一种控制两个蒸发器内的液位高度的快速降低的方法与流程

1.本发明涉及一种热管技术，尤其涉及一种多个蒸发器液位控制的环路热管，属于f28d15/02的热管领域。


背景技术：

2.热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(los alamos)国家实验室的乔治格罗佛(george grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
3.热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备，其中包括核电领域、计算机领域，例如核电的余热利用等。
4.环路热管是一种高效两相传热设备，具有高传热性能、远距离传输热量、优良的控温特性和管路的可任意弯曲、安装方便等特点，由于具有众多其它传热设备无可比拟的优点，环路热管在航空、航天以及地面电子设备散热等众多领域中具有十分广阔应用前景。
5.环路热管主要包括蒸发器、冷凝器、储液器、蒸气管线和液体管线。整个循环过程如下：液体吸收蒸发器外的热量，在蒸发器中的毛细芯外表面蒸发，产生的蒸气从蒸气管线流向冷凝器，在冷凝器中释放热量给热沉，同时蒸气冷凝成液体，最后经过液体管路流入储液器，储液器内的液体工质维持对蒸发器内毛细芯的供给。
6.目前的环路热管，蒸发器内不断流入的液体，液位会上升到一定高度，液位过高，甚至导致液位高于蒸汽出口，使得一部分液体也随着蒸汽的传输，沿着蒸汽出口直接进入冷凝器，导致蒸汽中的液体数量增加，降低了换热效率，而且也会导致传输过程中液体碰撞导致的噪音过大。
7.现有技术中也提出了一些液位控制方法，例如根据检测的液位自动控制液体是否进入。但是上述的方法都是被动的防止液体进入，而不能把过高的液位迅速的降低。
8.本发明针对上述缺陷，对目前的环路热管进行了改进，对多个蒸发器的换路热管进行了改进，可以快速降低独立的单个或者多个蒸发器的液位，使得系统结构简单，成本节省。


技术实现要素：

9.本发明旨在提供一种环路热管，能够实现两个蒸发器内的单个或者多个蒸发器的液位快速降低的功能。
10.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种控制两个蒸发器内的液位高度的快速降低的方法，包括如下步骤：
1）入口阀门和液体管路阀门打开，动力泵关闭，蒸发器开始吸收热源的热量，其内的液体蒸发通过液体管路进入冷凝器，然后在冷凝器内冷凝进入蒸发器，从而形成一个环路热管循环；2）蒸发器的液位计检测的液位数据，并将液位数据传递给控制器；3）当检测的一个或多个蒸发器的液位超过预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门关闭，动力泵启动，从而将一个或多个蒸发器管路中的液体抽走，同时也可以将一个或多个蒸发器内的液体抽走一部分；4）当检测的一个或多个蒸发器的液位低于预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门打开，动力泵关闭，液体管路阀门打开。
11.返回步骤1）继续运行。
12.热管启动运行一定时间后，开始步骤2）。
13.一种多个蒸发器液位控制的环路热管，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器与冷凝器通过蒸汽管路和液体管路连接，所述蒸发器为多个，每个蒸发器设置在独立的蒸发器管路上，独立的蒸发器管路之间为并联连接，所述液体管路包括互相并联的第一管路和第二管路，其中第一管路上设置液体管路阀门，第二管路上设置动力泵，所述第一管路、第二管路一端与并联的独立的蒸发器管路连接，另一端与冷凝器连接，每个蒸发器管路的液体入口管设置入口阀门。
14.作为优选，所述蒸发器具有内部毛细管结构，所述内部毛细管结构将液体返回管线与所述蒸发器的整个容积分开。
15.作为优选，蒸发器设置蒸汽出口管，蒸汽出口管与冷凝器连接，蒸发器的液体入口管的位置低于蒸汽出口管。
16.作为优选，所述蒸发器通过两相管线与所述蒸发器的两相储存器连接，并且通过所述液体返回管线直接与所述蒸发器的所述储液器储存器连接。
17.作为优选，所述蒸发器通过两相管线与所述蒸发器的两相储存器连接，并且通过所述液体返回管线和液体输送管线与所述蒸发器的所述储液器储存器连接。
18.作为优选，所述蒸发器通过两相管线与所述蒸发器的两相储存器连接，并且通过所述液体返回管线与所述蒸发器的所述储液器储存器连接。
19.作为优选，蒸发器设置蒸汽出口管，蒸汽出口管与冷凝器连接，蒸发器的液体入口管的位置高于蒸汽出口管。
20.作为优选，蒸发器阀门设置在蒸发器靠近腔室的位置。
21.作为优选，蒸发器内设置液位计，用于检测蒸发器内的液体液位。
22.作为优选，当检测的一个或多个蒸发器的液位超过预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门关闭，动力泵启动，从而将一个或多个蒸发器管路中的液体抽走，同时也可以将一个或多个蒸发器内的液体抽走一部分。
23.作为优选，动力泵启动的时候，液体管路阀门关闭。
24.作为优选，当检测的一个或多个蒸发器的液位低于预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门打开，动力泵关闭，液体管路阀门打开。
25.作为优选，至少一个蒸发器入口管设置毛细结构，所述毛细结构设置在入口阀门的下游。
26.作为优选，至少一个蒸发器的腔体内部设置毛细结构。
27.作为优选，毛细结构设置在墙体内壁。
28.与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：1）本发明提供了一种快速降低多个蒸发器液位的方法，根据智能控制检测液位，通过控制入口管阀门和液体管路阀门的开闭功能，可以快速将液位过高的蒸发器的液位，通过动力泵吸作用快速降低的作用，进一步提高了系统的智能化程度，保证环路热管的稳定运行，适用性更广泛。
29.2) 本发明对目前的多个蒸发器的环路热管进行了改进，通过设置蒸发器入口管阀门以及并联管路上的动力泵，可以快速实现单个或者多个蒸发器液位的下降，避免更多液体进入蒸汽管路，从而快速提高换热效率，降低噪音。
30.3）本发明的蒸发器内部设置的毛细结构具有较低的导热系数以及高膨胀特性材料，保证了环路热管循环的动力供应，有效防止汽液界面向到液体侧移动，减少气体工质的流动阻力。
31.4）本发明的膨胀颗粒的膨胀系数随着毛细结构位置进行可变设计，能够进一步保证了太阳能集热器循环的动力供应，有效防止汽液界面向到液体侧移动，减少气体工质的流动阻力。
附图说明
32.图1是本发明的环路热管的系统示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
34.一种多蒸发器环路热管，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器设置多个，所述冷凝器设置在蒸发器之间，连接多个蒸发器和冷凝器的液体管线和蒸气管线，还包括补偿室，所述补偿腔室包括由热交换表面分开的多个蒸发器，使得补偿腔室与蒸发器液压连接。
35.作为改进，还包括毛细动力装置，所述毛细动力装置包括外部蒸气通道和内部蒸气通道。
36.所述补偿室通过两相管线与补偿室的储存器连接，并且通过所述液体返回管线直接与所述补偿室的储液器储存器连接。
37.如图1所示，一种多个蒸发器液位控制的环路热管，包括蒸发器1和冷凝器2，所述蒸发器1与冷凝器2通过蒸汽管路3和液体管路4连接，所述蒸发器1为多个，图1仅仅展示了3个，其中数量不仅仅3个，可以多于三个。图1仅仅是示意图。如图1所示，每个蒸发器设置在独立的蒸发器管路上，独立的蒸发器管路之间为并联连接，所述液体管路4包括互相并联的第一管路和第二管路，其中第一管路上设置液体管路阀门5，第二管路上设置动力泵6，所述第一管路、第二管路一端与并联的独立的蒸发器管路连接，另一端与冷凝器2连接，每个蒸发器管路的液体入口管设置入口阀门7。
38.本发明对目前的多个蒸发器的环路热管进行了改进，通过设置蒸发器入口管阀门以及并联管路上的动力泵，当某个蒸发器的液位高于预定数据，则可以关闭另一个蒸发器入口的阀门，然后打开动力泵6，让动力泵6开始向冷凝器方向抽吸蒸发器管路以及蒸发器
腔室内的液体，从而可以快速实现单个蒸发器液位的下降，避免更多液体进入蒸汽管路，从而快速提高换热效率，降低噪音。
39.作为优选，如图1所示，蒸发器1的蒸汽出口管与冷凝器2连接，蒸发器的入口管低于蒸汽出口管。
40.作为优选，如图1所示，入口阀门7设置在蒸发器1靠近腔室的位置。优选设置在腔室与蒸发器1的入口管连接的位置。通过设置入口阀门7靠近腔室的位置，可以使得更多的液体保留在蒸发器管路，从而更可能的将其快速抽吸走。
41.作为优选，每个蒸发器1内设置液位计，用于检测蒸发器1内的液体液位。
42.作为优选，当检测的一个或多个蒸发器的液位超过预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门关闭，动力泵启动，从而将一个或多个蒸发器管路中的液体抽走，同时也可以将一个或多个蒸发器内的液体抽走一部分。上述的设置可以快速实现单个蒸发器液位的下降，避免更多液体进入蒸汽管路，从而快速提高换热效率，降低噪音。同时也能使得液体返回到液体管路以及冷凝器，避免循环液体的损失。当关闭入口阀门时，蒸发器内部的液位相对就稳定了，因为入口阀门的关闭使得蒸发器没有驱动力输出流体。
43.当超过预定液位的一个或多个蒸发器的一部分液位回到预定液位时，一个或多个蒸发器的一部分的入口阀门关闭，其他的没有达到预定液位的蒸发器入口阀门继续打开，直到全部都达到预定液位。
44.作为优选，动力泵启动的时候，液体管路阀门关闭。通过关闭液体管路阀门，可以避免液体管路阀门所在的管路的液体被抽吸，从而可以提高抽吸效率。
45.作为优选，当检测的一个或多个蒸发器的液位低于预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门打开，动力泵关闭，液体管路阀门打开。
46.根据智能控制检测液位，通过控制液体管路阀门以及入口阀的开闭功能，可以快速将液位过高的蒸发器的液位，通过动力泵吸作用快速降低的作用，进一步提高了系统的智能化程度，保证环路热管的稳定运行，适用性更广泛。
47.蒸发器内设置换热管或者加热部件，用于加热内部液体变成蒸汽。
48.作为优选，如图1所示，所述至少一个蒸发器入口管设置毛细结构9，所述毛细结构9设置在第一阀和第二阀的下游。
49.作为优选，至少一个蒸发器的腔体内部设置毛细结构9。
50.作为优选，毛细结构9设置在墙体内壁。
51.作为优选，毛细结构9采用多孔材料作为骨架，使得毛细结构中设置空间间隙，在空间间隙中设置低导热系数、高膨胀系数的膨胀颗粒。
52.作为优选，膨胀颗粒是球形。
53.作为优选，空间间隙公称直径尺寸范围为40 μm — 100μm，膨胀颗粒导热系数范围为0.1 w/(m
·
k) — 0.24w/(m
·
k)。作为优选，膨胀颗粒体积膨胀倍率为10 — 40。
54.作为优选，膨胀颗粒是可膨胀微球，所述可膨胀微球具有烷烃核芯和包裹核芯的热塑性外壳。
55.本发明的毛细结构具有较低的导热系数，可以使蒸发腔的热量不易传递给液体管侧，减少“漏热”，保证环路热管的稳定运行。高膨胀特性材料的膨胀颗粒体积随温度变化更大，在温度较低的液侧，膨胀颗粒体积较小，烧结的纤维空间间隙较大，液体工质流过的孔
径更大，这有利于降低流动阻力，有利于工质的快速补充，保证循环稳定；而在温度较高的汽液界面处，填充膨胀颗粒体积随温度升高而膨胀增大，膨胀的膨胀颗粒会进一步填充大空间间隙，减小后的孔径提供了更高的毛细驱动力，保证了环路热管循环的动力供应，有效防止汽液界面向到液体侧移动，减少气体工质的流动阻力。
56.作为优选，外壳是二氯乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、丙烯酸系共聚物中的至少一种。
57.作为优选，烷烃核芯是异丁烷、异戊烷中的至少一种。
58.作为优选，外壳的热变形温度为40℃—80℃，保证膨胀颗粒外壳在温度较低的液侧具有较强强度，不易变形，在温度较高的蒸汽侧易发生塑性变形，从而利于体积变化。
59.作为优选，蒸发器入口管设置毛细结构，从液体管路腔到蒸发腔方向，膨胀颗粒的膨胀率逐渐增加。因为越是靠近液体管路，孔径越大，工质易于流动，越是靠近蒸发腔，由于膨胀原因，孔径越小，毛吸力越好，为了保证足够的流体补充流入，避免气液截面干涸，因此需要增强蒸发腔方向的毛吸力，因此设置从液体管到蒸发腔方向膨胀体积逐渐增加，加强毛吸力，保证环路热管的稳定运行。
60.作为优选，，蒸发器入口管设置毛细结构，从液体管路腔到蒸发腔方向，膨胀颗粒的导热系数逐渐降低。通过导热系数的不断降低，增加靠近蒸发腔的换热阻力，可以进一步使蒸发腔的热量不易传递给液体管侧，减少“漏热”，保证环路热管的更加稳定运行。
61.作为优选，蒸发器入口管设置毛细结构，从液体管路腔到蒸发腔方向，膨胀颗粒的导热系数逐渐降低的幅度不断增加。通过研究发现，随着靠近蒸发腔，设置膨胀颗粒的导热系数逐渐降低的幅度不断增加，进一步满足要求。
62.作为优选，蒸发器的腔体内部设置毛细结构9，从腔体外壁到腔体内壁方向，膨胀颗粒的膨胀率逐渐增加。因为越是靠近外壁管路，孔径越大，工质易于流动，越是靠近蒸发腔内部，由于膨胀原因，孔径越小，毛吸力越好，为了保证足够的流体补充流入，避免气液截面干涸，因此需要增强蒸发腔方向的毛吸力，因此设置从腔体外壁到腔体内壁方向，膨胀体积逐渐增加，加强毛吸力，保证环路热管的稳定运行。
63.作为优选，蒸发器的腔体内部设置毛细结构9，从腔体外壁到腔体内壁方向，膨胀颗粒的导热系数逐渐降低。通过导热系数的不断降低，提高靠近蒸发腔的换热阻力，可以进一步使蒸发腔的热量不易传递给液体侧以及外侧，减少“漏热”，保证环路热管的更加稳定运行。
64.作为优选，蒸发器的腔体内部设置毛细结构9，从腔体外壁到腔体内壁方向，膨胀颗粒的导热系数逐渐降低的幅度不断增加。通过研究发现，随着靠近蒸发腔，设置膨胀颗粒的导热系数逐渐降低的幅度不断降低，进一步满足要求。
65.作为优选，冷凝器2中设置换热管8，换热管8中流动药液。冷凝器2用于加热药液。
66.作为优选，药液是用于熏洗身体疼痛。例如肌肉拉伤。
67.本发明公开了一种控制两个蒸发器内的液位高度的快速降低的方法，包括如下步骤：1）入口阀门7和液体管路阀门打开，动力泵关闭，蒸发器开始吸收热源的热量，其内的液体蒸发通过液体管路进入冷凝器2，然后在冷凝器2内冷凝进入蒸发器1，从而形成一个环路热管循环；
2）蒸发器的液位计检测的液位数据，并将液位数据传递给控制器；3）当检测的一个或多个蒸发器的液位超过预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门关闭，动力泵启动，从而将一个或多个蒸发器管路中的液体抽走，同时也可以将一个或多个蒸发器内的液体抽走一部分。
68.4）当检测的一个或多个蒸发器的液位低于预定液位，则控制器控制其他蒸发器的入口阀门打开，动力泵关闭，液体管路阀门打开。
69.返回步骤1）继续运行。
70.作为优选，热管启动运行一定时间后，开始步骤2）。作为优选，一定时间是5-10分钟。
71.本发明提供了一种快速降低液位的方法，根据智能控制检测液位，通过控制液体管路阀门以及入口阀的开闭功能，可以快速将液位过高的蒸发器的液位，通过泵吸作用快速降低的作用，进一步提高了系统的智能化程度，保证环路热管的稳定运行，适用性更广泛。
72.虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。