专利名称：一种带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法
技术领域：
本发明属于能量输运技术领域，涉及一种将热能从一个区域输运到另一区域的低能耗高密度能量输运系统，特别是一种带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法。
背景技术：
目前，在生活废水和工业废水中冷、热能的回收利用技术还有待于进一步开发，废水的排放位置与需要能量的位置有一段距离，在诸如中央空调系统的供冷和供热、太阳能热利用、空气冷能回收、各类锅炉或动力机的余热或其它废热的回收、核能热利用等领域和场合也常常存在提供冷、热能量的地方与使用冷、热能量的地方有一段距离的情况；在通讯基站房间内，在各类电源柜、控制柜等内部区域，由于有内热源存在，一年四季都需要将内热源产生的热量传递到外部环境中，即要求将热能从一个区域输运到另外一个区域。热管技术实现了 “潜热”形式输运能量，是一种输运密度大的能量输运方法。为实现提高能量输运的效率，热管已由单根热管演变为多根复合热管，并由连体式热管演变成分离式热管；分离式热管在工业应用中具有布置灵活、易于实现大型化等优点；然而，普通分离式热管存在工作液输送力不够、分液不均匀、使用效果远不如连体式热管，另外，现有的普通分离式热管大都采用垂直布管，焊接部位特别多，其集气母管及输气母管的管径都较大，严重阻碍了分离式热管的推广应用，难以形成大规模应用的商业化产品；为推广分离式热管技术，本发明人曾提出一种“双循环可控热管系统”(专利号200610045059. 8)，能够彻底解决分离式热管中存在的各种问题；本发明人还提出“一种双向双循环能量输运系统”(专利号200710013149. 3)，实现了利用热管原理以“潜热”形式输运能量的过程，具有能量输运密度高等优点，但该系统结构较为复杂，必须进行全面的优化设计和合理的控制手段，才能保证系统的长期稳定运行；为简化系统，本发明人还提出“一种气液两相流能量输运方法”(专利号201210004575. I )，该方法便于实现优化设计和控制，能够解决目前冷、热能量输运过程中存在的各种问题，但该方法必须有循环溶液泵才能实现能量的输运过程，增强了装置成本和运行成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有分离式热管技术中存在的缺点，寻求设计并提出一种利用带均流分配器的水平布管式热管技术将热能从一个区域输运到另一区域的低能耗高密度的高效能量输运系统，解决利用现有普通分离式热管技术实现“潜热”形式输运能量时存在的分液不均匀、使用效果不如连体式热管的问题，以及带动力的分离式热管存在的结构复杂、需要带循环溶液泵等问题。为了实现上述目的，本发明将水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器分别放置在提供冷、热能量的地方和排放冷、热能量的地方，将蒸发器到冷凝器工质母管、冷凝器工质分配器、冷凝器工质均流管、冷凝器工质分配三通、冷凝器工质回收三通、冷凝器工质回收支管、冷凝器工质回收母管、冷凝器到蒸发器工质母管、分液器、蒸发器等流量、均液管、蒸发器工质分配三通、蒸发器工质回收三通、蒸发器工质回收支管和蒸发器工质回收母管连通式接为一体结构，构成带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统，包括冷凝器工质输送与分配、冷凝器工质收集与储存、蒸发器工质输送与分配、蒸发器工质收集与储存四个子系统；蒸发器工质回收母管中的热管工质(可能是饱和状态，也可能是气液混合状态)在蒸发器产生的热力作用下，由蒸发器到冷凝器工质母管送入冷凝器工质分配器，冷凝器工质分配器又将热管工质送入冷凝器工质均流管和冷凝器工质分配三通，均匀地将热管工质分配给冷凝器中的每个冷凝管路，实现冷凝器工质的输送与分配；在冷凝器管路中热管工质实现完全冷凝后，在重力作用下进入冷凝器工质回收三通和冷凝器工质回收支管，再流入冷凝器工质回收母管，实现冷凝器工质的收集与储存；冷凝器工质回收母管中的热管工质在重力作用下，由冷凝器到蒸发器工质母管送入分液器，分液器再将热管工质送入蒸发器等流量均液管和蒸发器工质分配三通，均匀地将热管工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，实现蒸发器工质的输送与分配；在蒸发器管路中热管工质开始蒸发过程，在蒸发热力作用下，热管工质从下而上，逆重力上流，部分或全部完成蒸发过程后，由蒸发器工质回收三通进入蒸发器工质回收支管，再进入蒸发器工质回收母管中，实现蒸发器工质的收集与储存；然后，再次进入冷凝器工质输送与分配子系统，将热管工质再次均匀地分配给冷凝器中的每个冷凝管路；如此循环往复，连续不断地实现冷、热能量输运过程。 本发明中蒸发器等流量均液管采用不等长度而等流量的均液管，蒸发器上部第I根均液管最短，蒸发器下部第I根均液管最长，中间部分均液管长度在最短均液管与最长均液管之间，长度的确定需依据重力为驱动力、每根管都应等流量的规则，经过优化计算确定。本发明中水平布管式蒸发器的每个管路都是从较低位置处将冷凝器来的液相热管工质送入，在蒸发器管路中吸收热量后发生相变，产生的气相工质或气液两相工质，在蒸发器产生的热力作用下，由下而上逆重力方向运动，从较高位置处流出到蒸发器工质回收母管中，这种逆重力方向运动利于蒸发器换热面的充分利用和提高蒸发器换热效率。本发明中水平布管式冷凝器的每个管路都是从较高位置处将蒸发器来的气相或气液两相流热管工质送入，在冷凝器管路中放出热量后发生相变，产生的液相工质在重力作用下，由上而下运动，从较低位置处流出到冷凝器工质回收母管中，这种顺重力方向流动利于冷凝器各管路凝结液体的及时排出和提高冷凝器换热效率。本发明涉及的水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器的管排数为一排，或两排以上，或一排半、两排半、三排半，其中的半排指不带转弯部分，只有直段的那一排；具体排数应根据换热面积大小、流动阻力计算等因素综合优化分析，当换热器管排数不是偶数排时，在管排上不设置分配三通或回收三通，子管与对应换热器管直接连接。本发明涉及的水平布管式蒸发器的每个管路的管路数由流动阻力计算确定，管路数为大于等于2根的任意整数；每个管路排在同一排管上，或根据优化设计需要排在不同排管上，形成逆流排列方式。本发明涉及的水平布管式冷凝器的每个管路的管路数由流动阻力计算确定，管路数为大于等于2根的任意整数；每个管路排在同一排管上，或根据优化设计需要排在不同排管上，形成逆流排列方式。本发明涉及的水平布管式蒸发器中蒸发器等流量均液管的数量根据总的换热管数和每个均液管所带的管数分析计算而得，为保证均液要求，每个均液管所带的管数通常是相同的；蒸发器等流量均液管的数量为大于等于2根的任意整数。本发明涉及的水平布管式冷凝器中冷凝器工质均流管的数量与蒸发器中蒸发器等流量均液管的数量相同或不相同；冷凝器工质均流管的数量根据冷凝器总的换热管数和每个均流管所带的管数计算而得，为保证均匀分配要求，每个均流管所带的管数通常是相同的，冷凝器工质均流管的数量为大于等于2根的任意整数。本发明涉及的冷凝器工质分配器的结构形式为母管-支管式分配器，或为带均相分离装置的工质分配器，其作用是将从蒸发器来的气相或气液相工质均匀地分配到冷凝器的每根管路中。本发明涉及的水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器在安装布置时有安装高度要求，水平布管式冷凝器的安装高度要高于水平布管式蒸发器，以保证在重力作用下，冷凝器工质回收母管中的热管工质能够顺利地、均匀地分配到水平布管式蒸发器中。 本发明采用不同的流体介质能够实现热空气侧到冷空气侧的水平布管式热管能量输运，或能够实现热空气侧到冷水侧的水平布管式热管能量输运，还能够实现热水侧到冷水侧的水平布管式热管能量输运。本发明在提供冷、热能量的地方放置换热器的数量为一个或两个以上，在接受冷、热能量的地方放置的换热器为一个，构成多供一系统；或在受冷、热能量的地方放置的换热器为两个以上，在提供冷、热能量的地方放置的换热器为一个，构成一供多系统；或在提供冷、热能量的地方放置的换热器与接受冷、热能量的地方放置的换热器均为两个以上时，构成多供多系统。本发明适于海水、江水或湖水热能的利用、土壤热源或地下水热源的利用和生活废水中冷热能的回收利用的温差较小场合的能量输运场合；通过选用合理的循环工质，应用于中央空调、太阳能热利用、空气冷能回收、各类锅炉或动力机的余热或其它废热的回收和核能热利用的场合；适于通讯基站、各类电源柜和控制柜的机房的空调系统，能够与压缩制冷式空调或热泵系统合二为一，构成节能式复合制冷或空调系统。本发明与现有技术相比具有以下优点一是以“完全潜热”或“潜热加显热”的形式输运能量，以潜热为主，其能量输运密度远高于利用液体的显热来携带热量的冷、热能量输运方式，故带走同样的能量，需要的工质循环量远小于以“显热”来携带热量的输运方式，使连接提供冷、热能量的地方与使用冷、热能量的地方间的两根管路的直径大幅度降低，这不仅大幅度减小了管道、保温材料的初投资，而且也减少了输运过程中与外界环境的热交换造成的能量损失，还无需液体溶液泵，使其初投资和运行费用都大幅度降低；二是在供热与取热两个地方的换热过程中，热管内部的工质发生的都是几乎等温的相变换热过程，相变换热过程换热系数大，有利于减小换热器面积，同时两个不同地方的换热过程中系统内部的工质温度几乎保持不变，这不仅降低了换热温差产生的不可逆损失，而且使诸如海水(江水或湖水)热能的利用、土壤热源或地下水热源的应用、生活废水中冷、热能的回收利用等本身温差较小场合的能量能够实现远距离传输利用，扩展了人类使用各类小温差能量的范围，并提高了能量输运与使用效率；三是无需吸液芯结构，简化了系统内部结构，易于实现大型化生产与规模化应用，同时还降低了制造成本；四是水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器与现有空调工艺采用的铜铝换热器或铝铝换热器的结构非常类同，力口工工艺非常成熟，焊接工作量少，加工成本低，易于大规模工业化生产；五是本发明通过分液器、蒸发器等流量均液管及冷凝器工质分配器与冷凝器工质均流管等部件，实现了水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器内部工质的均匀分配，实现了高效的热管能量输运过程。六是不仅具有一供一的能量输运方式，而且能够方便地实现多供一、一供多和多供多等多种能量输运模式，即能够方便地实现将多个不同位置的能量同时输运给一个大用户，也可方便地实现将一个位置的能量同时输运给多个不同的用户，还可同时从多个不同位置的能量输运给多个不同的用户；七是结构简单，无溶液循环泵，易于实现优化设计和控制；八是适宜于诸如海水(江水或湖水)热能的利用、土壤热源或地下水热源的应用、生活废水中冷、热能的回收利用等本身温差较小场合的能量输运场合；而通过选用合理的循环工质，可应用于中央空调、太阳能热利用、空气冷能回收、各类锅炉或动力机的余热或其它废热的回收、核能热利用等等领域；九是适宜于通讯基站、各类电源柜、控制柜等机房的空调系统，同时还能够简单方便地与压缩制冷式空调或热泵系统合二为一，构成全年性高效节能的复合制冷或空调系统；十是与普通热管实现的换热过程相比，更容易实现大型化、工业化生产，也便于和各类大型工程相匹配。
图I为本发明涉及的第I种能量输运系统工作流程原理示意图。图2为本发明涉及的第2种能量输运系统工作流程原理示意图。图3为本发明涉及的第3种能量输运系统工作流程原理示意图。
具体实施例方式下面通过实施例并结合附图作进一步说明。实施例本实施例将水平布管式蒸发器10和水平布管式冷凝器2两类换热器分别放置在提供冷、热能量的地方和排放冷、热能量的地方，将蒸发器到冷凝器工质母管7、冷凝器工质分配器3、冷凝器工质均流管I、冷凝器工质分配三通4、冷凝器工质回收三通5、冷凝器工质回收支管26、冷凝器工质回收母管23、冷凝器到蒸发器工质母管20、分液器18、蒸发器等流量均液管14、蒸发器工质分配三通13、蒸发器工质回收三通12、蒸发器工质回收支管9和蒸发器工质回收母管11连通式接为一体结构，构成带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统，包括冷凝器工质输送与分配、冷凝器工质收集与储存、蒸发器工质输送与分配、蒸发器工质收集与储存四个子系统；蒸发器工质回收母管11中的热管工质(可能是饱和状态，也可能是气液混合状态)在蒸发器产生的热力作用下，由蒸发器到冷凝器工质母管7送入冷凝器工质分配器3，冷凝器工质分配器3又将热管工质送入冷凝器工质均流管I和冷凝器工质分配三通4，均匀地将热管工质分配给冷凝器中的每个冷凝管路，实现冷凝器工质的输送与分配；在冷凝器管路中热管工质实现完全冷凝后，在重力作用下进入冷凝器工质回收三通5和冷凝器工质回收支管26，再流入冷凝器工质回收母管23，实现冷凝器工质的收集与储存；冷凝器工质回收母管23中的热管工质在重力作用下，由冷凝器到蒸发器工质母管20送入分液器18，分液器18再将热管工质送入蒸发器等流量均液管14和蒸发器工质分配三通13，均匀地将热管工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，实现蒸发器工质的输送与分配；在蒸发器管路中热管工质开始蒸发过程，在蒸发热力作用下，热管工质从下而上，逆重力上流，部分或全部完成蒸发过程后，由蒸发器工质回收三通13进入蒸发器工质回收支管9，再进入蒸发器工质回收母管11中，实现蒸发器工质的收集与储存；然后，再次进入冷凝器工质输送与分配子系统，将热管工质再次均匀地分配给冷凝器中的每个冷凝管路；如此循环往复，连续不断地实现冷、热能量输运过程。本实施例中蒸发器等流量均液管14采用不等长度而等流量的均液管，蒸发器上部第I根均液管最短，蒸发器下部第I根均液管最长，中间部分均液管长度在最短均液管与最长均液管之间，长度的确定需依据重力为驱动力、每根管都应等流量的规则，经过优化计算确定。本实施例中水平布管式蒸发器10的每个管路都是从较低位置处将冷凝器来的液相热管工质送入，在蒸发器管路中吸收热量后发生相变，产生的气相工质或气液两相工质， 在蒸发器产生的热力作用下，由下而上逆重力方向运动，从较高位置处流出到蒸发器工质回收母管11中，这种逆重力方向运动利于蒸发器换热面的充分利用和提高蒸发器换热效率。本实施例中水平布管式冷凝器2的每个管路都是从较高位置处将蒸发器来的气相或气液两相流热管工质送入，在冷凝器管路中放出热量后发生相变，产生的液相工质在重力作用下，由上而下运动，从较低位置处流出到冷凝器工质回收母管23中，这种顺重力方向流动利于冷凝器各管路凝结液体的及时排出和提高冷凝器换热效率。本实施例涉及的水平布管式蒸发器10和水平布管式冷凝器2的管排数为一排，或两排以上，或一排半、两排半、三排半，其中的半排指不带转弯部分，只有直段的那一排；具体排数应根据换热面积大小、流动阻力计算等因素综合优化分析，当换热器管排数不是偶数排时，在管排上不设置分配三通或回收三通，子管与对应换热器管直接连接。本实施例涉及的水平布管式蒸发器10的每个管路的管路数由流动阻力计算确定，管路数为大于等于2根的任意整数；每个管路排在同一排管上，或根据优化设计需要排在不同排管上，形成逆流排列方式。本实施例涉及的水平布管式冷凝器2的每个管路的管路数由流动阻力计算确定，管路数为大于等于2根的任意整数；每个管路排在同一排管上，或根据优化设计需要排在不同排管上，形成逆流排列方式。本实施例涉及的水平布管式蒸发器10中蒸发器等流量均液管14的数量根据总的换热管数和每个均液管所带的管数分析计算而得，为保证均液要求，每个均液管所带的管数通常是相同的；蒸发器等流量均液管14的数量为大于等于2根的任意整数。本实施例涉及的水平布管式冷凝器2中冷凝器工质均流管I的数量与蒸发器中蒸发器等流量均液管14的数量相同或不相同；冷凝器工质均流管I的数量根据冷凝器总的换热管数和每个均流管所带的管数计算而得，为保证均匀分配要求，每个均流管所带的管数通常是相同的，冷凝器工质均流管14的数量为大于等于2根的任意整数。本实施例涉及的冷凝器工质分配器3的结构形式为母管-支管式分配器，或为带均相分离装置的工质分配器，其作用是将从蒸发器来的气相或气液相工质均匀地分配到冷凝器的每根管路中。
本实施例涉及的水平布管式蒸发器10和水平布管式冷凝器2两类换热器在安装布置时有安装高度要求，水平布管式冷凝器2的安装高度要高于水平布管式蒸发器10，以保证在重力作用下，冷凝器工质回收母管23中的热管工质能够顺利地、均匀地分配到水平布管式蒸发器10中。本实施例涉及的能量输运系统的主体结构包括冷凝器工质均流管I、水平布管式冷凝器2、冷凝器工质分配器3、冷凝器工质分配三通4、冷凝器工质回收三通5、冷凝器工质进口阀6、蒸发器到冷凝器工质母管7、蒸发器工质出口阀8、蒸发器工质回收支管9、水平布管式蒸发器10、蒸发器工质回收母管11、蒸发器工质回收三通12、蒸发器工质分配三通13、蒸发器等流量均液管14、蒸发器外壳15、蒸发器用风机16、蒸发器气流流动方向17、分液器
18、蒸发器工质进口阀19、冷凝器到蒸发器工质母管20、冷凝器工质出口阀21、冷凝器外壳22、冷凝器工质回收母管23、冷凝器用风机24、冷凝器气流流动方向25、冷凝器工质回收支管26 ;设有冷凝器与蒸发器两类换热器，每类换热器根据需要是一个或两个以上；按功能划分为冷凝器工质输送与分配、冷凝器工质收集与储存、蒸发器工质输送与分配、蒸发器工质收集与储存四个子系统；冷凝器工质进口阀6、蒸发器工质出口阀8、蒸发器工质进口阀19和冷凝器工质出口阀21为分离式热管的分体结构，便于安装及抽空、充注热管工质等工艺而加装的部件，对于大型能量输运系统，需在现场加工、安装和调试，一般不必加装如此多的阀门；各换热器与子系统的工作原理及功效为本实施例的蒸发器包括水平布管式蒸发器10、蒸发器用风机16与蒸发器外壳15，通过分液器18、蒸发器等流量均液管14和蒸发器工质回收三通13，使蒸发器的各管路中均匀获得液态工质，这些工质吸收与蒸发器接触的介质的热量而发生气化，产生蒸发过程，形成的饱和气相或两相流，由蒸发器工质收集与储存子系统，将蒸发器的出口工质回收到一起；其功效是吸收由蒸发器用风机16为动力带动的流过水平布管式蒸发器10的空气的热量，并将该热能能量转变为循环工质的相变潜能和部分显热；本实施例的冷凝器包括水平布管式冷凝器2、冷凝器用风机24、冷凝器外壳组合
22;通过冷凝器工质分配器3、冷凝器工质均流管I和冷凝器工质分配三通4，使冷凝器各管路均匀获得饱和气相或两相流工质，这些工质在冷凝器中将热量传递给与冷凝器接触的介质完全凝结为液体后，由冷凝器工质收集与储存子系统将冷凝器的出口工质回收到一起；其功效是将蒸发器中获得的相变潜能和部分显热传递到由冷凝器用风机24为动力带动的流过水平布管式冷凝器2的空气中，完成高效的热量传递过程；本实施例的冷凝器工质输送与分配子系统蒸发器工质回收母管11中的热管工质(可能是饱和状态，也可能是气液混合状态)在蒸发器产生的热力作用下，由蒸发器到冷凝器工质母管7流入冷凝器工质分配器23、冷凝器工质均流管26和冷凝器工质分配三通4，将热管工质分配给冷凝器中的每个冷凝管路；其功效是及时输送从蒸发器中流出的饱和气相或气液两相流，并将其均匀地分配到冷凝器中的每个冷凝管路中；本实施例的冷凝器工质收集与储存子系统在冷凝器各管路中热管工质实现完全冷凝后，在重力和蒸发器产生的热力双重作用下进入冷凝器工质回收三通5和冷凝器工质回收支管26，再流入冷凝器液相工质回收母管23，其功效是及时收集与储存冷凝器中产生的液相工质，保证冷凝器处于高效的工作状态；本实施例的蒸发器工质输送与分配子系统冷凝器工质回收母管23中的热管工质在重力作用下，由冷凝器到蒸发器工质母管20送入分液器18、分液器18又将热管工质送入蒸发器等流量均液管14和蒸发器工质分配三通13，将热管工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路；其功效是及时输送从冷凝器中流出的液相工质，并将其均匀地分配到蒸发器中的每个蒸发管路中，保证蒸发器处于高效的工作状态；本实施例的蒸发器工质收集与储存子系统在蒸发器各管路中热管工质蒸发后，在蒸发热力作用下，热管工质将从下而上，逆重力上流，部分或全部完成蒸发过程后，由蒸发器工质回收三通12进入蒸发器工质回收支管9，再进入蒸发器工质回收母管11中，完成蒸发器工质收集与储存过程；其功效是及时收集与储存蒸发器中产生的气相工质，避免产生气堵现象，保证蒸发器处于高效的工作状态；实施例I :本实施例涉及的第一种带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统的工作流、程如图I所示，其主要部件包括由水平布管式蒸发器10、蒸发器用风机16与蒸发器外壳15共同构成的蒸发器总成；由水平布管式冷凝器2、冷凝器用风机24和冷凝器外壳组合22共同构成冷凝器总成；由蒸发器到冷凝器工质母管7、冷凝器工质分配器23、冷凝器工质均流管26、冷凝器工质分配三通4共同构成的冷凝器工质输送与分配子系统；由冷凝器工质回收三通5、冷凝器工质回收支管26、冷凝器液相工质回收母管23构成的冷凝器工质收集与储存子系统；由冷凝器到蒸发器工质母管20、分液器18、、蒸发器等流量均液管14、蒸发器工质分配三通13构成的蒸发器工质输送与分配子系统；由蒸发器工质回收三通12、蒸发器工质回收支管9、蒸发器工质回收母管11构成的蒸发器工质收集与储存子系统；其能量输运系统装置的启动与运行过程如下先将其一种带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统按图I所示安装完毕，抽空后充入适量热管循环工质，启动蒸发器用风机16和冷凝器用风机24，系统便进入正常工作阶段；在正常工作过程中，蒸发器工质回收母管11中的热管工质(可能是饱和状态，也可能是气液混合状态)在蒸发器产生的热力作用下，由蒸发器到冷凝器工质母管7送入冷凝器工质分配器3、冷凝器工质分配器3又将热管工质送入冷凝器工质均流管I和冷凝器工质分配三通4，这样，均匀地将热管工质分配给冷凝器中的每个冷凝管路，实现了冷凝器工质输送与分配；冷凝器各管路中热管工质实现完全冷凝后，在重力和蒸发器产生的热力双重作用下进入冷凝器工质回收三通5和冷凝器工质回收支管26，再流入冷凝器液相工质回收母管23，实现了冷凝器工质收集与储存；冷凝器工质回收母管
23中的热管工质在重力作用下，由冷凝器到蒸发器工质母管20送入分液器18、分液器18又将热管工质送入蒸发器等流量均液管14和蒸发器工质分配三通13，这样，均匀地将热管工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，实现了蒸发器工质输送与分配；在蒸发器管路中热管工质开始蒸发过程，在蒸发热力作用下，热管工质从下而上，逆重力上流，部分或全部完成蒸发过程后，由蒸发器工质回收三通12进入蒸发器工质回收支管9，再进入蒸发器工质回收母管11中，实现了蒸发器工质收集与储存；然后，再次进入冷凝器工质输送与分配子系统，将热管工质再次均匀地分配给冷凝器中的每个冷凝管路；如此循环往复，连续不断地实现冷、热能量输运过程。实施例2 本实施例涉及的第二种带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统的工作流程如图2所示，其主要部件包括由水平布管式蒸发器10、蒸发器用风机16与蒸发器外壳15共同构成的蒸发器总成，由水平布管式冷凝器2、冷凝器用风机24、冷凝器外壳组合22共同构成冷凝器总成及冷凝器工质输送与分配、冷凝器工质收集与储存、蒸发器工质输送与分配、蒸发器工质收集与储存四个子系统的基本构成与实施例I基本相同，但其冷凝器工质进口阀6、蒸发器工质进口阀19的安装位置与实施例I不同，本实施例中冷凝器工质进口阀6安装在冷凝器总成的上部，而非实施例I中安装在冷凝器总成的下部，蒸发器工质进口阀19则安装在蒸发器总成的下部，而非实施例I中安装在蒸发器总成的上部；另外，本实施例中分液器18是下进上出方式安装，实施例I的分液器18是上进下出方式安装；此外，本实施例中冷凝器工质分配器3是上进下出方式安装，实施例I的冷凝器工质分配器3是下进上出方式安装。本实施例的启动与运行过程与实施例I完全相同。实施例3
本实施例涉及的第三种带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统的工作流程如图3所示，其主要部件包括由水平布管式蒸发器10、蒸发器用风机16与蒸发器外壳15共同构成的蒸发器总成，由水平布管式冷凝器2、冷凝器用风机24、冷凝器外壳组合22共同构成冷凝器总成及冷凝器工质输送与分配、冷凝器工质收集与储存、蒸发器工质输送与分配、蒸发器工质收集与储存四个子系统的基本构成与实施例I基本相同，但其蒸发器工质进口阀19的安装位置与实施例I不同，本实施例中蒸发器工质进口阀19则安装在蒸发器总成的下部，而非实施例I中安装在蒸发器总成的上部；另外，本实施例中分液器18是下进上出方式安装，实施例I的分液器18是上进下出方式安装。本实施例的启动与运行过程与实施例I完全相同。
权利要求
1.一种带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于将水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器分别放置在提供冷、热能量的地方和排放冷、热能量的地方，将蒸发器到冷凝器工质母管、冷凝器工质分配器、冷凝器工质均流管、冷凝器工质分配三通、冷凝器工质回收三通、冷凝器工质回收支管、冷凝器工质回收母管、冷凝器到蒸发器工质母管、分液器、蒸发器等流量均液管、蒸发器工质分配三通、蒸发器工质回收三通、蒸发器工质回收支管和蒸发器工质回收母管连通式接为一体结构，构成带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统，包括冷凝器工质输送与分配、冷凝器工质收集与储存、蒸发器工质输送与分配、蒸发器工质收集与储存四个子系统；蒸发器工质回收母管中的热管工质是饱和状态，或气液混合状态，在蒸发器产生的热力作用下，由蒸发器到冷凝器工质母管送入冷凝器工质分配器，冷凝器工质分配器又将热管工质送入冷凝器工质均流管和冷凝器工质分配三通，均匀地将热管工质分配给冷凝器中的每个冷凝管路，实现冷凝器工质的输送与分配；在冷凝器管路中热管工质实现完全冷凝后，在重力作用下进入冷凝器工质回收三通和冷凝器工质回收支管，再流入冷凝器工质回收母管，实现冷凝器工质的收集与储存；冷凝器工质回收母管中的热管工质在重力作用下，由冷凝器到蒸发器工质母管送入分液器，分液器再将热管工质送入蒸发器等流量均液管和蒸发器工质分配三通，均匀地将热管工质分 配给蒸发器中的每个蒸发管路，实现蒸发器工质的输送与分配；在蒸发器管路中热管工质开始蒸发过程，在蒸发热力作用下，热管工质从下而上，逆重力上流，部分或全部完成蒸发过程后，由蒸发器工质回收三通进入蒸发器工质回收支管，再进入蒸发器工质回收母管中，实现蒸发器工质的收集与储存；然后，再次进入冷凝器工质输送与分配子系统，将热管工质再次均匀地分配给冷凝器中的每个冷凝管路；如此循环往复，连续不断地实现冷、热能量输运过程。
2.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于蒸发器等流量均液管采用不等长度而等流量的均液管，蒸发器上部第I根均液管最短，蒸发器下部第I根均液管最长，中间部分均液管长度在最短均液管与最长均液管之间，长度的确定依据重力为驱动力、每根管都应等流量的规则，经过优化计算确定。
3.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式蒸发器的每个管路都是从较低位置处将冷凝器来的液相热管工质送入，在蒸发器管路中吸收热量后发生相变，产生的气相工质或气液两相工质，在蒸发器产生的热力作用下，由下而上逆重力方向运动，从较高位置处流出到蒸发器工质回收母管中，这种逆重力方向运动利于蒸发器换热面的充分利用和提高蒸发器换热效率。
4.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式冷凝器的每个管路都是从较高位置处将蒸发器来的气相或气液两相流热管工质送入，在冷凝器管路中放出热量后发生相变，产生的液相工质在重力作用下，由上而下运动，从较低位置处流出到冷凝器工质回收母管中，这种顺重力方向流动利于冷凝器各管路凝结液体的及时排出和提高冷凝器换热效率。
5.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器的管排数为一排，或两排以上，或一排半、两排半、三排半，其中的半排为不带转弯部分，只有直段的那一排；具体排数根据换热面积大小和流动阻力计算确定，当换热器管排数不是偶数排时，在管排上不设置分配三通或回收三通，子管与对应换热器管直接连接。
6.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式蒸发器的每个管路的管路数由流动阻力计算确定，管路数为大于等于2根的任意整数；每个管路排在同一排管上，或根据设计排在不同排管上，形成逆流排列方式。
7.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式冷凝器的每个管路的管路数由流动阻力计算确定，管路数为大于等于2根的任意整数；每个管路排在同一排管上，或根据设计排在不同排管上，形成逆流排列方式。
8.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于 水平布管式蒸发器中蒸发器等流量均液管的数量根据总的换热管数和每个均液管所带的管数计算确定，为保证均液要求，每个均液管所带的管数相同；蒸发器等流量均液管的数量为大于等于2根的任意整数。
9.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式冷凝器中冷凝器工质均流管的数量与蒸发器中蒸发器等流量均液管的数量相同或不相同；冷凝器工质均流管的数量根据冷凝器总的换热管数和每个均流管所带的管数计算确定，为保证均匀分配要求，每个均流管所带的管数相同，冷凝器工质均流管的数量为大于等于2根的任意整数。
10.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于冷凝器工质分配器的结构形式为母管-支管式分配器，或为带均相分离装置的工质分配器，其作用是将从蒸发器来的气相或气液相工质均匀地分配到冷凝器的每根管路中。
11.根据权利要求I所述的带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，其特征在于水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器在安装布置时有安装高度要求，水平布管式冷凝器的安装高度高于水平布管式蒸发器，以保证在重力作用下，冷凝器工质回收母管中的热管工质能够顺利地、均匀地分配到水平布管式蒸发器中。
全文摘要
本发明属于能量输运技术领域，涉及一种带均流分配器的水平布管式热管能量输运方法，将水平布管式蒸发器和水平布管式冷凝器两类换热器分别放置在提供冷、热能量的地方和排放冷、热能量的地方，将蒸发器到冷凝器工质母管、冷凝器工质分配器、冷凝器工质均流管、冷凝器工质分配三通、冷凝器工质回收三通、冷凝器工质回收支管、冷凝器工质回收母管、冷凝器到蒸发器工质母管、分液器、蒸发器等流量均液管、蒸发器工质分配三通、蒸发器工质回收三通、蒸发器工质回收支管和蒸发器工质回收母管连通式接为一体构成带均流分配器的水平布管式热管能量输运系统装置；其结构简单，原理可靠，成本低，热能传输效率高，节省能源，环境友好。
文档编号F28D15/02GK102721306SQ20121021620
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者冯志扬, 刘敏学, 刘瑞璟, 史文伯, 杜启行, 王兆俊, 王宗伟, 田小亮 申请人:海信(山东)空调有限公司, 青岛大学