)供冷，而不需要壓縮機。熱管換熱器就是一種利用溫差驅(qū)動制冷劑循環(huán)實現(xiàn)熱量傳遞的設(shè)備，由于其不需要壓縮機，可憑借制冷劑的蒸發(fā)和冷凝過程傳遞熱量，具 有超導(dǎo)熱性和等溫特性，被廣泛應(yīng)用于航天航空、空調(diào)、化工、煉油等領(lǐng)域。將熱管換熱器應(yīng)用在只有顯熱傳遞的信息機房中，可以大量減少壓縮式制冷空調(diào)的運行時間，其全年節(jié)能率可達50%。申請人:早先申請的專利申請?zhí)枮?01210247844. 7、201210254213· 8、201210257903. 9,201210259692. 2和201210279193. X的專利給出了為解決目前動力熱管工作時存在的氣液分離不徹底和循環(huán)動力不足的問題的幾種單級熱管結(jié)構(gòu)，排風口的排放溫度很高，熱損失仍然很大。熱管換熱器的總驅(qū)動溫差為室內(nèi)外溫差，單級熱管換熱器內(nèi)部制冷劑的恒溫特性導(dǎo)致熱管換熱裝置熱損失大，本申請在前面的基礎(chǔ)上，可通過增加熱管級數(shù)將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介是實現(xiàn)減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑。單級熱管換熱器改為多級形式，每一級熱管中的制冷劑均視為恒溫流體，則多級熱管能實現(xiàn)變溫效果的換熱裝置，且每級換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近于環(huán)境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率。現(xiàn)在取多級動力熱管換熱系統(tǒng)與單級動力熱管系統(tǒng)相同的總換熱面積(相同的投入)進行分析，蒸發(fā)器與冷凝器的傳熱能力(傳熱單元數(shù)均為NTU)相同。假定多級熱管換熱裝置的級數(shù)為η，且每級換熱器的換熱面積相同，其傳熱單元數(shù)為NTU/ η，則每級熱管換熱器的效率均相同，H1 = η2 =…=ηη = ε/2，ε = I- exp (_NTU/n)，多級熱管換熱裝置的總換熱效率為n = ( n* II1) /[l+(n-l)* nj。即通過對多級熱管換熱裝置的效率進行分析，可以得到I)當給定級數(shù)n, NTU趨向于無窮大時，Π,1/2,整體換熱效率η = n / ( η+1 )；2)當給定NTU，級數(shù)η趨向于無窮大時，整體換熱效率η = NTU / ( NTU+2 )；3)當級數(shù)n，NTU都趨于無窮大時，整體換熱效率η — I。通過上述分析可以看出單級熱管換熱器改為多級形式，在整體換熱面積相同的情況下，減少了換熱溫差損失，提聞總換熱效率。發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供的一種新型的熱管換熱裝置技術(shù)——一種多級動力熱管系統(tǒng)，就是為了解決目前動力熱管工作時換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下一種多級動力熱管系統(tǒng)，包括一級動力熱管單元、二級動力熱管單元、三級動力熱 管單元、蒸發(fā)器風扇、冷凝器風扇、熱交換器、連接管道以及電路控制元件，可以根據(jù)需要做成4一N級動力熱管單元；其中一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元分別都是一個獨立的循環(huán)回路，相互并聯(lián)；所述一級動力熱管單元包括蒸發(fā)器一、冷凝器一、儲液穩(wěn)流器一以及循環(huán)泵一；所述二級動力熱管單元包括蒸發(fā)器二、冷凝器二、儲液穩(wěn)流器二以及循環(huán)泵二；所述三級動力熱管單元包括蒸發(fā)器三、冷凝器三、儲液穩(wěn)流器三以及循環(huán)泵三；所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元的蒸發(fā)器互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內(nèi)并且位于蒸發(fā)器風扇形成的風道內(nèi)，共用一個蒸發(fā)器風扇；所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元的冷凝器互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內(nèi)并且位于冷凝器風扇形成的風道內(nèi)，共用一個冷凝器風扇。以上所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元的蒸發(fā)器和冷凝器都是盤管翅片組成的熱交換器或者微通道換熱器，其結(jié)構(gòu)相同，且每一級的熱交換器都有各自輸入和輸出端口。以上所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元分別都是一個獨立的循環(huán)回路，它們有獨立的循環(huán)泵，其工作運行時相互不影響。以上所述電路控制元件，主要是通過一些溫度檢測設(shè)備監(jiān)控著高溫環(huán)境和低溫環(huán)境的一些溫度變化，當高溫環(huán)境端和低溫環(huán)境端之間的溫度差超過一定值時就會自動控制著循環(huán)泵的開啟，該系統(tǒng)就開始了工作，當高溫環(huán)境端和低溫環(huán)境端之間的溫度差小于一定值時就會自動控制著循環(huán)泵的關(guān)閉，由于不滿足了工作條件，該系統(tǒng)就停止工作。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過增加熱管級數(shù)的設(shè)計可以將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介來實現(xiàn)減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑，不僅提高了每次設(shè)備循環(huán)一周的換熱效率，而且實現(xiàn)了整個系統(tǒng)循環(huán)的穩(wěn)定性，再通過系統(tǒng)中加入的氣液循環(huán)泵，給整個熱管系統(tǒng)提供了運行動力，這也就解決了傳統(tǒng)熱管系統(tǒng)運行時兩個熱交換器的高低位置差以及輸送距離問題，從而降低了設(shè)備的使用條件限制，大幅度提高熱管的換熱效率，并且所用整個系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)境友好。

圖I為該系統(tǒng)的實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中(11) 一級動力熱管單元；(12 ) 二級動力熱管單元；(13 )三級動力熱管單元；(2)蒸發(fā)器風扇；(3)冷凝器風扇；(41)蒸發(fā)器一 ；(42)蒸發(fā)器二 ；(43)蒸發(fā)器三；(51)冷凝器一；(52)冷凝器二；(53)冷凝器三；(61)循環(huán)泵一；(62)循環(huán)泵二；(63)循環(huán)泵三；(71)儲液穩(wěn)流器一 ；(72)儲液穩(wěn)流器二 ；(73)儲液穩(wěn)流器三。
具體實施方式
該實施方式簡單結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示；本實施例實現(xiàn)時涉及的系統(tǒng)裝置主體結(jié)構(gòu)包括一級動力熱管單元(11)、二級動力熱管單元(12)、三級動力熱管單元(13)、蒸發(fā)器風扇(2)、冷凝器風扇(3)、蒸發(fā)器一(41)、蒸發(fā)器二(42)、蒸發(fā)器三(43)、冷凝器一(51)、冷凝器二(52)、冷凝器三(53)、循環(huán)泵一(61)、循環(huán)泵二(62)、循環(huán)泵三(63)、儲液穩(wěn)流器一(71)、儲液穩(wěn)流器二(72)、儲液穩(wěn)流器三(73)、循環(huán)所需設(shè)備以及電路控制元件；整個系統(tǒng)可以根據(jù)需要做成4一N級動力熱管單元，此系統(tǒng)工作時，循環(huán)泵(61 ；62 ;63)、冷凝器風扇(3)以及蒸發(fā)器風扇(2)同時開啟，各級動力單元開始運轉(zhuǎn)工作；一級動力熱管單元工作時，循環(huán)泵一(61)從儲液穩(wěn)流器一(71)抽取制冷工質(zhì)送入到蒸發(fā)器(41)中，蒸發(fā)器(41)與高溫熱源接觸，液態(tài)工作介質(zhì)在蒸發(fā)器(41)內(nèi)受高溫熱源的加熱而蒸發(fā)為氣體，并吸收熱量，蒸發(fā)形成的氣體和部分沒有蒸發(fā)的液體中間介質(zhì)在高速流動中相互混合形成氣液二相流體，它們從蒸發(fā)器(41)經(jīng)中間輸送裝置進入到冷凝器(I)中，冷凝器(51)與低溫熱源接觸，氣態(tài)工作介質(zhì)在冷凝器(51)內(nèi)受低溫熱源的冷卻而部分冷凝為液體制冷工質(zhì)，并放出熱量，制冷工質(zhì)在輸送泵(61)的帶動下，它們從冷凝器(51)進入儲液穩(wěn)流器一(71)中，氣液制冷中間介質(zhì)根據(jù)各自物理性質(zhì)在儲液穩(wěn)流器一內(nèi)分離，這樣就完成了一級動力熱管單元(11)的整個循環(huán)過程；二級動力熱管單元(12)和三級動力熱管單元(13)循環(huán)模式和一級動力熱管單元(11)相同?！0023]這樣室內(nèi)空氣與蒸發(fā)器的穿管及散熱片進行熱交換，蒸發(fā)器(41 ；42 ；43)的受熱溫度沿風向從高到低，室內(nèi)空氣溫度也成階梯式降低；室外空氣與冷凝器的穿管及散熱片進行熱交換，冷凝器(53 ；52 ；51)的受熱溫度沿風向從低到高，最終排放溫度接近于環(huán)境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率。系統(tǒng)焊接安裝完畢后，先對該系統(tǒng)進行檢漏，如果沒有發(fā)現(xiàn)泄露部分，就對該系統(tǒng)進行抽真空，抽完真空后才向其內(nèi)部加入制冷劑，這樣系統(tǒng)的前期準備工作完成了。當高溫環(huán)境端比低溫環(huán)境端溫度相差范圍沒達到系統(tǒng)工作所需環(huán)境時，電路控制元件通過溫度檢測部分傳出的信號，關(guān)閉循環(huán)泵(61 ;62;63)，該系統(tǒng)處于停止狀態(tài)；當高溫環(huán)境端比低溫環(huán)境端溫度高出一定值時，由電路控制中檢測溫度部分檢測到信號，再由控制電路控制著循環(huán)泵(61 ；62 ；63)自動開啟，整個系統(tǒng)就處于正常運行狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種多級動力熱管系統(tǒng)，包括一級動力熱管單元(11)、蒸發(fā)器風扇(2)、冷凝器風扇(3)、熱交換器以及連接管道，其特征在于，還包括二級動力熱管單元(12)以及三級動力熱管單元(13)，可以根據(jù)需要做成4一 N級動力熱管單元，其中一級動力熱管單元(U)、二級動力熱管單元(12)和三級動力熱管單元(13)分別都是一個獨立的循環(huán)回路，相互并聯(lián)；所述一級動力熱管單元(11)包括蒸發(fā)器一(41)、冷凝器一(51)、儲液穩(wěn)流器一(71)以及循環(huán)泵一(61);所述二級動力熱管單元(12)包括蒸發(fā)器二(42)、冷凝器二(52)、儲液穩(wěn)流器二(72)以及循環(huán)泵二(62);所述三級動力熱管單元(13)包括蒸發(fā)器三(43)、冷凝器三(53)、儲液穩(wěn)流器三(73)以及循環(huán)泵三(63)；所述一級動力熱管單元(11)、二級動力熱管單元(12)和三級動力熱管單元(13)的蒸發(fā)器(41 ；42 ;43)相互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內(nèi)并且位于蒸發(fā)器風扇(2 )形成的風道內(nèi)，共用一個蒸發(fā)器風扇(2);所述一級動力熱管單元(11)、二級動力熱管單元(12)和三級動力熱管單元(13)的冷凝器(51 ；52 ；53)互并排擺放,分別有自己的獨立輸入輸出端,組裝于同一個殼體內(nèi)并且位于冷凝器風扇(3 )形成的風道內(nèi)，共用一個冷凝器風扇(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多級動力熱管系統(tǒng)，其特征在于，所述一級動力熱管單元(11)、二級動力熱管單元(12)和三級動力熱管單元(13)的蒸發(fā)器(41 ；42 ;43)和冷凝器(51 ；52 ；53)都是盤管翅片組成的熱交換器或者微通道換熱器，其結(jié)構(gòu)相同，且每一級的熱交換器都有各自輸入和輸出端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多級動力熱管系統(tǒng)，其特征在于，所述一級動力熱管單元(11)、二級動力熱管單元(12)和三級動力熱管單元(13)分別都是一個獨立的循環(huán)回路，它們有獨立的循環(huán)泵，其工作運行時相互不影響。
專利摘要本實用新型公開了一種多級動力熱管系統(tǒng)，主要由一級動力熱管單元、二級動力熱管單元、三級動力熱管單元、蒸發(fā)器風扇、冷凝器風扇、熱交換器、連接管道以及電路控制元件，可以根據(jù)需要做成4—N級動力熱管單元；所述一級動力熱管單元、二級動力熱管單元和三級動力熱管單元分別都是一個獨立的循環(huán)回路，相互并聯(lián)，其中所有蒸發(fā)器相互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內(nèi)并且位于蒸發(fā)器風扇形成的風道內(nèi)，共用一個蒸發(fā)器風扇；所有冷凝器互并排擺放，分別有自己的獨立輸入輸出端，組裝于同一個殼體內(nèi)并且位于冷凝器風扇形成的風道內(nèi)，共用一個冷凝器風扇；這樣就構(gòu)成了一個多級動力熱管系統(tǒng),每一級熱管中的制冷劑均視為恒溫流體,則多級熱管能實現(xiàn)變溫效果的換熱裝置，且每級換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近于環(huán)境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率，解決了現(xiàn)有熱管換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。
文檔編號F28D15/02GK202719908SQ201220442540
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者祝長宇, 丁式平 申請人:北京德能恒信科技有限公司