專利名稱：用于分離式熱管的冷凝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凝器，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于分離式熱管的冷凝器。
背景技術(shù)：
目前，已有的分離式熱管的冷凝器結(jié)構(gòu)不外乎有兩種(1)并聯(lián)豎直冷凝管冷凝器。并聯(lián)的豎直冷凝管并聯(lián)于蒸汽集箱和液體集箱之間，形成冷凝器。例如在文獻(xiàn)[1]V.Dube，Effect of Non Condensable Gases on ThePerformance of Loop Thermosyphon Heat Exchangers，D6，12thInt.Heat Pipe Conference，Moscow，May 19-24，2002，Preprint Vol.2；文獻(xiàn)[2]莊駿，張紅，熱管技術(shù)及其工程應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2000.6，189-190；文獻(xiàn)[3]靳明聰，陳遠(yuǎn)國(guó)，熱管及熱管換熱器，重慶大學(xué)出版社，1986.8，179-185。對(duì)于這種豎直結(jié)構(gòu)的冷凝器，其蒸汽集箱位于冷凝器的上部，而液體集箱位于冷凝器的下部，蒸汽從冷凝器的上方進(jìn)入蒸汽集箱，然后進(jìn)入冷凝管的上端，然后通過整個(gè)冷凝管凝結(jié)為液體向下流入液體集箱。在這個(gè)過程中，蒸汽在冷凝管中凝結(jié)成液體后，一般只在冷凝管上端的蒸汽進(jìn)口附近形成液膜較薄的區(qū)域，這部分區(qū)域的熱阻較?。欢诶淠芰硗獾妮^長(zhǎng)部分，液膜較厚，熱阻較大，這就使整個(gè)凝結(jié)管中平均熱阻較大。另外，這種結(jié)構(gòu)的每根冷凝管不能實(shí)現(xiàn)多蛇形管程布置，每根冷凝管只能是豎直布置，這樣的結(jié)構(gòu)不容易實(shí)現(xiàn)靈活、緊湊的目的。
(2)串聯(lián)冷凝器。這種冷凝器沿蒸汽流動(dòng)方向，其內(nèi)的冷凝管路均為串聯(lián)，例如專利號(hào)為ZL99100310.1的“采用環(huán)流式熱管傳導(dǎo)散熱的溫差電致冷器”和專利號(hào)為ZL98101096.2的“采用熱管傳導(dǎo)散熱的溫差電致冷器”中的分離式熱管的冷凝器。在串聯(lián)冷凝器中，由于整個(gè)流通截面非常小，相同的質(zhì)量流率下，蒸汽的容積流率較大，使流動(dòng)阻力較大，不利于工質(zhì)的順暢流動(dòng)和換熱；另外，大部分冷凝管中的凝結(jié)液會(huì)出現(xiàn)倒流，進(jìn)入蒸發(fā)管，這會(huì)惡化流動(dòng)和傳熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的并聯(lián)豎直冷凝管冷凝器和串聯(lián)冷凝器的缺點(diǎn)和不足，從而提供一種用于分離式熱管的冷凝器。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于分離式熱管的冷凝器，包括蒸汽集箱1和液體集箱2，以及并聯(lián)在蒸汽集箱和液體集箱之間的多根冷凝管3；所述的蒸汽集箱1和液體集箱2基本上是沿豎直方向延伸；蒸汽集箱1的一端設(shè)有蒸汽入口4，液體集箱2的下端設(shè)有液體出口5；冷凝管3基本上是橫向并聯(lián)布置；冷凝管3的一端為進(jìn)氣端6，該進(jìn)氣端6與蒸汽集箱1相連通，冷凝管3的另一端為出液端7，該出液端7與液體集箱2相連通；冷凝管3的形狀構(gòu)造成可防止冷凝管3內(nèi)的液體向蒸汽集箱1倒流。
為了防止冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)向蒸汽集箱1倒流，從所述冷凝管3的進(jìn)氣端6延伸出來的冷凝管前端部分11向下傾斜，所述冷凝管前端部分11與水平方向的夾角α的范圍為0＜α≤π/2弧度。
為了防止冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)向蒸汽集箱1倒流，所述冷凝管3的進(jìn)氣端6設(shè)有一擋板10，所述擋板10位于進(jìn)氣端6的下部。
所述冷凝管3包括用于降低出液端7高度的拐角部分12。
所述冷凝管3基本上是橫向延伸，蒸汽集箱1和液體集箱2分別設(shè)置在冷凝管3的兩側(cè)。
所述冷凝管3基本上是呈U形，其U形開口朝向水平方向；蒸汽集箱1和液體集箱2都布置在U形冷凝管3的開口一側(cè)。所述的U形冷凝管3的彎曲部分13基本上位于整根冷凝管3的中部。
所述蒸汽入口4位于蒸汽集箱1的下端。
所述的冷凝管3上布置有翅片14。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)并聯(lián)冷凝器的管路結(jié)構(gòu)采用橫向布置，與豎直冷凝管相比，每根冷凝管中的凝結(jié)換熱條件得到改善一方面每根冷凝管內(nèi)的流量會(huì)降低到冷凝管數(shù)量的倒數(shù)倍，相應(yīng)的蒸汽流速也隨著降低，這樣流入每根冷凝管中的蒸汽可以有充分的時(shí)間和空間凝結(jié)；另一方面，在重力的作用下，每根橫向管中的上部為薄液膜區(qū)，與豎直冷凝管相比，薄液膜區(qū)的面積范圍擴(kuò)大很多，相應(yīng)地，下部厚液膜的范圍縮小很多，于是平均換熱熱阻降低很多；(2)各并聯(lián)冷凝管中蒸汽凝結(jié)的熱阻可以都比較小，克服了串聯(lián)冷凝管中只有在上端蒸汽進(jìn)口處的冷凝管的冷凝熱阻較小，沿著串聯(lián)冷凝管，凝結(jié)液不斷增多，凝結(jié)熱阻不斷增大、沿串聯(lián)冷凝管換熱性能越來越差的缺點(diǎn)；3)蒸汽可以沿蒸汽管路從下向上進(jìn)入蒸汽集箱，再分配進(jìn)入各冷凝管，減小了多數(shù)情況下串聯(lián)冷凝管中蒸汽必須從上部進(jìn)入，使管路布置不緊湊的缺點(diǎn)；(4)可以使冷凝管外更容易布置擴(kuò)展換熱面，例如翅片等；(5)可防止冷凝管中液體工質(zhì)的倒流。


圖1是本發(fā)明的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是使用一部分傾斜的冷凝管來防止倒流的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是冷凝管整體傾斜的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(a)是圖1中冷凝管與蒸汽集箱的接口處的正視剖面圖；圖4(b)是圖2(a)沿A-A線提取的剖面圖；圖4(c)是圖2(a)沿B-B線提取的剖面圖；圖5是具有拐角的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是具有U形冷凝管的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是另一個(gè)具有U形冷凝管的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是與圖7的冷凝器結(jié)構(gòu)相似的一種優(yōu)選冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖面說明蒸汽集箱1液體集箱2冷凝管3 蒸汽入口4 液體出口5進(jìn)氣端6 出液端7 蒸汽工質(zhì)8液體工質(zhì)9 擋板10冷凝管前端部分11 拐角部分12 彎曲部分13 翅片1具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示的冷凝器，包括豎直放置的蒸汽集箱1和液體集箱2。多根冷凝管3以并聯(lián)的方式連接在蒸汽集箱1和液體集箱2之間，冷凝管3基本上是橫向布置的。蒸汽集箱1的一端設(shè)有蒸汽入口4，用于接收由蒸發(fā)器(圖中未示出)輸送來的蒸汽工質(zhì)8，蒸汽入口4的位置可根據(jù)冷凝器與蒸發(fā)器的位置關(guān)系而設(shè)于蒸汽集箱1的上端或者下端。液體集箱2的下端設(shè)有液體出口5，用于向蒸發(fā)器輸送冷凝后的液體工質(zhì)9。冷凝管3的一端為進(jìn)氣端6，與蒸汽集箱1相連通；冷凝管3的另一端為出液端7，與液體集箱2相連通。
從蒸發(fā)器來的蒸汽工質(zhì)8通過蒸汽入口4進(jìn)入蒸汽集箱1，再由蒸汽集箱1將蒸汽工質(zhì)8分配給冷凝管3，蒸汽工質(zhì)8從進(jìn)氣端6流入冷凝管3，在流動(dòng)過程中與冷凝管3換熱并冷凝為液體，冷凝后的液體工質(zhì)9從出液端7進(jìn)入液體集箱2，最后從液體集箱2的液體出口5流出并再次進(jìn)入蒸發(fā)器，從而完成一個(gè)換熱循環(huán)過程。
從圖1中還可以看出，蒸汽入口4位于蒸汽集箱1的下端時(shí)有著特別的優(yōu)點(diǎn)。蒸汽工質(zhì)8從冷凝器的下部進(jìn)入，而液體工質(zhì)9也同樣從冷凝器的下部流出，這樣當(dāng)冷凝器與蒸發(fā)器連接時(shí)，連接管路可以相對(duì)緊湊地布置。而在現(xiàn)有技術(shù)中，多數(shù)情況下連接管路必須與位于冷凝器上部的蒸汽集箱連通，從而使得管路的布置不夠緊湊。
為了防止冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)向蒸汽集箱1倒流，保證冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)從進(jìn)氣端6到出液端7正向流動(dòng)。一種可選擇的方法是使得靠近進(jìn)氣端6處的冷凝管前端部分11向下傾斜，如圖2所示，從進(jìn)氣端6延伸出來的一部分冷凝管向下傾斜，該傾斜部分被稱為冷凝管前端部分11，冷凝管前端部分11與水平方向的夾角α在大于0弧度小于等于π/2弧度之間取值。冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)被冷凝管前端部分11阻擋，在重力的作用下流向液體集箱2，從而防止了液體倒流。雖然在圖2中，冷凝管前端部分11只是冷凝管3的一部分，但是在不超出本發(fā)明范圍的情況下，冷凝管前端部分11的長(zhǎng)度是可以根據(jù)應(yīng)用而變化的，例如在圖3中，冷凝管前端部分11也就是整根冷凝管3，冷凝管3整體向下傾斜。
另一種優(yōu)選的防止倒流的方法是在冷凝管3的進(jìn)氣端6設(shè)一擋板10。在圖4(a)、圖4(b)和圖4(c)中，可以清楚地看出擋板10的結(jié)構(gòu)。擋板10位于進(jìn)氣端6的下部，進(jìn)氣端6的上部與蒸汽集箱1保持連通。蒸汽集箱1中的蒸汽工質(zhì)10從進(jìn)氣端6的上部進(jìn)入冷凝管3，而冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)9被擋板10阻擋，從而防止其倒流回到蒸汽集箱1。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，冷凝管3包括一個(gè)用于降低出液端7高度的拐角部分12，如圖5所示。通過拐角部分12，使得同一根冷凝管3的出液端7低于其進(jìn)氣端6，進(jìn)一步保證了冷凝管3內(nèi)的液體工質(zhì)從進(jìn)氣端6到出液端7的正向流動(dòng)。在圖5中，拐角部分12兩側(cè)的冷凝管水平延伸，其進(jìn)氣端6設(shè)有如圖4所示的防倒流擋板10。
在圖1、圖2、圖3和圖5這四個(gè)冷凝器的實(shí)施例中，冷凝管3基本上是橫向延伸，而蒸汽集箱1和液體集箱2分別設(shè)置在冷凝管3的兩側(cè)。
如圖6和圖7所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，冷凝管3基本上是呈U形，其U形開口朝向水平方向，蒸汽集箱1和液體集箱2都布置在冷凝管3的開口的那一側(cè)。其中，圖6基本上是圖3所示的冷凝器橫向?qū)φ酆蟮男螤睿鴪D7基本上是圖5所示的冷凝器橫向?qū)φ酆蟮男螤?，U形冷凝管3的彎曲部分13基本上位于整根冷凝管3的中部。由于圖5的拐角部分12也基本上位于冷凝管3的中部，所以圖7中的彎曲部分13基本上是對(duì)應(yīng)著圖5的拐角部分12。采用U形冷凝管3的冷凝器占有空間小，使得其結(jié)構(gòu)更加緊湊。
圖8更詳細(xì)地示出了一個(gè)依照本發(fā)明原理的冷凝器，該冷凝器的結(jié)構(gòu)與圖7基本相似。圖8分為三部分，中間一部分是該冷凝器的正視圖，左邊一部分是該冷凝器的右視圖，右邊一部分是該冷凝器的左視圖。多根U形冷凝管3橫向且以并聯(lián)的方式連接在蒸汽集箱1和液體集箱2之間，冷凝管3通過彎曲部分13來形成這樣的U形。蒸汽集箱1和液體集箱2豎直放置，且設(shè)置在冷凝管3的U形開口的同一側(cè)。蒸汽集箱1的下端設(shè)有蒸汽入口4，用于接收由蒸發(fā)器(圖中未示出)輸送來的蒸汽工質(zhì)8。液體集箱2的下端設(shè)有液體出口5，用于向蒸發(fā)器輸送冷凝后的液體工質(zhì)9。冷凝管3的一端為進(jìn)氣端6，與蒸汽集箱1相連通，且該進(jìn)氣端6設(shè)如圖4所示的擋板10；冷凝管3的另一端為出液端7，與液體集箱2相連通。冷凝管3上面布置有用于擴(kuò)展換熱面的翅片14。
在說明書附圖中給出的各種不同結(jié)構(gòu)的冷凝器示意圖中，為了更加清楚地表明本發(fā)明的冷凝器結(jié)構(gòu)，圖中僅僅畫出了少量的冷凝管。但這并不是要去限制本發(fā)明的冷凝器中冷凝管的個(gè)數(shù)，在不超出本發(fā)明范圍的情況下，冷凝管的數(shù)量可以在實(shí)際應(yīng)用中加以變化。
權(quán)利要求
1.一種用于分離式熱管的冷凝器，包括蒸汽集箱(1)和液體集箱(2)，以及并聯(lián)在蒸汽集箱和液體集箱之間的多根冷凝管(3)；其特征在于，所述的蒸汽集箱(1)和液體集箱(2)基本上是沿豎直方向延伸；蒸汽集箱(1)的一端設(shè)有蒸汽入口(4)，液體集箱(2)的下端設(shè)有液體出口(5)；冷凝管(3)基本上是橫向并聯(lián)布置；冷凝管(3)的一端為進(jìn)氣端(6)，該進(jìn)氣端(6)與蒸汽集箱(1)相連通，冷凝管(3)的另一端為出液端(7)，該出液端(7)與液體集箱(2)相連通；冷凝管(3)的形狀構(gòu)造成可防止冷凝管(3)內(nèi)的液體向蒸汽集箱(1)倒流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，從所述冷凝管(3)的進(jìn)氣端(6)延伸出來的冷凝管前端部分(11)向下傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述冷凝管前端部分(11)與水平方向的夾角α的范圍為0＜α≤π/2弧度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述冷凝管(3)的進(jìn)氣端(6)設(shè)有一擋板(10)，所述擋板(10)位于進(jìn)氣端(6)的下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述冷凝管(3)包括用于降低出液端(7)高度的拐角部分(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任一項(xiàng)所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述冷凝管(3)基本上是橫向延伸，蒸汽集箱(1)和液體集箱(2)分別設(shè)置在冷凝管(3)的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任一項(xiàng)所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述冷凝管(3)基本上是呈U形，其U形開口朝向水平方向；蒸汽集箱(1)和液體集箱(2)都布置在U形冷凝管(3)的開口一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述的U形冷凝管(3)的彎曲部分(13)基本上位于整根冷凝管(3)的中部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述蒸汽入口(4)位于蒸汽集箱(1)的下端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離式熱管的冷凝器，其特征在于，所述的冷凝管(3)上布置有翅片(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于分離式熱管的冷凝器，包括沿豎直方向延伸的蒸汽集箱和液體集箱，蒸汽集箱的一端設(shè)有蒸汽入口，液體集箱的下端設(shè)有液體出口。多根冷凝管基本上是橫向并聯(lián)布置在蒸汽集箱和液體集箱之間。冷凝管的一端為進(jìn)氣端，該進(jìn)氣端與蒸汽集箱相連通，冷凝管的另一端為出液端，該出液端與液體集箱相連通；冷凝管通過一個(gè)傾斜的前端部分或者設(shè)于進(jìn)氣端的擋板來防止冷凝管內(nèi)的液體向蒸汽集箱倒流。冷凝管還可以基本上是呈U形，其U形開口朝向水平方向，蒸汽集箱和液體集箱都布置在U形冷凝管的開口一側(cè)。本發(fā)明的用于分離式熱管的冷凝器平均換熱熱阻低，可以防止冷凝管中液體工質(zhì)的倒流，自身結(jié)構(gòu)緊湊而且使得熱管的管路布置更加緊湊。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1553127SQ0313834
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者曲偉, 曲 偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所