汽室型熱管傳熱機構的製作方法

2023-05-05 20:59:01 1

本發明涉及一種高效熱管傳熱設備，尤其是一種汽室型熱管傳熱機構。

背景技術：

隨著工業技術的發展，熱管技術在工業技術領域的應用也得到了快速發展，除了航天工業、電子工業、醫藥領域外，在環保領域尤其是有機廢棄物高溫無害化、資源化生物處理領域，發展更快。這是因為餐廚垃圾、生活有機垃圾等有機廢棄物對環境和人們生活造成的危害已日益引起社會和政府的極大關注，在眾多不同的處置方法中，高溫生物處理能達到無害化、資源化處理的循環經濟目標，在各種不同的處置方法中獨樹一幟。然而由於其在工藝處理過程中，須保持高溫（60oC以上）的工藝溫度及需蒸發物料中含有80%左右的水分，採用燃油、燃氣的熱風爐、熱水爐或蒸汽爐供熱能耗較大，運轉成本高，影響了該處理方法的可持續發展。而熱管具有高速、高效的超導傳熱性能，用低品位的熱源—高溫水，就能保證高溫生物處理的工藝條件，高溫水可通過太陽能、熱泵、生物質能等新能源獲得，採用熱管技術的太陽能有機廢棄物生物處理機、一種分離型熱管傳熱機構、內分隔熱管傳熱機構等高效傳熱裝置與設備，在有機廢棄物高溫生物處理的環保領域獲得了成功運用。其高速、高效的傳熱效果，大大節約了能源，降低了處置時的能源成本和處置成本，為該產業的可持續發展奠定了基礎。

根據實際應用積累的經驗和相關專利文件：「太陽能有機廢棄物生物處理機」由於熱管放熱端和吸熱端是在同一腔體，吸熱端吸收的熱能，首先會通過筒壁傳給筒內的物料，使工質難以快速形成汽化傳熱，相應縮小了筒體的有效吸熱面積，使筒體達到工藝要求溫度的升溫時間延長，一般要10小時左右才能使筒體達到60oC以上，降低了處理效率。

「一種分離型熱管傳熱機構」是將熱管放熱端和吸熱端分開，其優點是對於大型處理設備，熱管吸熱端的受熱面積可以根據熱管放熱面積相應方便地增大，其不足之處是設備佔地面積增大，熱管制造難度加大，生產成本增大。

「內分隔熱管傳熱機構」是具有創造性的傳熱機構，由於將熱管加熱端和放熱端分隔，熱管加熱段受熱後工質能迅速汽化進入熱管放熱端，使筒體升溫至工藝要求溫度的時間降至1小時左右，降低了設備升溫時間，大大提高了處理效率。其不足之處在於，對於大型設備隨著放熱面積的加大，其受熱面積的增大受液池外表面積的限制，吸熱面積難以與放熱面積匹配，若液池太大，液池中工質量增大，工質吸熱蒸發時間增加，將會降低處理效率。

技術實現要素：

本發明的目的在於在傳熱設備中保持與提高熱管高速、高效的傳熱效率，提高蒸汽進入放熱端時的速率，小型設備和大型設備的熱管的吸熱面積與放熱面積均能完善匹配的汽室型熱管傳熱機構。

本發明是這樣實現的：汽室型熱管傳熱機構，包括設備筒體、設備筒體外壁的熱管放熱腔、設備筒體下部的熱管吸熱端，所述熱管吸熱端由管狀熱管和上方的蒸汽上升管以及下方的連通管組成，所述熱管吸熱端置於供熱箱體內的供熱介質中，所述管狀熱管中內置工質；所述熱管放熱腔為熱管放熱端外壁與設備筒體外壁形成的腔室；其特徵在於，熱管吸熱端與熱管放熱腔之間設置有汽室，並通過設備筒體外壁上的多個通汽孔相通，所述管狀熱管通過蒸汽上升管與汽室相通。

所述汽室下部與供熱箱體連接，汽室外壁與設備筒體下部外壁之間形成汽室空腔，此空腔通過多個通汽孔相通。

所述熱管放熱端外壁外還設置有絕熱層。

所述供熱箱體的一側，下端設置有供熱介質進口，上端設置有供熱介質出口。

本發明的加熱源由供熱箱體、供熱介質、供熱介質進口、供熱介質出口和導流板組成。

詳述如下：汽室型熱管傳熱機構，包括汽室型熱管和加熱源。所述汽室型熱管，由設備筒體外壁和熱管放熱端外壁組成的熱管放熱腔、汽室、帶蒸汽上升管和連通管的多管管狀熱管吸熱端，熱管放熱端外壁設置有絕熱層，使熱管放熱端只向筒體外壁傳送熱能。所述熱管放熱端外壁與汽室連接處開有多個通汽孔；所述多管管狀熱管吸熱端可設置單個或多個蒸汽上升管連通汽室以滿足傳熱量的需要；所述多管管狀熱管吸熱端可以是單管狀、多管狀，也可以是彎管狀或盤管狀；所述多管管狀熱管吸熱端內置工質；所述多管管狀吸熱端由多個連通管連通，以保證多管管狀熱管吸熱端內工質量的均衡；所述汽室根據設備筒體的長度，可以單個設置，也可分段多個設置；所述加熱源由供熱箱體、供熱介質、供熱介質進口、供熱介質出口和導流板組成。

汽室型熱管是在熱管吸熱端與熱管放熱端之間增加一個汽室，汽室由熱管放熱端外壁與汽室外壁組成，熱管吸熱端中工質吸熱汽化後蒸汽通過上升管進入汽室，汽室內的蒸汽通過熱管放熱端外壁連通汽室處的通孔進入熱管放熱腔，根據熱管傳熱基本原理，此處蒸汽的流速為最大，可使蒸汽高速進入熱管放熱腔，由於熱管放熱端外壁設置有絕熱層，故進入熱管放熱腔的蒸汽即通過筒體向筒內物體釋放汽化潛熱，由於高速、量大的蒸汽進入熱管放熱腔，進一步提高了熱管的傳熱效率。

由於設置了汽室，熱管的吸熱端可根據熱管放熱面積的需要，設計相應的多管管狀吸熱端，增加相應的吸熱面積，使之達到傳熱平衡，同時根據設備筒體的長度，可設置單個汽室，也可分段設置多個汽室。如此，無論設備筒體大小，熱管的吸熱面積和放熱面積均易進行達到傳熱平衡的設計與製造。熱管不再直接與設備筒體焊接，而是先把熱管與汽室焊接，再把汽室與設備筒體焊接，這樣不但可以適應不同大小的筒體，而且熱管或吸熱端理論上可以無限大，所產生的蒸汽在汽室內聚集產生壓力，並高速進入放熱端，提高了傳熱效率。熱管與汽室的單獨製造，也有效降低了製造難度，汽室與筒體的焊接也更穩固。

在多管管狀吸熱端下部通過連通管，將多管管狀吸熱端連通，保持多管管狀吸熱管內工質量的均衡，使各管的蒸汽均衡蒸發與輸出。

加熱源由供熱箱體、供熱介質、供熱介質進口、供熱介質出口和導流板組成。供熱介質可以是高溫水、導熱油、蒸汽或高溫餘熱，通過供熱介質進口進入供熱箱，根據導流板導流方向流動，保持順流狀態，從供熱介質出口流出，由此提高供熱效率。

在加熱源提供熱能後，多管管狀吸熱端吸收熱能，在高真空狀態下，多管管內工質快速吸熱蒸發，蒸汽通過蒸汽上升管，進入汽室，進入汽室的蒸汽高速、量大地通過與汽室連通的熱管放熱端外壁上的多個通孔進入熱管放熱腔，熱管放熱端外壁由於設置了絕熱層，熱管放熱腔內的蒸汽即通過筒體向筒內物體釋放汽化潛熱，快速將物體加熱至工藝所需溫度，釋放汽化潛熱後的冷凝液依靠重力，通過熱管放熱端外壁與汽室連通的多個孔返回汽室，並通過蒸汽上升管返回多管管狀熱管吸熱端，由於多管管狀熱管吸熱端設置有連通管，能自動均衡返回的冷凝液，保證了多管管狀熱管內工質量的均衡，由此形成高速、高效的傳熱循環。如果加熱源是符合工藝要求的高溫水，通過高溫水的循環供熱，通過汽室型熱管的高速、高效傳熱，筒體內物料被快速加熱升溫，提高了物料處理效率，縮短了處理工藝時間，降低了處理成本，對於大型處理設備，能達到傳熱面積和傳熱量的平衡。

本發明結構簡單、體積小，佔地面積小、製造成本低、製造方便，節能效果顯著，可應用於餐廚垃圾等有機廢棄物生物處理設備、醫藥、化工、食品等其他加工工藝需要熱能的設備，其應用場合廣泛。

本發明提高了熱管傳熱速率，解決了大型設備的熱管傳熱平衡的設計和製造難題，是新型的汽室型熱管傳熱機構，具有創造性、新穎性和更好的實用性。

附圖說明：

圖1是本發明的結構圖：

圖中：1.設備筒體；2.熱管放熱端外壁；3.熱管放熱腔；4.汽室外壁；

5.汽室；6.蒸汽上升管；7.供熱介質出口；8.熱管吸熱端；

9.工質；10.供熱介質進口；11.連通管；12.供熱介質；13.供熱箱體；

14.導流板；15.絕熱層；16.通汽孔。

具體實施方式：

下面結合附圖1和典型實施案例對本發明作進一步說明。

在圖1中，本發明包括設備筒體1、設備筒體外壁的熱管放熱腔3、設備筒體下部的熱管吸熱端8，所述熱管吸熱端8由管狀熱管和上方的蒸汽上升管6以及下方的連通管11組成，所述熱管吸熱端8置於供熱箱體13內的供熱介質12中，所述管狀熱管中內置工質9；所述熱管放熱腔3為熱管放熱端8外壁與設備筒體1外壁形成的腔室；其特徵在於，熱管吸熱端8與熱管放熱腔3之間設置有汽室5，並通過設備筒體1外壁上的多個通汽孔16相通，所述管狀熱管通過蒸汽上升管6與汽室5相通。

所述汽室5下部與供熱箱體13連接，汽室外壁與設備筒體1下部外壁之間形成汽室空腔，此空腔通過多個通汽孔16相通。

所述熱管放熱端外壁2外還設置有絕熱層15。

所述供熱箱體13的一側，下端設置有供熱介質進口10，上端設置有供熱介質出口7。

本發明的加熱源由供熱箱體13、供熱介質12、供熱介質進口10、供熱介質出口7和導流板14組成。