熱管換熱器具有換熱效率高、溫度均勻、可在小溫差條件下?lián)Q熱等特點(diǎn)，在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。常見的熱管換熱器中，用一層隔板將散熱介質(zhì)和集熱介質(zhì)隔離，在隔板上安裝適當(dāng)數(shù)量的熱管，將熱管的一端置于散熱介質(zhì)中，以吸收熱量，將另一端置于集熱介質(zhì)中，以釋放熱量，散熱介質(zhì)和集熱介質(zhì)均在熱管外部流動(dòng)。

這種熱管換熱器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難，使用壽命較短。發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種熱管換熱器和換熱方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。

本發(fā)明提供了一種熱管換熱器，包括

熱管殼體，其包括單一的內(nèi)空間，傳熱介質(zhì)填充在所述內(nèi)空間下部分；

至少一個(gè)散熱器，其內(nèi)填充有散熱介質(zhì)，所述散熱器位于所述內(nèi)空間下部分，并被所述傳熱介質(zhì)完全浸沒；

至少一個(gè)集熱器，其內(nèi)填充有集熱介質(zhì)，所述集熱器位于所述內(nèi)空間上部分，所述集熱器位于所述傳熱介質(zhì)液面上方；

保溫層，其包裹在所述熱管殼體外壁上；

排氣充液口，其設(shè)置在所述熱管殼體的頂部或側(cè)壁上部，通過(guò)所述排氣充液口向所述熱管殼體內(nèi)注入所述傳熱介質(zhì)，并排出所述熱管殼體中的氣體。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述的熱管換熱器進(jìn)一步包括

防爆安全閥，其安裝在所述熱管殼體的頂部或側(cè)壁上部，所述防爆安全閥在檢測(cè)到所述熱管殼體內(nèi)部的氣壓到達(dá)一定值時(shí)打開；和/或

再生排氣閥，其安裝在所述排氣充液口處，通過(guò)所述再生排氣閥向所述熱管殼體內(nèi)注入或補(bǔ)充所述傳熱介質(zhì)，并排出所述熱管殼體中的氣體，其中，氣體包括不凝結(jié)氣體。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述再生排氣閥包括全金屬結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述熱管殼體的形狀包括圓筒盒狀或方形盒狀; 和/或，所述集熱器和/或所述散熱器包括纏繞成螺旋狀的管道；和/或，所述集熱器和/ 或所述散熱器包括繞成連續(xù)波浪形的管道；和/或，所述集熱器和/或所述散熱器包括并聯(lián)的多根管道。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，在所述散熱器的管道外和/或所述集熱器的管道外安裝翼片；和/或，所述散熱器的管道和/或所述集熱器的管道為扁形管。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述的熱管換熱器進(jìn)一步包括以下中的至少一種

壓力傳感器，其連接到所述熱管殼體內(nèi)部，通過(guò)所述壓力傳感器檢測(cè)所述熱管殼體內(nèi)部的氣壓值；

溫度傳感器，其用于檢測(cè)以下中的至少一種的溫度所述傳熱介質(zhì)、所述散熱介質(zhì)、所述集熱介質(zhì)、所述散熱器、所述集熱器；

至少一個(gè)控制閥門，其安裝在所述散熱器和/或所述集熱器上，以控制安裝有所述控制閥門的所述散熱器中的散熱介質(zhì)和/或所述集熱器中的集熱介質(zhì)的流量。

本發(fā)明還提供了應(yīng)用前述熱管換熱器的一種換熱方法，包括以下步驟

傳熱介質(zhì)吸收散熱介質(zhì)的熱量，并汽化、沸騰，變成蒸汽；

蒸汽狀態(tài)的傳熱介質(zhì)從熱管殼體內(nèi)部下方對(duì)流到所述熱管殼體內(nèi)部上方，將熱量傳遞給集熱介質(zhì)，然后冷凝成液態(tài)；

液態(tài)的傳熱介質(zhì)在重力作用下從所述熱管殼體內(nèi)部上方回流到所述熱管殼體內(nèi)部下方；

其中，傳熱介質(zhì)的汽化、沸騰、對(duì)流、冷凝和回流在熱管殼體的內(nèi)空間中完成。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，根據(jù)以下中的至少一種控制所述散熱介質(zhì)和/ 或所述集熱介質(zhì)的流量以控制熱管換熱器的換熱量

所述傳熱介質(zhì)的材料、所述傳熱介質(zhì)的溫度、所述散熱介質(zhì)的溫度、填充有所述散熱介質(zhì)的散熱器的管道的材料、所述集熱介質(zhì)的溫度、填充有所述集熱介質(zhì)的集熱器的管道的材料。

在本發(fā)明的各實(shí)施例中，優(yōu)選地，通過(guò)增大所述散熱器的散熱面積和/或增大所述集熱器的集熱面積來(lái)增大熱量交換面積，以提高所述傳熱介質(zhì)在所述散熱器和所述集熱器之間的傳熱效率。

通過(guò)本發(fā)明各實(shí)施例提供的熱管換熱器和換熱方法，能夠帶來(lái)以下至少一種有益效果

1.熱管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的熱管換熱器來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的熱管換熱器采用單一的熱管，將散熱器和集熱器包容在熱管殼體內(nèi)，不用再設(shè)置隔板將散熱介質(zhì)和集熱介質(zhì)隔離，也不用在隔板上安裝熱管，比傳統(tǒng)熱管換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)。

2.熱管換熱器具有再生能力。當(dāng)本發(fā)明的熱管換熱器內(nèi)聚集的不凝結(jié)氣體較多時(shí)，可以通過(guò)再生排氣閥將其排除，恢復(fù)熱管換熱器的性能。

3.增大熱交換面積。本發(fā)明提供的熱管換熱器不通過(guò)熱管殼體換熱，而通過(guò)熱管殼體內(nèi)散熱器和集熱器的表面換熱，增大了熱交換面積。

4.換熱效率高，換熱效果好，換熱充分。本發(fā)明的熱管換熱器在熱管殼體包容的相對(duì)封閉的內(nèi)空間內(nèi)進(jìn)行換熱，熱量浪費(fèi)少，換熱效率高。同時(shí)，散熱器表面上溫度越高處傳熱介質(zhì)汽化速度越快，使散熱器有保持溫度均勻的趨勢(shì)，從而使散熱介質(zhì)的熱量被充分地傳輸出來(lái)；集熱器表面上溫度越低處氣相傳熱介質(zhì)冷凝速度越快，使集熱器有保持溫度均勻的趨勢(shì)，從而使集熱介質(zhì)能夠充分地吸收熱量。這一過(guò)程能夠充分發(fā)揮熱管的均溫作用， 取得良好的換熱效果。

5.具有雙層壁熱管換熱器的特點(diǎn)。集熱器和散熱器被填充傳熱介質(zhì)的空間隔離， 能夠防止集熱器內(nèi)的集熱介質(zhì)和散熱器內(nèi)的散熱介質(zhì)發(fā)生相互滲漏，使熱管換熱器具備了雙層壁熱管換熱器的特點(diǎn)，可以用于熱泵等產(chǎn)品中。

6.能夠用于高壓介質(zhì)之間的換熱。當(dāng)集熱器和散熱器都用承壓管材制造時(shí)，熱管換熱器可以承受較高的壓力，可用于高壓介質(zhì)之間的換熱。

7.具有較長(zhǎng)的使用壽命。因?yàn)榻佑|傳熱介質(zhì)的是熱管殼體的內(nèi)表面、集熱器和散熱器的外表面，這些表面都可以方便地進(jìn)行清洗和適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)處理，從而改善它們與傳熱介質(zhì)的相容性，延長(zhǎng)熱管換熱器的使用壽命。

8.具有選擇換熱功能。當(dāng)熱管換熱器含有多個(gè)散熱器和多個(gè)集熱器時(shí)，通過(guò)關(guān)閉或開啟串聯(lián)安裝在散熱器或集熱器外部的閥門，可以根據(jù)需要讓任意一個(gè)散熱器或多個(gè)散熱器釋放的熱量傳輸給任意一個(gè)集熱器或多個(gè)集熱器。