储热式热管元件的制作方法

2021-03-09 06:03:59|

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[0001]
本申请涉及热能工程技术领域，特别涉及一种储热式热管元件。

背景技术：

[0002]
热量的传递在日常生活和工业生产过程中是必不可少的一个环节，热管换热元件具有极高的导热性、良好的等温性、热流密度可变等优点，被广泛应用在采暖、干燥、食品加工和化工生产等领域。目前热管换热元件一般利用在热源稳定的场合，而当蒸发段温度不稳定或为间歇性热源，同时需要连续稳定输出热量的情况下，热管的适应性会大大下降，由于热源的变化，热管的热应力频繁改变，导致热管容易出现局部疲劳，从而影响热管及整套换热系统的使用寿命。因此，需要设计一种储热式热管元件。

技术实现要素：

[0003]
本申请提供一种储热式热管元件，以解决背景技术中提出的问题。
[0004]
一种储热式热管元件，包括热管元件主体，所述热管元件主体包括冷凝段和蒸发段，所述蒸发段外部设有密封套管，所述套管内部装有相变储热材料；所述冷凝段和/或套管外部设有强化传热结构，所述强化传热结构为翅片、沟槽或波形管。
[0005]
优选地，所述冷凝段和蒸发段之间设有隔板，所述套管顶部焊接固定在隔板上，且底部密封。
[0006]
优选地，所述套管由金属材料制成。
[0007]
优选地，所述套管内部留有膨胀空间。
[0008]
优选地，所述相变储热材料包括无机盐水合物、有机物、高分子或基于前述材料的复合结构相变材料。
[0009]
本申请提供的储热式热管元件集储热和供热于一体，兼具了热管的高导热性和储热材料的储热性能及相变时具有温度基本不变的特点，针对温度不稳定或间歇性热源，能够使冷凝段可以连续稳定的输出热量，解决了目前热管元件在变热源条件下不能稳定输出热量，且因热应力出现疲劳而寿命短的不足，适宜大规模推广使用。
附图说明
[0010]
图1为本申请实施例提供的储热式热管元件的结构示意图。
[0011]
其中：10-热管元件主体，20-冷凝段，30-蒸发段，40-隔板，50-套管，60-储热材料。
具体实施方式
[0012]
下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0013]
参阅图1，本申请提供的储热式热管元件包括热管元件主体10，热管元件主体10为带有一定真空度的空腔，其内部充入工质。热管元件主体10分为冷凝段20和蒸发段30，两者之间设有隔板40，冷凝段20外露，并直接与冷流体接触换热，蒸发段30外部设有套管50，套管50可以为任何金属材料制成，套管50顶部焊接固定在隔板40上，底部密封，套管50内部填充有储热材料60，并留有一定的膨胀空间，储热材料60用于存储热量及吸热、放热，套管50外侧直接与热流体接触换热。
[0014]
储热材料可以为任何配方的相变储热材料，例如各类无机盐水合物、有机物或高分子等，以及基于这些材料的复合结构相变材料，其形状可以是粉末状，也可以是其他任意几何形状，本申请在此不作具体限定。例如，江苏金合能源科技有限公司生产的高温相变储热材料jh系列。相变储热材料为已知的材料，本申请将上述材料应用到具有形状、构造的热管元件上，不属于对材料本身提出的改进。
[0015]
冷凝段20和/或套管50外部可增加强化传热结构，包括但不限于翅片、沟槽或波形管等。
[0016]
本申请提供的储热式热管元件在吸收热量时，热量先经过套管50导热至储热材料60，储热材料60吸收并开始存储热量，热管元件启动后，储热材料60同时对热管释放热量。由于储热材料发生相变时具有温度基本不变的特点，不仅使热量得以存储，而且使热管元件的蒸发段在一定时间内处于恒定的温度，冷凝段可以连续稳定的输出热量，同时能够有效避免因热应力出现疲劳，影响热管及整套换热系统的使用寿命。
[0017]
本申请提供的储热式热管元件的工作原理如下：
[0018]
当热源温度高于储热材料60的相变温度时，套管50将热量传给储热材料60，储热材料 60吸收热量，并开始升温，当储热材料60升温至相变温度时，储热材料60开始由固态向液态转变，利用储热材料60的相变潜热进行热量的存储，直至所有的储热材料60均成为液态，继续吸热，直至储热材料60的温度接近热源温度为止。在此过程中，蒸发段30同时吸收热量，将热量传递到冷凝段20，与冷流体进行热交换。当热源温度在储热材料60的相变温度波动时，储热材料60利用自身相变温度基本稳定的特点，为蒸发段30提供稳定的温度环境；当热源温度过低甚至消失时，储热材料60继续放出热量，维持热管正常工作。在上述过程中热量先经过储热材料60，再通过热管元件进行热交换，这种储热式热管元件适用于热源温度变化较大，需稳定热量输出等情况。
[0019]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0020]
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

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