一種單相熱驅動傳熱元件及其工作介質灌裝方法

2023-05-31 21:41:16 4

專利名稱：一種單相熱驅動傳熱元件及其工作介質灌裝方法
技術領域：
本發明涉及熱傳導元件，包括換熱、散熱、傳熱、集熱、蓄熱等所有的熱 傳導、熱交換領域，具體涉及一種封閉的腔體，工作介質處於單相進行傳熱的 傳熱元件及其工作介質灌裝方法。
背景技術：
利用傳熱介質傳熱是最常見的一種傳熱方式，即利用傳熱介質在熱源處吸 收熱量，並使吸收熱量後的傳熱介質在放熱設備或放熱端內放出熱量，到達傳 熱的目的。傳熱介質作為一種密閉的系統內流動。這種傳熱方式被廣泛應用於 工業領域以及民用、工業設備中。傳導熱過程包括換熱、集熱、散熱、蓄熱的熱量的傳遞、交換、收集、儲 存、應用、控制、管理的所有過程，在本發明中，導熱的概念包括以上所述的 所有的過程。根據傳熱介質在傳熱過程中是否有相變發生，可以分為有相變的傳熱，例 如在空調、熱泵中，採用氟裡昂或氨、烷烴、水等作為傳熱介質，傳熱介質在 蒸發器內從外界吸收熱量，由液態變化為氣態，然後經過壓縮機、節流閥或泵 等設備調節壓力後，在冷凝器內由氣態變成液態放出熱量，來實現熱控制或熱 管理。這種過程中傳熱介質在吸熱及放熱過程中有相變發生，屬於相變傳熱。 同樣，在熱管傳熱過程中，熱管內的傳熱介質在吸熱端由液態變為氣態吸收熱 量，在放熱端則由氣態變成液態放出熱量，也屬於相變傳熱。還有，在工業換 熱(升溫、冷卻)過程中或民用採暖過程中，如果用蒸汽採暖，則在換熱設備存在相變；如果用水或其它流體作為傳熱介質，通常在傳換過程中不存在相變 過程，屬於非相變傳熱，如在民用採暖過程中通入到樓宇及家庭的散熱器中的 高溫水，或在發動機冷卻系統中，電子器件冷卻系統中，以及機械設備中用於 冷卻設備的機油等，常用流體循環來將熱量傳遞到外部環境達到熱控制或熱管 理的目的，所用的傳熱介質即流體可以為液體、氣體或氣液以及沸騰狀態的混 合物。在航天和軍事產品中，有比普通工業產品更高的傳熱性能要求，特別是對 熱控制的精度有更高的要求，所涉及的產品的應用的領域雖然不同，但其整體 的熱控制熱管理的要求更高。利用封閉腔體內部的工作介質氣液相變進行導熱的原理製造的熱管是目前 傳熱技術中最好的技術方法，然而，熱管技術的普及和推廣應用方面還存在很 多的技術問題，使得熱管技術雖然被發明已經有六十多年，但還是限於在某個 特殊領域進行應用，其關鍵因素在於1、 熱管的製造方法缺陷熱管的製造方法可以分為兩大類， 一類為抽真空法,需要真空設備，這樣需 要耗費能源以及佔用時間，其次為熱排法，無法精確的進行工作介質量的控制， 僅限於對工業的熱管進行製造。2、 熱管封口技術的缺陷對於抽真空法採用冷焊法，能夠使用冷焊法進行封口的材料只有銅，其他金 屬不適合於採用此方法，因而限制了熱管必須採用高成本的銅為殼體材料，因而增加了熱管的成本;另外對於熱排法，由於採用銷釘打入封口後外加焊接的技術， 工藝上不能保證整體的工作介質的數量，不能保證的質量和性能，而且，此種方 法的主要問題在於只能對大的管件採用此種方法進行生產，小的管件根本無法 進行生產。3、 內部的防腐問題所採用的工作介質可能和腔體的材料產生反應，而使得真空度減少，因而使得熱管的性能下降，致使最終無法工作，因而熱管的壽 命短，不能適合於工業化要求。由於現有的熱管技術存在此等技術缺陷，障礙了熱管技術的發展，使得熱 管技術不能被普遍的應用。對於利用封閉強體內部工作介質進行傳熱的技術還應用於空調製冷、建築 供暖、發動機散熱、電子設備水冷散熱器等領域，但是在這些領域的傳熱介質 需要在壓縮機、泵等不同的外界動力驅動下才能正常循環，這樣消耗了電能， 增加了泵的成本，佔用了空間。發明內容本發明的目的就是提供一種單相熱驅動的傳熱元件，利用封閉腔體內部的 工作介質單相的進行傳熱，腔體的至少一部分為吸熱端，腔體的至少另一部分 為放熱端，在傳熱過程中，工作介質在腔體內部保持單相進行傳熱，同時在熱 能的傳輸過程中，不需要消耗外部的能源，僅依靠熱源提供的熱能實現熱能驅 動和傳送。本發明同時發明了此種傳熱元件的工作介質灌裝的方法，採用液體、氣體、 真空三種方法進行罐裝。具體發明內容如下至少含有一個可以封閉的腔體，以及至少一種基礎工作介質，將該種工作 介質灌裝到可以封閉的腔體後將腔體進行密閉，腔體的至少一部分為吸熱端， 腔體的至少另一部分為放熱端，該種工作介質在傳熱元件導熱過程中，依靠熱 能驅動工作介質進行導熱，基礎工作介質在導熱過程中處於單相狀態進行傳熱。腔體的至少一部分為吸熱端(部件)，腔體的至少另一部分為^(熱端(部件)， 在有些傳熱元件中，還設置有絕熱端，即傳熱元件至少有一個吸熱端，吸熱端 可以為一個吸熱端，也可以是一個吸熱部件或設備，也可以是一個吸熱區域； 同時，還至少有一個放熱端，放熱端可以為一個放熱端，也可以是一個吸熱部 件或設備，也可以是一個吸熱區域；同時還可以有一個絕熱端，絕熱端可以為 一個絕熱端，也可以是一個絕熱部件或設備，也可以是一個絕熱區域。絕熱端 不是必須的部分，但是否設置絕熱端，需要根據要求需要進行處理。在吸熱區 域，可以由腔體的一個吸熱端或多個吸熱端位於同一個吸熱區域，放熱以及絕 熱區域同樣可以由一個或多個不同的放熱端、絕熱端位於該區域。所灌裝的工作介質液態體積之和不超過所有腔體體積；所有的工作介質的 液態體積之和，指所有的工作介質在臨界溫度以下，處於常溫時一定壓力下處 於液態或固態時的體積，在本專利中，該體積稱為工作介質的液態體積。通常 所有的液體體積為腔體體積的5%-100%，但通常情況下灌入量可以按照空腔體 積的20%進行。對於其常壓常溫下為氣體的工作介質，可以在氣態下進行灌裝， 但是，其灌裝的數量，以其灌裝的重量進行計算，工作介質的總量，以其相對 的液態體積進行計算，其體積不超過腔體的體積。採用單相的基礎工作介質在傳熱元件工作過程中處於下列狀態之一A、 液態；B、 氣態；C、 固態顆粒；對處於固態顆粒的傳熱介質，通常需要加入氣態或液態的強化傳熱措施， 才能使傳熱元件得到高效的利用。可以封閉的腔體是承載內部的工作介質進行工作的載體，需要根據傳熱性 能、強度、防腐性能、成本等因素選擇合適的空腔形狀，只要符合上述要求， 可以採用任何形狀的腔體，最為普通的腔體為金屬或非金屬的管，從最基本的 一個直管到複雜的由多個分支的管件，只要其沒有構成一個閉環的迴路，將其 稱為樹；其次對於其形狀構成至少一個閉環迴路的系統，其腔體是可以溝通成為一個閉環的迴路的結構，稱為環；對於由多個相互交叉形狀的腔體，稱為網 絡；其中樹、環、網絡的概念和拓撲學中的樹、環、網絡概念基本一致，因而 可以封閉的腔體的至少為下列一種腔體A、 至少含有一個樹；B、 至少含有一個環；C、 至少含有一個網絡；可以封閉的腔體的材質只要符合設計的要求，在原則上是沒有限制的，通常 的可以採用下列一種-A、 金屬物；B、 非金屬物；C、 金屬與非金屬的複合物。可以封閉腔體，可以是圓形、方形、橢圓型、三角形、四邊形等任意形狀， 對於圓形採用直徑來衡量，對於旋轉體可以用高了度量，對於特殊的物體，採 用在空腔中的最小長度作為空腔的高來度量，可以封閉的腔體的直徑或高為 0.1納米 100米，對於氣態或超臨界態，適合於微尺度的腔體，如微通道結構 的腔體，以及採用光刻技術成型的微通道技術，其高可以小至0.1納米，而對於大型的物體，其高可以到100米，此時應用於大型的發電設備、化工設備、電力設備、冶金設備中。氦、氫、氮、氨、氧、氟利昂(滷代烴)、碳氫化合物(烴類)、甲醇、二氧 化碳、二氧化氮、戊烷、己烷、庚烷、丁垸、乙垸、辛烷、環戊烷、環己烷、 十氫化萘、四氯化碳、對二甲苯、甲苯、間二甲苯、乙苯、苯乙烯、鄰二甲苯、二硫化碳、a —蒎烯、四氫化萘、碳酸二乙酯、丁酸、二丁醚、丙酸、三氯乙 烯、二丙醚、二異丙醚、丁酸丁酯、丁酸丁酯、乙醚、丁酸丙酯、丙酸丁酯、 乙酸戊酯、氯仿、乙酸異戊酯、甲酸異戊酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、 氯苯、甲酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸、乙酸乙 酯、乙酸甲酯、四氫呋喃、2-辛醇、甲酸甲酯、甲酸甲酯、2-甲基吡啶、l-辛醇、 二氯乙垸、l-庚醇、甲基環已酮、3-戊醇、乳酸乙酯、甲基環己醇、吡啶、吡啶、 苯甲醇、l-己醇、2-戊醇、l-戊醇、環已酮、2-丁醇、環己醇、l-丁醇、糠醇、 丁酮、丙醇、丙酮、乙醇、硝基乙垸、1，2-丙二醇、1,3-丙二醇、硝基苯、硝基 甲烷、喹啉、甜菜鹼、乙二醇、甘油、糠醛、甲酸、水、甲醯胺、二甲基甲醯 胺、萘、導熱油、聯苯、導熱姆、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、 六氟化硫。優選的超臨界傳熱介質為氦、氫、氮、氨，氟利昂、碳氫化合物、甲醇、二氧化碳、二氧化氮、水、CFC、 HCFC、 HFC、 CFCs、 HFCFs、 HFCs。優選溫室氣體為超臨界的傳熱介質為二氧化碳，甲烷，氧化亞氮，氫氟 碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。在基礎工作介質內還加入至少下列一種物質A、 顆粒類物質；工作介質與顆粒類物質的重量比為1: 0.001~5000;B、 相變類物質；工作介質與相變類物質的重量比為1: 0.001~8000 所述的顆粒物質可以為金屬顆粒物和/或非金屬顆粒，金屬顆粒物可以為金屬，例如為銅、鐵、鋁、鋅、鋼、金、銀、錫顆粒中的一種或多種，其中以銅、 鋁的傳熱系統較高所以其強化傳熱效果較好；金屬顆粒物質還可以為金屬氧化物，例如為四氧化三錳、氧化鈷、氧化鉭、四氧化三鐵、三氧化鋯、氧化釔、氧化鈹、氧化鐿、氧化鏑、氧化硼、氧化矽、氧化鋁顆粒中的一種或多種；金 屬顆粒物還可以為鹽類顆粒，例如硼酸鎢鎘、鈦酸鉀、碳化硼、鉻酸鍶、偏鋁 酸鋰、重鉻酸鹽(重鉻酸鉀、重鉻酸鈉)中的一種或多種。非金屬顆粒物可以為塑料顆粒、玻璃顆粒、陶瓷顆粒、沙石顆粒；其中沙 石顆粒可選用Si02或綠柱石。所述的輔助相變物質可以為固固相變物質或固液相變物質、液氣相變物質 或其中兩種或兩種以上的混合物。所述的液氣相變物質可以為鈉、萘、鉀、銫、導熱油、水、汞、聯苯、導 熱姆、丙酮、氨、甲醇、乙醇、乙垸、氮、CFC、 HCFC、 HFC、 CFCs、 HFCFs、 HFCs、氨、碳氫化合物、二氧化碳中的一種或多種，但具體選用時不能與所用 的基礎傳熱物質相同。所述的固固相變物質可以為多元醇、PE (季戊四醇)、PG (2， 2—二羥甲 基丙醇)、NPG (新戊二醇)、TMP (三甲基丙烷)、TAM 、無機鹽、層狀鈣鈦 礦、硫氰化銨(NH4SCN)、高分子聚合物、高分子交聯樹脂、接枝共聚物、聚 乙烯中的一種或一種以上的物質。所述的固液相變物質可以為無機水合鹽、石蠟、脂肪酸、鹼金屬及鹼土金 屬的滷化物、高溫融化鹽、混合鹽、金屬、合金、高級脂肪烴、醇、多烴基化 合物中的一種或一種以上的物質。所述的無機水合鹽可以為硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、醋酸鹽中的一種或多種。所述的高溫融化鹽可以為氟化鹽、氯化物、硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽中的 一種或多種。所述的多烴基化合物可以為多元醇、季戊四醇、新戊二醇中的一種或多種。 對於顆粒物質來說，在工作介質中的加入量，綜合各因素考慮，工作介質 與顆粒類物質的重量比為1: 0.001 5000;輔助相變物質在工作介質中的加入量，工作介質與相變類物質的重量比為1: 0.001-8000。在腔體的內表面和/或外表面還設置有至少下列一種物質A、 防腐材料；B、 增加導熱性能的材料。該材料為一種表面層，被加工在內和/或外表 面，以增強傳熱能力。由於工作介質一般具有腐蝕性，如果不對內表面進行處理，應該對腔體的 材料的厚度進行效核，除了需要考慮強度外，還需要考慮腐蝕對於厚度的影響， 從而增加腔體的厚度，但是通常情況下，還是採用防腐的辦法，採用對材料進 行防腐處理，對於碳鋼類材料，可以採用鍍鋅或鍍鋁實現防腐，對於採用鍍鋅 或鍍鋁優選在其中添加入稀土材料進行防腐。除內表面進行防腐處理外， 一般 根據換熱的環境，還將對外表面進行防腐處理。由於對於氣態的工作介質通常具有較高的壓力，因而選擇的可以封閉的腔 體殼體強度應至少超過臨界壓力的強度。為了安全還應設置一定的安全餘量， 這種關於強度的計算，可以根據材料力學的理論進行設計以及校核。為了增加換熱能力，在傳熱元件的外表和/或腔體內表面設置有翅片。通常 可以在傳熱元件的吸熱端和/或放熱端的內表面和/或外表面上，加工上翅片用於 增加換熱面積，從而增強換熱能力。一種單相傳熱元件的工作介質灌裝方法，可以採用多種方法進行工作介質的 灌裝，只要能夠保證將工作介質灌裝到腔體內部並且可以實現對腔體的密閉。 採用不同方法的原則在於對傳熱元件傳熱性能、成本、壽命、可靠性等因素的 影響，液態灌裝降低了密閉的難度，可以將液體灌裝後直接採用一個封口的部 件進行封口，在傳熱元件的外觀上，可以沒有封口管、閥門等，但其需要將工 作介質降低到液態進行灌裝。氣態灌裝成本低，但是需要一個閥門等灌裝部件 或灌裝口，其腔體內部通常也將夾雜有部分的空氣等氣體，不容易使工作介質 純度很高。真空罐裝可以實現高純度的工作介質灌裝，但是需要大型的抽真空 設備，而且對於每一個腔體，抽真空還需要時間和耗費電能。至少選擇下列方法之一灌裝工作介質A、 液態或固態灌裝將工作介質保持液態或固態，同時將空腔也保持 在相近的溫度或常溫，將液態或固態的工作介質直接灌裝到空腔內部，實現工 作介質的灌裝；B、 氣態灌裝將工作介質保持氣態，空腔處於環境溫度相同或相似的溫度，並在空腔上設置至少一個灌裝孔和/或灌裝閥門，通過灌裝 L或灌裝閥門將氣態的工作介質直接灌裝到空腔內部> 實現工作介質的灌裝；其優選的灌裝閥 門為單向閥。C、真空灌裝在空腔上設置至少一個灌裝管(孔)和/或灌裝閥門，首先 利用抽真空設備對空腔進行抽真空，達到設定的真空後，通過灌裝管(孔)和/ 或灌裝閥門將工作介質灌裝到空腔內部，然後將灌裝孔和/或灌裝閥門進行密 閉，實現工作介質的灌裝。本發明的單相傳熱元件，利用工作介質處於液、氣、固體顆粒狀態進行傳 熱，在通常情況下，其傳熱性能沒有相變傳熱性能高，但是，在增加了傳熱的 強化傳熱方法後，其傳熱性能可以發生較大的變化，甚至可以達到或者超過熱 管的傳熱，特別是在氣態加入了強化傳熱物後。但是該種傳熱元件及其容易制 造，通常不需要抽真空，為了提高效果和增加壽命，也可以採用真空灌裝，也 不需要進行嚴格的密閉，因而比熱管的製造簡單和成本低，特別是針對需要特 別考慮成本的領域，有其特殊的商業價值。


圖1:基本樹形傳熱元件；圖2:計算機散熱器用傳熱元件；圖3:太陽能用傳熱元件；圖4:樹形結構傳熱元件(建築供暖用傳熱元件)；圖5:環形結構傳熱元件(工業換熱器用傳熱元件)；圖6:網絡結構傳熱元件(電子散熱用微通道平板傳熱元件)；其中1:傳熱元件吸熱端(部件)，2:傳熱元件放熱端(部件)，3:傳熱元件絕熱端(部件)，4:傳熱介質，5:灌裝管和/或灌裝閥門，6:樹形腔體結構，7:環形腔體結構， 8:網絡腔體結構，9:防腐材料， 10:導熱材料。
具體實施方式
基本單相傳熱元件請參照圖1， 一個直徑為38MM的碳鋼管，長度為1M，將管的上下兩端密 閉構成為一個腔體，在腔體的表面，採用鍍稀土鋁進行防腐，並在管件的外表 面，加工上進行鍍鋁，其厚度比內部的稀土鋁後，主要用於防腐和導熱，鋁比 碳鋼具有更高的導熱性能；在腔體的內部，在管的一個封口面上，加工上一個 單向閥，採用單向閥將氣體的二氧化碳氣體充入到腔體內部，其充入的重量為 300克，這樣構成基本的單相導熱元件。工作溫度為0—30度，工作壓力小於 7MPa。計算機散熱器用單相傳熱元件請參照圖2，採用直徑為32MM，高度為58MM的銅金屬管，首先在其腔 體灌裝水10克，然後再充入R134a超臨界工作介質30克，其吸熱端與計算機 CPU相連接，只有銅管的地面，其放熱端為整個的銅管的側面，這是一個吸熱 端是一個地面，而放熱端為一個柱體的應用示例。工作溫度為0—80度。太陽能用單相傳熱元件請參照圖3，採用直徑為18MM，長度為1800MM的無縫鐵管，釆用鍍稀 土鋅進行防腐，內部灌裝有二氧化碳10克，水300克，加入的相變類強化傳熱 介質為甲醇30克，汽化溫度為64.7°C;乙醇40克，汽化溫度為78.3 。C;加入的顆粒類物質為0. OOlmm的銅100克、顆粒度為0. Olmm的氧化銅30 克，其吸熱端為1600腿，放熱端長200MM，此實施例中，吸熱端的長度大於放 熱端的長度。工作溫度為0—120度，工作壓力小於7MPa。樹形結構傳熱元件請參照圖4，傳熱元件是用於建築供暖，其吸熱端為一個吸熱設備， 在該案例中為一個換熱器，該換熱器與鍋爐進行換熱，該傳熱元件為一個樹形 結構，在腔體中，沒有構成閉環迴路的結構，在放熱端，由六個散熱器組成， 六個散熱器將熱能散熱，其散熱端由六個散熱部件構成，該傳熱元件的吸熱端 與放熱端都是由部件或設備構成。該傳熱元件由一個吸熱區域，兩個放熱區域， 一個絕熱區域構成。採用的工作介質，基礎傳熱介質二氧化碳，5000克，水 1000克，輔助相變物質為2， 2—二羥甲基丙醇(PG): 10000克，相變溫度 81.76。C，轉變烚172.458 J/G;工作溫度區間10—130。C，工作壓力區間1—6 MPa。環形結構傳熱元件請參照圖5，本傳熱元件用於工業換熱器件，該傳熱元件由一個吸熱區域、 一個絕熱區域、 一個放熱區域構成，傳熱元件為一個的結構為一個閉環的迴路， 其不同的部分處於傳熱區域和放熱區域，總體構成為一個傳熱元件。基礎傳熱 介質為水5000克，加入的強化傳熱物質為純聚乙二醇(PEG) 10000克，相變 溫度328°C，相變焓185J/G;高密度聚乙烯(HDPE): 500克，相變溫度133 。C，相變焓212J/G，傳熱元件的工作溫度100-300°C，工作壓力12-22 MPa。網絡結構傳熱元件請參照圖6，本傳熱元件為一個網絡型的微通道傳熱板，是在一個銅板上 面加工上的微通道，每個直徑為30納米，其通道的形狀如圖所示，其傳熱端， 吸熱端以及絕熱端分為三個部分構成，其傳熱工作介質為超臨界流體C02為10 克，NH3為30克，加入的形變類物質為CaCl2'6H20， 10克，相變溫度58 °C，潛熱值250KJ/KG; Na2SO3，10H2O (加入適量氧化納)，120克，相變溫 度17-27°C，潛熱值246KJ/KG;傳熱元件的工作溫度，-10-30°C。工作壓力 1-5 MPa。可用於特殊領域的散熱使用。
權利要求
1、 一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是至少含有一個可以封閉的腔體，以及至少一種基礎工作介質(4)，將該種工作介質灌裝到可以封閉的腔體後將腔體進行密閉，腔體的至少一部分為吸熱端(1)，腔體的至少另一部分為放熱端(2)，該種工作介質在傳熱元件導熱過程中，依靠熱能驅動工作介質進行導熱，基礎工作介質(4)在導熱過程中處於單相狀態進行傳熱。
2、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是基礎工作介 質在傳熱元件工作過程中處於下列狀態之一A、 液態；B、 氣態；C、 固態。
3、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是可以封閉的 腔體的至少為下列一種腔體A、 至少含有一個樹(6);B、 至少含有一個環(7);C、 至少含有一個網絡(8)。
4、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是可以封閉的 腔體的材質為下列一種A、 金屬物；B、 非金屬物；C、 金屬與非金屬的複合物。
5、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是可以封閉的 腔體的直徑或高為0.1納米 100米。
6、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是基礎工作介 質(4)為至少下列一種或其混合物氦、氫、氮、氨、氧、氟利昂、碳氫化合物、甲醇、二氧化碳、二 氧化氮、戊烷、己烷、庚垸、丁烷、乙烷、辛垸、環戊烷、環己烷、十 氫化萘、四氯化碳、對二甲苯、甲苯、間二甲苯、乙苯、苯乙烯、鄰二 甲苯、二硫化碳、a —蒎烯、四氫化萘、碳酸二乙酯、丁酸、二丁醚、 丙酸、三氯乙烯、二丙醚、二異丙醚、丁酸丁酯、丁酸丁酯、乙醚、丁 酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、氯仿、乙酸異戊酯、甲酸異戊酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、氯苯、甲酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸、乙酸乙酯、乙酸甲酯、四氫呋喃、2-辛醇、 甲酸甲酯、甲酸甲酯、2-甲基吡啶、l-辛醇、二氯乙垸、l-庚醇、甲基環 已酮、3-戊醇、乳酸乙酯、甲基環己醇、吡啶、吡啶、苯甲醇、l-己醇、 2-戊醇、l-戊醇、環己酮、2-丁醇、環己醇、l-丁醇、糠醇、丁酮、丙醇、 丙酮、乙醇、硝基乙烷、1，2-丙二醇、1,3-丙二醇、硝基苯、硝基甲烷、 喹啉、甜菜鹼、乙二醇、甘油、糠酸、甲酸、水、甲醯胺、二甲基甲醯 胺、萘、導熱油、聯苯、導熱姆、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟 碳化物、六氟化硫。優選的超臨界傳熱介質為氦、氫、氮、氨，氟利昂、碳氫化合物、 甲醇、二氧化碳、二氧化氮、水、CFC、 HCFC、 HFC、 CFCs、 HFCFs、 HFCs。優選溫室氣體為超臨界的傳熱介質為二氧化碳，甲烷，氧化亞氮， 氫氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫。
7、 根據權利要求6所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是在基礎工作 介質(4)內還加入至少下列一種物質A、 顆粒類物質；工作介質與顆粒類物質的重量比為1: 0.001-5000;B、 相變類物質。工作介質與相變類物質的重量比為1: 0.001~8000。
8、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是在腔體的內 表面還設置有至少下列一種物質A、 防腐材料(9);B、 增加導熱性能的材料(10)。
9、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是腔體的內表 面設置有防腐層，對於碳鋼類材料的腔體，在其內部採用鍍鋅或鋁進行防 腐，同時優選在鋅或鋁中添加稀土材料。
10、 根據權利要求1所述的一種單相熱驅動傳熱元件，其特徵是在熱管蒸發 端和/或冷凝端的內部和/或外部設置有翅片。
11、 一種單相熱驅動傳熱元件工作介質灌裝的方法，其特徵是至少選擇下列 方法之一灌裝工作介質A、液態或固態灌裝將工作介質保持液態或固態，同時將空腔也 保持在相近的溫度或常溫，將液態或固態的工作介質直接灌裝到空腔內 部，實現工作介質的灌裝；B、 氣態灌裝將工作介質保持氣態，空腔處於環境溫度相同或相似 的溫度，並在空腔上設置至少一個灌裝孔和/或灌裝閥門，通過灌裝孔或 灌裝閥門將氣態的工作介質直接灌裝到空腔內部，實現工作介質的灌裝； 其優選的灌裝閥門為單向閥。C、 真空灌裝在空腔上設置至少一個灌裝管和/或灌裝閥門，首先 利用抽真空設備對空腔進行抽真空，達到設定的真空後，通過灌裝管和/ 或灌裝閥門將工作介質灌裝到空腔內部，然後將灌裝孔和/或灌裝閥門進 行密閉，實現工作介質的灌裝。
全文摘要
本發明提供了一種單相熱驅動的傳熱元件，利用封閉腔體內部的工作介質單相的進行傳熱，腔體的至少一部分為吸熱端，腔體的至少另一部分為放熱端，在傳熱過程中，工作介質在腔體內部保持單相進行傳熱，同時在熱能的傳輸過程中，不需要消耗外部的能源，僅依靠熱源提供的熱能實現熱能驅動和傳送。本發明同時發明了此種傳熱元件的工作介質灌裝的方法，採用液體、氣體、真空三種方法進行罐裝。
文檔編號F28D15/00GK101285658SQ20071004883
公開日2008年10月15日 申請日期2007年4月9日 優先權日2007年4月9日
發明者李建民 申請人:李建民