1.本發(fā)明涉及熱管換熱器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分離式熱管換熱器。

背景技術(shù)：

2.換熱器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱(chēng)熱交換器。換熱器在化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，其在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器﹑蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用廣泛。分離式熱管換熱器是由熱管換熱器演變的一種新型換熱設(shè)備，可分別設(shè)置在熱風(fēng)爐的煙道、煤氣管道和助燃空氣管道上。

3.目前，分離式熱管換熱器的冷凝端與蒸發(fā)端是兩個(gè)獨(dú)立的部件，分別是冷凝器與蒸發(fā)器，冷凝器和蒸發(fā)器通過(guò)管道連接，工作介質(zhì)通過(guò)管道在冷凝器與蒸發(fā)器之間循環(huán)，依靠?jī)?nèi)部介質(zhì)的連續(xù)相變，完成熱量的連續(xù)轉(zhuǎn)移，工作介質(zhì)在冷凝器與蒸發(fā)器中的量，影響熱管的傳熱效率與運(yùn)行穩(wěn)定性。

4.在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題：一是當(dāng)液態(tài)介質(zhì)過(guò)少時(shí)，導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)的液態(tài)介質(zhì)不足，汽化吸熱效率不高；當(dāng)液態(tài)介質(zhì)過(guò)多時(shí)，導(dǎo)致冷凝器內(nèi)的液態(tài)介質(zhì)占比較多，冷凝器內(nèi)汽態(tài)工作介質(zhì)的液化效率降低，冷凝器的散熱效率不高；二是工作介質(zhì)量需要精確控制才能保證熱管的最佳工作性能，但由于工況的不穩(wěn)定，導(dǎo)致在冷凝器或蒸發(fā)器內(nèi)氣液兩相介質(zhì)的分配發(fā)生變化，氣液分配不是最佳狀態(tài)而影響熱管的穩(wěn)定換熱性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種分離式熱管換熱器，該發(fā)明既能調(diào)整換熱器內(nèi)液態(tài)介質(zhì)整體的含量，又可主動(dòng)調(diào)整氣液兩相介質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)的分配，有效提高了熱管換熱的穩(wěn)定性。

6.本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為：分離式熱管換熱器，包括蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器的出口通過(guò)上升管連接冷凝器的入口，冷凝器的出口通過(guò)下降管連接蒸發(fā)器的入口，還包括蒸汽儲(chǔ)罐和儲(chǔ)液箱，所述蒸汽儲(chǔ)罐的進(jìn)、出口分別通過(guò)第一閥門(mén)、第二閥門(mén)與上升管連接，所述儲(chǔ)液箱的進(jìn)、出口分別通過(guò)第三閥門(mén)、第四閥門(mén)與下降管連接。

7.作為優(yōu)化，所述蒸汽儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)置有伸縮裝置和活塞，所述伸縮裝置的輸出端連接活塞，所述蒸汽儲(chǔ)罐的進(jìn)、出口處分別設(shè)置有第一單向閥和第二單向閥，所述第一單向閥流向蒸汽儲(chǔ)罐，第二單向閥流出蒸汽儲(chǔ)罐。

8.作為優(yōu)化，所述伸縮裝置為電缸、氣缸和液壓缸中的任意一種。

9.作為優(yōu)化，所述蒸汽儲(chǔ)罐上設(shè)置有保溫層。

10.作為優(yōu)化，所述儲(chǔ)液箱上設(shè)置有水泵，所述水泵的輸入端與第二閥門(mén)連接。

11.作為優(yōu)化，所述儲(chǔ)液箱上還設(shè)置有補(bǔ)液口。

12.作為優(yōu)化，所述第一閥門(mén)為壓力調(diào)節(jié)閥，第二閥門(mén)和第四閥門(mén)為電磁閥，第三閥門(mén)是三通電磁閥。

13.作為優(yōu)化，所述上升管上還設(shè)置有溫度計(jì)和壓力計(jì)，所述下降管上設(shè)置有液位計(jì)，所述液位計(jì)的高度與蒸發(fā)器的高度相等。

14.作為優(yōu)化，所述分離式熱管換熱器還包括控制裝置，所述控制裝置的輸入端分別與溫度計(jì)、壓力計(jì)和液位計(jì)連接，輸出端分別與伸縮裝置、水泵、第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)和第四閥門(mén)連接。

15.發(fā)明內(nèi)容中提供的效果僅僅是實(shí)施例的效果，而不是發(fā)明所有的全部效果，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

16.通過(guò)設(shè)置蒸汽儲(chǔ)罐，可以吸收多余高溫汽態(tài)介質(zhì)，平衡管路內(nèi)部氣壓，可以釋放高溫汽態(tài)介質(zhì)，補(bǔ)充至冷凝器，使冷凝器保持較高的液化散熱效率；通過(guò)設(shè)置儲(chǔ)液箱，可以吸收多余液態(tài)介質(zhì)，防止蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)介質(zhì)過(guò)多，可以釋放液態(tài)介質(zhì)，防止蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)介質(zhì)過(guò)少，影響汽化吸熱效率；通過(guò)設(shè)置第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)和第四閥門(mén)，將蒸汽儲(chǔ)罐和儲(chǔ)液箱接入介質(zhì)循環(huán)管道，形成多種介質(zhì)循環(huán)管路，將兩相介質(zhì)均衡分配到蒸發(fā)器和冷凝器中，保持較高的換熱效率；該發(fā)明既能調(diào)整換熱器內(nèi)液態(tài)介質(zhì)整體的含量，又可主動(dòng)調(diào)整氣液兩相介質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)的分配，有效提高了熱管換熱的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

17.圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的整體裝置示意圖。

18.圖中1.蒸發(fā)器，2.冷凝器，3.上升管，4.下降管，5.蒸汽儲(chǔ)罐，5?1.伸縮裝置，5?2.活塞，5?3.第一單向閥，5?4.第二單向閥，6.儲(chǔ)液箱，6?1.水泵，6?2.補(bǔ)液口，7.第一閥門(mén)，8.第二閥門(mén)，9.第三閥門(mén)，10.第四閥門(mén)，11.溫度計(jì)，12.壓力計(jì)，13.液位計(jì)。

具體實(shí)施方式

19.為了能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。下文的公開(kāi)提供了實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

20.圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖所示，分離式熱管換熱器，包括蒸發(fā)器1和冷凝器2，所述蒸發(fā)器1的出口通過(guò)上升管3連接冷凝器2的入口，冷凝器2的出口通過(guò)下降管4連接蒸發(fā)器1的入口，還包括蒸汽儲(chǔ)罐5和儲(chǔ)液箱6，所述蒸汽儲(chǔ)罐5的進(jìn)、出口分別通過(guò)第一閥門(mén)7、第二閥門(mén)8與上升管3連接，所述儲(chǔ)液箱6的進(jìn)、出口分別通過(guò)第三閥門(mén)9、第四閥門(mén)10與下

降管4連接。

21.通過(guò)設(shè)置蒸汽儲(chǔ)罐5，可以吸收多余高溫汽態(tài)介質(zhì)，平衡管路內(nèi)部氣壓，可以釋放高溫汽態(tài)介質(zhì)，補(bǔ)充至冷凝器2，使冷凝器2保持較高的液化散熱效率；通過(guò)設(shè)置儲(chǔ)液箱6，可以吸收多余液態(tài)介質(zhì)，防止蒸發(fā)器1內(nèi)液態(tài)介質(zhì)過(guò)多，可以釋放液態(tài)介質(zhì)，防止蒸發(fā)器1內(nèi)液態(tài)介質(zhì)過(guò)少，影響汽化吸熱效率；通過(guò)設(shè)置第一閥門(mén)7、第二閥門(mén)8、第三閥門(mén)9和第四閥門(mén)10，將蒸汽儲(chǔ)罐5和儲(chǔ)液箱6接入介質(zhì)循環(huán)管道，形成多種介質(zhì)循環(huán)管路，將兩相介質(zhì)均衡分配到蒸發(fā)器1和冷凝器2中，保持較高的換熱效率。

22.所述蒸汽儲(chǔ)罐5內(nèi)部設(shè)置有伸縮裝置5?1和活塞5?2，所述伸縮裝置5?1的輸出端連接活塞5?2，所述蒸汽儲(chǔ)罐5的進(jìn)、出口處分別設(shè)置有第一單向閥5?3和第二單向閥5?4，所述第一單向閥5?3流向蒸汽儲(chǔ)罐5，第二單向閥5?4流出蒸汽儲(chǔ)罐5。通過(guò)設(shè)置伸縮裝置5?1和活塞5?2，能夠改變蒸汽儲(chǔ)罐5內(nèi)部容積，從而吸收或排出高溫汽態(tài)介質(zhì)；通過(guò)設(shè)置第一單向閥5?3和第二單向閥5?4，使高溫汽態(tài)介質(zhì)在蒸汽儲(chǔ)罐5內(nèi)只保持一種流動(dòng)方式，吸收時(shí)，高溫汽態(tài)介質(zhì)只進(jìn)不出，排出時(shí)，高溫汽態(tài)介質(zhì)只出不進(jìn)。

23.所述伸縮裝置5?1為電缸、氣缸和液壓缸中的任意一種。

24.所述蒸汽儲(chǔ)罐5上設(shè)置有保溫層。通過(guò)設(shè)置保溫層，可以防止高溫汽態(tài)介質(zhì)儲(chǔ)存在蒸汽儲(chǔ)罐5中時(shí)，流失熱量。

25.所述儲(chǔ)液箱6上設(shè)置有水泵6?1，所述水泵6?1的輸入端與第二閥門(mén)8連接。通過(guò)設(shè)置水泵6?1，可以將儲(chǔ)液箱6中的液態(tài)介質(zhì)輸送到下降管4中，補(bǔ)充冷凝器2內(nèi)液位高度。

26.所述儲(chǔ)液箱6上還設(shè)置有補(bǔ)液口6?2。通過(guò)設(shè)置補(bǔ)液口6?2，可以補(bǔ)充更換介質(zhì)。

27.所述第一閥門(mén)7為壓力調(diào)節(jié)閥，第二閥門(mén)8和第四閥門(mén)10為電磁閥，第三閥門(mén)9是三通電磁閥。通過(guò)設(shè)置第一閥門(mén)7為壓力調(diào)節(jié)閥，使上升管3內(nèi)高溫汽態(tài)介質(zhì)正常流向冷凝器2，多余高溫汽態(tài)介質(zhì)流向蒸汽儲(chǔ)罐5，均衡上升管3內(nèi)氣壓和介質(zhì)；通過(guò)設(shè)置第二閥門(mén)8和第四閥門(mén)10為電磁閥，可以作為蒸汽儲(chǔ)罐5和儲(chǔ)液箱6出口的安全閥；通過(guò)設(shè)置第三閥門(mén)9是三通電磁閥，可以改變從冷凝器2中流出的液態(tài)介質(zhì)流向。

28.所述上升管3上還設(shè)置有溫度計(jì)9和壓力計(jì)10，所述下降管4上設(shè)置有液位計(jì)11，所述液位計(jì)11的高度與蒸發(fā)器1的高度相等。通過(guò)設(shè)置溫度計(jì)9和壓力計(jì)10，可以監(jiān)測(cè)上升管3內(nèi)部的溫度和壓強(qiáng)；通過(guò)設(shè)置液位計(jì)11，可以監(jiān)測(cè)蒸發(fā)器1內(nèi)的液位高度。

29.所述分離式熱管換熱器還包括控制裝置，所述控制裝置的輸入端分別與溫度計(jì)9、壓力計(jì)10和液位計(jì)11連接，輸出端分別與伸縮裝置5?1、水泵6?1、第一閥門(mén)7、第二閥門(mén)8、第三閥門(mén)9和第四閥門(mén)10連接。

30.使用時(shí)，通過(guò)補(bǔ)液口6?2添加介質(zhì)，儲(chǔ)液箱6添加完液態(tài)介質(zhì)后，關(guān)閉補(bǔ)液口6?2，控制裝置打開(kāi)第四閥門(mén)10和水泵6?1，水泵6?1將儲(chǔ)液箱6內(nèi)液態(tài)介質(zhì)送至下降管4，最終進(jìn)入蒸發(fā)器1，當(dāng)液位計(jì)11測(cè)得蒸發(fā)器1內(nèi)的液位達(dá)標(biāo)后，關(guān)閉第四閥門(mén)10和水泵6?1，便可以進(jìn)行換熱了。

31.正常換熱時(shí)，液態(tài)介質(zhì)在蒸發(fā)器1內(nèi)受熱氣化，高溫汽態(tài)介質(zhì)通過(guò)上升管3進(jìn)入冷凝器2，在冷凝器2中散熱冷凝變成液態(tài)介質(zhì)，然后通過(guò)下降管4回到蒸發(fā)器1中重新吸熱氣化，完成循環(huán)。

32.當(dāng)換熱器工況不穩(wěn)定，蒸發(fā)器1蒸發(fā)較快或冷凝器2冷凝較慢時(shí)，上升管3內(nèi)高溫氣態(tài)介質(zhì)相對(duì)含量升高，下降管4內(nèi)液態(tài)介質(zhì)相對(duì)含量降低，溫度計(jì)11和壓力計(jì)12監(jiān)測(cè)到上升

管3內(nèi)的溫度和氣壓升高，將信息持續(xù)傳輸?shù)娇刂蒲b置，控制裝置動(dòng)態(tài)控制第一閥門(mén)7和伸縮裝置5?1的狀態(tài)，第一閥門(mén)7調(diào)節(jié)上升管3內(nèi)高溫汽態(tài)介質(zhì)流向，伸縮裝置5?1移動(dòng)活塞5?2改變蒸汽儲(chǔ)罐5容積，多余高溫汽態(tài)介質(zhì)通過(guò)第一單向閥5?3進(jìn)入蒸汽儲(chǔ)罐5暫時(shí)儲(chǔ)存，維持上升管3內(nèi)溫度和壓強(qiáng)正常，正常含量的高溫汽態(tài)介質(zhì)沿上升管3進(jìn)入冷凝器2進(jìn)行冷凝，同時(shí)控制裝置接收來(lái)自液位計(jì)13的液位信息，啟動(dòng)水泵6?1，打開(kāi)第四閥門(mén)10，將儲(chǔ)液箱6內(nèi)的液態(tài)介質(zhì)補(bǔ)充到蒸發(fā)器1中，維持蒸發(fā)器1內(nèi)液態(tài)介質(zhì)含量穩(wěn)定；當(dāng)蒸發(fā)器1蒸發(fā)較慢或冷凝器2冷凝較快時(shí)，上升管3內(nèi)汽態(tài)介質(zhì)相對(duì)含量較少，下降管4內(nèi)液態(tài)介質(zhì)相對(duì)含量較高，此時(shí)控制裝置打開(kāi)第二閥門(mén)8，然后啟動(dòng)伸縮裝置5?1，蒸汽儲(chǔ)罐5釋放儲(chǔ)存的高溫汽態(tài)介質(zhì)，高溫汽態(tài)介質(zhì)穿過(guò)第二單向閥5?4補(bǔ)充進(jìn)上升管3從而進(jìn)入冷凝器2中，維持冷凝器2正常工作，同時(shí)控制裝置控制第三閥門(mén)9動(dòng)態(tài)改變流向，將冷凝器2產(chǎn)生的液態(tài)介質(zhì)分別送至蒸發(fā)器1和儲(chǔ)液箱6中，始終維持蒸發(fā)器1的液位穩(wěn)定，維持狀體循環(huán)管路內(nèi)制冷介質(zhì)的含量穩(wěn)定；在控制裝置的動(dòng)態(tài)控制下，蒸汽儲(chǔ)罐5吸收或釋放高溫氣態(tài)介質(zhì)，儲(chǔ)液箱6吸收或釋放液態(tài)介質(zhì)，保持換熱器內(nèi)制冷介質(zhì)的整體含量，保持蒸發(fā)器1和冷凝器2內(nèi)氣液兩相介質(zhì)的含量穩(wěn)定，從而保證熱管換熱的穩(wěn)定性。

33.上述雖然結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。技術(shù)特征：

1.分離式熱管換熱器，包括蒸發(fā)器(1)和冷凝器(2)，所述蒸發(fā)器(1)的出口通過(guò)上升管(3)連接冷凝器(2)的入口，冷凝器(2)的出口通過(guò)下降管(4)連接蒸發(fā)器(1)的入口，其特征是：還包括蒸汽儲(chǔ)罐(5)和儲(chǔ)液箱(6)，所述蒸汽儲(chǔ)罐(5)的進(jìn)、出口分別通過(guò)第一閥門(mén)(7)、第二閥門(mén)(8)與上升管(3)連接，所述儲(chǔ)液箱(6)的進(jìn)、出口分別通過(guò)第三閥門(mén)(9)、第四閥門(mén)(10)與下降管(4)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述蒸汽儲(chǔ)罐(5)內(nèi)部設(shè)置有伸縮裝置(5?1)和活塞(5?2)，所述伸縮裝置(5?1)的輸出端連接活塞(5?2)，所述蒸汽儲(chǔ)罐(5)的進(jìn)、出口處分別設(shè)置有第一單向閥(5?3)和第二單向閥(5?4)，所述第一單向閥(5?3)流向蒸汽儲(chǔ)罐(5)，第二單向閥(5?4)流出蒸汽儲(chǔ)罐(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述伸縮裝置(5?1)為電缸、氣缸和液壓缸中的任意一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述蒸汽儲(chǔ)罐(5)上設(shè)置有保溫層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述儲(chǔ)液箱(6)上設(shè)置有水泵(6?1)，所述水泵(6?1)的輸入端與第二閥門(mén)(8)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述儲(chǔ)液箱(6)上還設(shè)置有補(bǔ)液口(6?2)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述第一閥門(mén)(7)為壓力調(diào)節(jié)閥，第二閥門(mén)(8)和第四閥門(mén)(10)為電磁閥，第三閥門(mén)(9)是三通電磁閥。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述上升管(3)上還設(shè)置有溫度計(jì)(11)和壓力計(jì)(12)，所述下降管(4)上設(shè)置有液位計(jì)(13)，所述液位計(jì)(13)的高度與蒸發(fā)器(1)的高度相等。9.根據(jù)權(quán)利要求1～8所述的分離式熱管換熱器，其特征是：所述分離式熱管換熱器還包括控制裝置，所述控制裝置的輸入端分別與溫度計(jì)(11)、壓力計(jì)(12)和液位計(jì)(13)連接，輸出端分別與伸縮裝置(5?1)、水泵(6?1)、第一閥門(mén)(7)、第二閥門(mén)(8)、第三閥門(mén)(9)和第四閥門(mén)(10)連接。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種分離式熱管換熱器，包括蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器的出口通過(guò)上升管連接冷凝器的入口，冷凝器的出口通過(guò)下降管連接蒸發(fā)器的入口，還包括蒸汽儲(chǔ)罐和儲(chǔ)液箱，所述蒸汽儲(chǔ)罐的進(jìn)、出口分別通過(guò)第一閥門(mén)、第二閥門(mén)與上升管連接，所述儲(chǔ)液箱的進(jìn)、出口分別通過(guò)第三閥門(mén)、第四閥門(mén)與下降管連接。本發(fā)明既能調(diào)整換熱器內(nèi)液態(tài)介質(zhì)整體的含量，又可主動(dòng)調(diào)整氣液兩相介質(zhì)在冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)的分配，有效提高了熱管換熱的穩(wěn)定性。有效提高了熱管換熱的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：郭鵬 孫飛飛 董文龍 孟剛

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東博宇重工科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.08

技術(shù)公布日：2021/12/7