一种可控微通道热管传热装置

一种可控微通道热管传热装置

技术领域：

本发明涉及热管换热器技术领域，涉及一种可控微通道热管传热装置，特别涉及一种可控微通道热管传热装置。

技术背景：

目前很多热管应用形式已经由单根热管衍变为多根热管复合使用，整体式热管衍变为分离式热管，在分离式热管中采用换热器替代热管的蒸发端、冷凝端。

相关换热器由换热管及翅片构成，冷媒在换热管内相变与换热管进行热交换，换热管与翅片接触传热，同时翅片与流经翅片的空气进行热交换。

冷媒工质在换热管内流动多为层流状态，管壁处与管中心温差较大，换热效率低。并且换热管与翅片接触方式为胀接形式，即翅片换热管处穿孔并形成翻边，将换热管插入换热管孔后，对换热管进行胀管操作，通过胀紧力连接、紧固翅片，这种连接方式传热热阻高，传热效率低。以上原因造成换热器换热效率较低，造成热管整体换热效率较低，为达到一定需求的换热量时，热管换热器的尺寸、质量、换热面积较大。占用空间较大且不易于安装。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种新型的、高效的、可控的、紧凑的微通道热管传热装置。

本发明提出一种高效的微通道热管换热器用于热管传热系统，高效利用空间，单位体积内换热面积更大，换热扁管内液相冷媒流态多为紊流，蒸发更剧烈，换热效率更高。

本发明涉及的一种可控微通道热管传热装置通过如下技术方案实现：

A风道和B风道平行设置，但是气流方向相反，即A风道的左侧为气流A的进气端，B风道的左端为气流B的排气端；在A风道内顺序设置有A风道第1级微通道热管换热器、A风道第i级微通道热管换热器，其中i为大于等于1的整数，在A风道第1级微通道热管换热器的左右两侧设置有用以起检测作用的A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器和A风道第1级微通道热管换热器后传感器，在A风道第i级微通道热管换热器的左右两侧分别设置有起检测作用的A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器和A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器，在B风道内顺序设置有B风道第1级微通道热管换热器和B风道第i级微通道热管换热器，其中i为大于等于1的整数，在B风道第1级微通道热管换热器的左右两侧分别设置有起检测作用的B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器和B风道第1级微通道热管换热器后传感器，在B风道第i级微通道热管换热器的左右两侧分别设置有起检测作用的B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器和B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器；其中A风道第1级微通道热管换热器的下端与B风道第1级微通道热管换热器的上端通过第1级热管系统气相工质输送管管路连接，A风道第1级微通道热管换热器的右侧面通过第1级热管系统液相工质输送管与B风道第1级微通道热管换热器的右侧面管路连接，在第1级热管系统液相工质输送管上还设置有控制流动方向的第1级热管系统换向阀组，第1级热管系统换向阀组的右侧管路连接有用以提供动力的第1级热管系统工质循环泵；以此类推，A风道第i级微通道热管换热器的下端与B风道第i级微通道热管换热器的上端通过第i级热管系统气相工质输送管管路连接，A风道第i级微通道热管换热器的右端与B风道第i级微通道热管换热器的右端通过第i级热管系统液相工质输送管管路连接，在上还设置有控制流动方向的第i级热管系统换向阀组，第i级热管系统换向阀组的右侧管路连接有用以提供动力的第i级热管系统工质循环泵；其中A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器、A风道第1级微通道热管换热器后传感器、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器、B风道第1级微通道热管换热器后传感器、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器、第1级热管系统换向阀组、第1级热管系统工质循环泵、第i级热管系统换向阀组、第i级热管系统工质循环泵分别通过A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器信号线、A风道第1级微通道热管换热器后温度传感器信号线、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器信号线、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器信号线、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器信号线、B风道第1级微通道热管换热器后温度传感器信号线、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器信号线、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器信号线、第1级热管系统换向阀组控制线、第1级热管系统工质循环泵控制线、第i级热管系统换向阀组控制线、第i级热管系统工质循环泵控制线与PLC控制柜通信连接。

本发明中A风道第1级微通道热管换热器的主体结构包括有微通道热管换热器翅片、微通道热管换热器扁管、微通道热管换热器集流管、微通道热管换热器扁管壳体、微通道热管换热器微通道；微通道热管换热器翅片竖直设置，并且与管路连通，微通道热管换热器翅片的前侧水平设置有微通道热管换热器扁管，并且与管路连通，微通道热管换热器集流管位于第1级微通道热管换热器8的两侧，并且其输出端与第1级热管系统工质循环泵管路连通；微通道热管换热器扁管的主体结构包括微通道热管换热器扁管壳体、微通道热管换热器微通道；

本发明中其他微通道热管换热器采用与A风道第1级微通道热管换热器相同的结构；

本发明中分离式热管的蒸发端、冷凝端采用微通道热管换热器的形式，处于温度较高气流中的微通道热管换热器为分离式热管蒸发端，以A风道第1级微通道热管换热器和B风道第1级微通道热管换热器为例，A风道第1级微通道热管换热器处于温度较低时，A风道第1级微通道热管换热器为分离式热管冷凝端，B风道第1级微通道热管换热器为蒸发端，蒸发端中微通道热管换热器集流管均匀分配到每根微通道扁管内，在扁管内的微通道热管换热器微通道41内吸热蒸发，气相工质经第1级热管系统气相工质输送管输送到冷凝端，同样在微通道热管换热器扁管内放热冷凝变为液相，微通道热管换热器集流管汇集后经第1级热管系统工质循环泵、第1级热管系统液相工质输送管再次输送到蒸发端，即B风道第1级微通道热管换热器。

本发明中气流A、气流B为温度不同的两种气流，每种气流经过的微通道热管换热器数量为1个或多个，实现将热量由温度高的气流传递给温度低的气流，实现的技术方案为：温度较高的气流与其通过的微通道热管换热器换热，微通道热管换热器内的液相冷媒工质蒸发吸热，变为气相，经第1级热管系统气相工质输送管输送到处于温度较低气流内的微通道热管换热器内，放热冷凝，变为液相，液相冷媒工质汇集后由第1级热管系统工质循环泵再次送入处于温度较高气流内的微通道热管换热器中，吸收热量气化，往复循环，实现热量的连续传递；

本发明对微通道热管传热量控制的方案为：由处于气流A、气流B内的A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器，检测气流A、气流B的温度，温度信号传递给PLC控制柜，根据控制程序设定判断温度传递方向，并控制第1级热管系统换向阀组开启形式，并根据温度差值由算法程序自动调节第1级热管系统工质循环泵的工作频率，适时改变工质循环量，从而控制热管传递热量的多少。

该发明的启动与运行过程如下：当气流A温度高于气流B时，气流A与所流过的A风道第1级微通道热管换热器——A风道第i级微通道热管换热器换热，从第1级热管系统液相工质输送管——第i级热管系统液相工质输送管输送来的液相冷媒，经各微通道热管换热器集流管均匀分配到每根微通道热管换热器扁管内，在微通道热管换热器微通道内，液相冷媒吸热蒸发，变为气相工质，各微通道热管换热器扁管内的气相工质，经微通道热管换热器集流管汇集后分别经A风道第1级热管系统气相工质输送管——A风道第i级热管系统气相工质输送管，进入位于气流B经过的A风道第1级微通道热管换热器——A风道第i级微通道热管换热器，气相工质在微通道换热器内冷凝，变为液相工质，经第1级热管系统液相工质输送管——第i级热管系统液相工质输送管进入第1级热管系统工质循环泵——第i级热管系统工质循环泵，经工质循环泵增压后经第1级热管系统液相工质输送管——第i级热管系统液相工质输送管送入A风道第1级微通道热管换热器——A风道第i级微通道热管换热器，再次从气流A吸收热量，蒸发变为气相工质，以此往复形成稳定的循环；当气流B温度高于气流A时，启动与运行过程相反。

具体控制过程如下：PLC根据位于A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器与位于B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器采集到的温度，判断热量传递的方向，并控制第1级热管系统换向阀组、第1级热管系统工质循环泵的开启，保证液体工质流动方向为从处于温度较低气流中的微通道热管换热器流向处于温度较高气流中的微通道热管换热器。并根据程序算法计算冷媒的循环量，控制工质循环泵的转动频率，控制冷媒循环量。

进一步的，本发明能够采用四通换向阀替代换向阀组，控制液相冷媒流动方向，从而控制热量传递方向。

进一步的，本发明还能不采用任何换向机构，应用在A气流、B气流中某一气流温度永远高于另一侧的情况，微通道热管系统蒸发端放置在温度较高的气流中，冷凝端放置在温度较低的气流中，热管热量传递方向永远一致，由温度较高的气流传递给温度较低的气流。

本发明与现有技术相比，取得的有益效果如下，作为一种高效的微通道热管换热器用于热管传热系统，能够实现高效利用空间，单位体积内换热面积更大，换热扁管内液相冷媒流态多为紊流，蒸发更剧烈，换热效率更高。应用环境友好，市场前景广阔。

附图说明：

图1是本发明涉及的的实施例1和2的主体结构原理及工作流程示意图。

图2是本发明涉及的图1中各级微通道热管换热器的结构图。

图3是本发明涉及的其中一种微通道热管换热器扁管结构原理示意图。

图4是本发明涉及的实施例3的主体结构原理及工作流程示意图。

图5是本发明涉及的实施例4的主体结构原理及工作流程示意图。

图6是本发明涉及的实施例5的主体结构原理及工作流程示意图。

图中：气流A1、A风道2、A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器信号线3、A风道第1级微通道热管换热器后温度传感器信号线4、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器信号线5、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器信号线6、A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器7、A风道第1级微通道热管换热器8、A风道第1级微通道热管换热器后传感器9、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器10、A风道第i级微通道热管换热器11、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器12、第1级热管系统气相工质输送管13、第1级热管系统换向阀组14、第1级热管系统工质循环泵15、第1级热管系统工质循环泵控制线16、第i级热管系统气相工质输送管17、第i级热管系统换向阀组18、第i级热管系统工质循环泵19、第i级热管系统工质循环泵控制线20、第i级热管系统换向阀组控制线21、第1级热管系统换向阀组控制线22、PLC控制柜23、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器24、B风道第1级微通道热管换热器25、B风道第1级微通道热管换热器后传感器26、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器27、B风道第i级微通道热管换热器28、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器29、气流B30、B风道31、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器信号线32、B风道第1级微通道热管换热器后温度传感器信号线33、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器信号线34、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器信号线35、表冷器36、微通道热管换热器翅片37、微通道热管换热器扁管38、微通道热管换热器集管39、微通道热管换热器扁管壳体40、微通道热管换热器微通道41、第1级热管系统液相工质输送管42、第i级热管系统液相工质输送管43、第1级热管系统液相工质输送管44、第i级热管系统液相工质输送管45。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例涉及的一种可控微通道热管传热装置通过如下技术方案实现：

A风道2和B风道31平行设置，但是气流方向相反，即A风道2的左侧为气流A1的进气端，B风道31的左端为气流B30的排气端；在A风道内顺序设置有A风道第1级微通道热管换热器8、A风道第i级微通道热管换热器11，其中i为大于等于1的整数，在A风道第1级微通道热管换热器8的左右两侧设置有用以起检测作用的A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器7和A风道第1级微通道热管换热器后传感器9，在A风道第i级微通道热管换热器11的左右两侧分别设置有起检测作用的A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器10和A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器12，在B风道31内顺序设置有B风道第1级微通道热管换热器25和B风道第i级微通道热管换热器28，其中i为大于等于1的整数，在B风道第1级微通道热管换热器25的左右两侧分别设置有起检测作用的B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器24和B风道第1级微通道热管换热器后传感器26，在B风道第i级微通道热管换热器28的左右两侧分别设置有起检测作用的B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器27和B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器29；其中A风道第1级微通道热管换热器8的下端与B风道第1级微通道热管换热器25的上端通过第1级热管系统气相工质输送管13管路连接，A风道第1级微通道热管换热器8的右侧面通过第1级热管系统液相工质输送管44与B风道第1级微通道热管换热器25的右侧面管路连接，在第1级热管系统液相工质输送管44上还设置有控制流动方向的第1级热管系统换向阀组14，第1级热管系统换向阀组14的右侧管路连接有用以提供动力的第1级热管系统工质循环泵15；以此类推，A风道第i级微通道热管换热器11的下端与B风道第i级微通道热管换热器28的上端通过第i级热管系统气相工质输送管17管路连接，A风道第i级微通道热管换热器11的右端与B风道第i级微通道热管换热器28的右端通过第i级热管系统液相工质输送管45管路连接，在上还设置有控制流动方向的第i级热管系统换向阀组18，第i级热管系统换向阀组18的右侧管路连接有用以提供动力的第i级热管系统工质循环泵19；其中A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器7、A风道第1级微通道热管换热器后传感器9、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器10、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器12、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器24、B风道第1级微通道热管换热器后传感器26、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器27、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器29、第1级热管系统换向阀组14、第1级热管系统工质循环泵15、第i级热管系统换向阀组18、第i级热管系统工质循环泵19分别通过A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器信号线3、A风道第1级微通道热管换热器后温度传感器信号线4、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器信号线5、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器信号线6、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器信号线32、B风道第1级微通道热管换热器后温度传感器信号线33、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器信号线34、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器信号线35、第1级热管系统换向阀组控制线22、第1级热管系统工质循环泵控制线16、第i级热管系统换向阀组控制线21、第i级热管系统工质循环泵控制线20与PLC控制柜23通信连接。

本实施例中A风道第1级微通道热管换热器8的主体结构包括有微通道热管换热器翅片37、微通道热管换热器扁管38、微通道热管换热器集管39、微通道热管换热器扁管壳体40、微通道热管换热器微通道41；微通道热管换热器翅片37竖直设置，并且与管路连通，微通道热管换热器翅片37的前侧水平设置有微通道热管换热器扁管38，并且与管路连通，微通道热管换热器集管39位于第1级微通道热管换热器8的两侧，并且其输出端与第1级热管系统工质循环泵15管路连通；微通道热管换热器扁管38的主体结构包括微通道热管换热器扁管壳体40、微通道热管换热器微通道41；

本实施例中其他微通道热管换热器采用与A风道第1级微通道热管换热器8相同的结构；

本实施例中分离式热管的蒸发端、冷凝端采用微通道热管换热器的形式，处于温度较高气流中的微通道热管换热器为分离式热管蒸发端，以A风道第1级微通道热管换热器8和B风道第1级微通道热管换热器25为例，A风道第1级微通道热管换热器8处于温度较低时，A风道第1级微通道热管换热器8为分离式热管冷凝端，B风道第1级微通道热管换热器25为蒸发端，蒸发端中液相工质经微通道热管换热器集管39均匀分配到每根微通道热管换热器扁管38内，在扁管内的数根微通道热管换热器微通道41内吸热蒸发，气相工质经第1级热管系统气相工质输送管13输送到冷凝端，同样在微通道热管换热器扁管38内放热冷凝变为液相，微通道热管换热器集管39汇集后经第1级热管系统工质循环泵15、第1级热管系统液相工质输送管44再次输送到蒸发端，即B风道第1级微通道热管换热器25。

本实施例中气流A、气流B为温度不同的两种气流，每种气流经过的微通道热管换热器数量为1个或多个，实现将热量由温度高的气流传递给温度低的气流，实现的技术方案为：温度较高的气流与其通过的微通道热管换热器换热，微通道热管换热器内的液相冷媒工质蒸发吸热，变为气相，经第1级热管系统气相工质输送管13输送到处于温度较低气流内的微通道热管换热器内，放热冷凝，变为液相，液相冷媒工质汇集后由第1级热管系统工质循环泵15再次送入处于温度较高气流内的微通道热管换热器中，吸收热量气化，往复循环，实现热量的连续传递；

本实施例对微通道热管传热量控制的方案为：由处于气流A1、气流B30内的A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器7、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器29，检测气流A1、气流B30的温度，温度信号传递给PLC控制柜23，根据控制程序设定判断温度传递方向，并控制第1级热管系统换向阀组14开启形式，并根据温度差值由算法程序自动调节第1级热管系统工质循环泵15的工作频率，适时改变工质循环量，从而控制热管传递热量的多少。

实施例2：

如图1所示，为本实施例明第1种实施例结构及工作流程，其主要部件气流A1、A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器7、A风道第1级微通道热管换热器8、A风道第1级微通道热管换热器后传感器9、A风道第i级微通道热管换热器前温度传感器10、A风道第i级微通道热管换热器11、A风道第i级微通道热管换热器后温度传感器12、第1级热管系统换向阀组14、第1级热管系统工质循环泵15、第i级热管系统换向阀组18、第i级热管系统工质循环泵19、PLC控制柜23、B风道第1级微通道热管换热器前温度传感器24、B风道第1级微通道热管换热器25、B风道第1级微通道热管换热器后传感器26、B风道第i级微通道热管换热器前温度传感器27、B风道第i级微通道热管换热器28、B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器29、气流B30、第1级热管系统液相工质输送管42、第i级热管系统液相工质输送管43、第1级热管系统液相工质输送管44、第i级热管系统液相工质输送管45；

该实施例的启动与运行过程如下：当气流A1温度高于气流B30时，气流A1与所流过的A风道第1级微通道热管换热器8——A风道第i级微通道热管换热器11换热，从第1级热管系统液相工质输送管42——第i级热管系统液相工质输送管43输送来的液相冷媒，经各微通道热管换热器集管39均匀分配到每根微通道热管换热器扁管38内，在微通道热管换热器微通道41内，液相冷媒吸热蒸发，变为气相工质，各微通道热管换热器扁管38内的气相工质，经微通道热管换热器集管39汇集后分别经A风道第1级热管系统气相工质输送管13——A风道第i级热管系统气相工质输送管17，进入位于气流B30经过的A风道第1级微通道热管换热器8——A风道第i级微通道热管换热器11，气相工质在微通道换热器内冷凝，变为液相工质，经第1级热管系统液相工质输送管44——第i级热管系统液相工质输送管45进入第1级热管系统工质循环泵15——第i级热管系统工质循环泵19，经工质循环泵增压后经第1级热管系统液相工质输送管42——第i级热管系统液相工质输送管43送入A风道第1级微通道热管换热器8——A风道第i级微通道热管换热器11，再次从气流A吸收热量，蒸发变为气相工质，以此往复形成稳定的循环；当气流B温度高于气流A时，启动与运行过程相反。

该系统装置的控制过程如下：PLC根据位于A风道第1级微通道热管换热器前温度传感器7与位于B风道第i级微通道热管换热器后温度传感器29采集到的温度，判断热量传递的方向，并控制第1级热管系统换向阀组14、第1级热管系统工质循环泵15的开启，保证液体工质流动方向为从处于温度较低气流中的微通道热管换热器流向处于温度较高气流中的微通道热管换热器。并根据程序算法计算冷媒的循环量，控制工质循环泵的转动频率，控制冷媒循环量。

实施例3：

如图4所示，为本发明的第2种实施例结构及工作流程，其主要部件除换向阀组外，其与与实施例1完全相同，实施例1中，热管除热方向由换向阀组控制，实施例2采用四通换向阀替代换向阀组，控制液相冷媒流动方向，从而控制热量传递方向。

该系统装置的启动与运行过程与实施例1完全相同。

该系统装置的控制过程与实施例1完全相同。

实施例4：如图5所示，为本发明的第3种实施例结构及工作流程，其主要部件除换向阀组外，与实施例1完全相同，实施例3中不采用任何换向机构，应用在A气流、B气流中某一气流温度永远高于另一侧的情况，微通道热管系统蒸发端放置在温度较高的气流中，冷凝端放置在温度较低的气流中，热管热量传递方向永远一致，由温度较高的气流传递给温度较低的气流。

该系统装置的启动与运行过程与实施例1完全相同。

该系统装置的控制过程为：PLC根据气流A与气流B之间的温差，并根据程序算法计算工质循环量，控制工质循环泵的运行频率，控制热量传递的量。

实施例5：如图6所示，为本发明的第4中实施例结构与工作流程，其主要部件与实施例3完全相同，区别在于A气流、B气流在同一风道内，A气流经过加热或者降温后变为B气流，A气流与B气流之间存在温度差，A气流温度始终高于B气流或者B气流温度始终高于A气流，微通道热管传热装置的热传递方向始终一致，由温度高的气流向温度低的气流传递。

该系统装置的启动与运行过程与实施例3完全相同。

该系统装置的控制过程与实施例3完全相同。

以上仅为本发明的优选实施例，并不应用于限制本发明，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。