1.本发明涉及热管换热器设备技术领域，尤其涉及一种分离式热管换热器。
背景技术：
2.换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器﹑蒸发器和再沸器等，应用广泛。分离式热管换热器是由热管换热器演变的一种新型换热设备，可分别设置在热风炉的烟道、煤气管道和助燃空气管道上。
3.目前，分离式热管换热器的冷凝端与蒸发端是两个独立的部件，分别是冷凝器与蒸发器，冷凝器和蒸发器通过管道连接，工作介质通过管道在冷凝器与蒸发器之间循环，依靠内部介质的连续相变，完成热量的连续转移，工作介质在冷凝器与蒸发器中的量，影响热管的传热效率与运行稳定性。
4.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：一是当液态介质过少时，导致蒸发器内的液态介质不足，汽化吸热效率不高；当液态介质过多时，导致冷凝器内的液态介质占比较多，冷凝器内汽态工作介质的液化效率降低，冷凝器的散热效率不高；二是工作介质量需要精确控制才能保证热管的最佳工作性能，但由于工况的不稳定，导致在冷凝器或蒸发器内气液两相介质的分配发生变化，气液分配不是最佳状态而影响热管的稳定换热性能。
技术实现要素：
5.本发明针对现有技术的不足，研制一种分离式热管换热器，该发明既能调整换热器内液态介质整体的含量，又可主动调整气液两相介质在冷凝器和蒸发器内的分配，有效提高了热管换热的稳定性。
6.本发明解决技术问题的技术方案为：分离式热管换热器，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器的出口通过上升管连接冷凝器的入口，冷凝器的出口通过下降管连接蒸发器的入口，还包括蒸汽储罐和储液箱，所述蒸汽储罐的进、出口分别通过第一阀门、第二阀门与上升管连接，所述储液箱的进、出口分别通过第三阀门、第四阀门与下降管连接。
7.作为优化，所述蒸汽储罐内部设置有伸缩装置和活塞，所述伸缩装置的输出端连接活塞，所述蒸汽储罐的进、出口处分别设置有第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀流向蒸汽储罐，第二单向阀流出蒸汽储罐。
8.作为优化，所述伸缩装置为电缸、气缸和液压缸中的任意一种。
9.作为优化，所述蒸汽储罐上设置有保温层。
10.作为优化，所述储液箱上设置有水泵，所述水泵的输入端与第二阀门连接。
11.作为优化，所述储液箱上还设置有补液口。
12.作为优化，所述第一阀门为压力调节阀，第二阀门和第四阀门为电磁阀，第三阀门是三通电磁阀。
13.作为优化，所述上升管上还设置有温度计和压力计，所述下降管上设置有液位计，所述液位计的高度与蒸发器的高度相等。
14.作为优化，所述分离式热管换热器还包括控制装置，所述控制装置的输入端分别与温度计、压力计和液位计连接，输出端分别与伸缩装置、水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门连接。
15.发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案具有如下优点或有益效果：
16.通过设置蒸汽储罐，可以吸收多余高温汽态介质，平衡管路内部气压，可以释放高温汽态介质，补充至冷凝器，使冷凝器保持较高的液化散热效率；通过设置储液箱，可以吸收多余液态介质，防止蒸发器内液态介质过多，可以释放液态介质，防止蒸发器内液态介质过少，影响汽化吸热效率；通过设置第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，将蒸汽储罐和储液箱接入介质循环管道，形成多种介质循环管路，将两相介质均衡分配到蒸发器和冷凝器中，保持较高的换热效率；该发明既能调整换热器内液态介质整体的含量，又可主动调整气液两相介质在冷凝器和蒸发器内的分配，有效提高了热管换热的稳定性。
附图说明
17.图1为本发明一种实施例的整体装置示意图。
18.图中1.蒸发器，2.冷凝器，3.上升管，4.下降管，5.蒸汽储罐，5?1.伸缩装置，5?2.活塞，5?3.第一单向阀，5?4.第二单向阀，6.储液箱，6?1.水泵，6?2.补液口，7.第一阀门，8.第二阀门，9.第三阀门，10.第四阀门，11.温度计，12.压力计，13.液位计。
具体实施方式
19.为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了实施例或例子用来实现本发明的结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.图1为本发明的一种实施例，如图所示，分离式热管换热器，包括蒸发器1和冷凝器2，所述蒸发器1的出口通过上升管3连接冷凝器2的入口，冷凝器2的出口通过下降管4连接蒸发器1的入口，还包括蒸汽储罐5和储液箱6，所述蒸汽储罐5的进、出口分别通过第一阀门7、第二阀门8与上升管3连接，所述储液箱6的进、出口分别通过第三阀门9、第四阀门10与下
降管4连接。
21.通过设置蒸汽储罐5，可以吸收多余高温汽态介质，平衡管路内部气压，可以释放高温汽态介质，补充至冷凝器2，使冷凝器2保持较高的液化散热效率；通过设置储液箱6，可以吸收多余液态介质，防止蒸发器1内液态介质过多，可以释放液态介质，防止蒸发器1内液态介质过少，影响汽化吸热效率；通过设置第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9和第四阀门10，将蒸汽储罐5和储液箱6接入介质循环管道，形成多种介质循环管路，将两相介质均衡分配到蒸发器1和冷凝器2中，保持较高的换热效率。
22.所述蒸汽储罐5内部设置有伸缩装置5?1和活塞5?2，所述伸缩装置5?1的输出端连接活塞5?2，所述蒸汽储罐5的进、出口处分别设置有第一单向阀5?3和第二单向阀5?4，所述第一单向阀5?3流向蒸汽储罐5，第二单向阀5?4流出蒸汽储罐5。通过设置伸缩装置5?1和活塞5?2，能够改变蒸汽储罐5内部容积，从而吸收或排出高温汽态介质；通过设置第一单向阀5?3和第二单向阀5?4，使高温汽态介质在蒸汽储罐5内只保持一种流动方式，吸收时，高温汽态介质只进不出，排出时，高温汽态介质只出不进。
23.所述伸缩装置5?1为电缸、气缸和液压缸中的任意一种。
24.所述蒸汽储罐5上设置有保温层。通过设置保温层，可以防止高温汽态介质储存在蒸汽储罐5中时，流失热量。
25.所述储液箱6上设置有水泵6?1，所述水泵6?1的输入端与第二阀门8连接。通过设置水泵6?1，可以将储液箱6中的液态介质输送到下降管4中，补充冷凝器2内液位高度。
26.所述储液箱6上还设置有补液口6?2。通过设置补液口6?2，可以补充更换介质。
27.所述第一阀门7为压力调节阀，第二阀门8和第四阀门10为电磁阀，第三阀门9是三通电磁阀。通过设置第一阀门7为压力调节阀，使上升管3内高温汽态介质正常流向冷凝器2，多余高温汽态介质流向蒸汽储罐5，均衡上升管3内气压和介质；通过设置第二阀门8和第四阀门10为电磁阀，可以作为蒸汽储罐5和储液箱6出口的安全阀；通过设置第三阀门9是三通电磁阀，可以改变从冷凝器2中流出的液态介质流向。
28.所述上升管3上还设置有温度计9和压力计10，所述下降管4上设置有液位计11，所述液位计11的高度与蒸发器1的高度相等。通过设置温度计9和压力计10，可以监测上升管3内部的温度和压强；通过设置液位计11，可以监测蒸发器1内的液位高度。
29.所述分离式热管换热器还包括控制装置，所述控制装置的输入端分别与温度计9、压力计10和液位计11连接，输出端分别与伸缩装置5?1、水泵6?1、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9和第四阀门10连接。
30.使用时，通过补液口6?2添加介质，储液箱6添加完液态介质后，关闭补液口6?2，控制装置打开第四阀门10和水泵6?1，水泵6?1将储液箱6内液态介质送至下降管4，最终进入蒸发器1，当液位计11测得蒸发器1内的液位达标后，关闭第四阀门10和水泵6?1，便可以进行换热了。
31.正常换热时，液态介质在蒸发器1内受热气化，高温汽态介质通过上升管3进入冷凝器2，在冷凝器2中散热冷凝变成液态介质，然后通过下降管4回到蒸发器1中重新吸热气化，完成循环。
32.当换热器工况不稳定，蒸发器1蒸发较快或冷凝器2冷凝较慢时，上升管3内高温气态介质相对含量升高，下降管4内液态介质相对含量降低，温度计11和压力计12监测到上升
管3内的温度和气压升高，将信息持续传输到控制装置，控制装置动态控制第一阀门7和伸缩装置5?1的状态，第一阀门7调节上升管3内高温汽态介质流向，伸缩装置5?1移动活塞5?2改变蒸汽储罐5容积，多余高温汽态介质通过第一单向阀5?3进入蒸汽储罐5暂时储存，维持上升管3内温度和压强正常，正常含量的高温汽态介质沿上升管3进入冷凝器2进行冷凝，同时控制装置接收来自液位计13的液位信息，启动水泵6?1，打开第四阀门10，将储液箱6内的液态介质补充到蒸发器1中，维持蒸发器1内液态介质含量稳定；当蒸发器1蒸发较慢或冷凝器2冷凝较快时，上升管3内汽态介质相对含量较少，下降管4内液态介质相对含量较高，此时控制装置打开第二阀门8，然后启动伸缩装置5?1，蒸汽储罐5释放储存的高温汽态介质，高温汽态介质穿过第二单向阀5?4补充进上升管3从而进入冷凝器2中，维持冷凝器2正常工作，同时控制装置控制第三阀门9动态改变流向，将冷凝器2产生的液态介质分别送至蒸发器1和储液箱6中，始终维持蒸发器1的液位稳定，维持状体循环管路内制冷介质的含量稳定；在控制装置的动态控制下，蒸汽储罐5吸收或释放高温气态介质，储液箱6吸收或释放液态介质，保持换热器内制冷介质的整体含量，保持蒸发器1和冷凝器2内气液两相介质的含量稳定，从而保证热管换热的稳定性。
33.上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。技术特征：
1.分离式热管换热器，包括蒸发器(1)和冷凝器(2)，所述蒸发器(1)的出口通过上升管(3)连接冷凝器(2)的入口，冷凝器(2)的出口通过下降管(4)连接蒸发器(1)的入口，其特征是：还包括蒸汽储罐(5)和储液箱(6)，所述蒸汽储罐(5)的进、出口分别通过第一阀门(7)、第二阀门(8)与上升管(3)连接，所述储液箱(6)的进、出口分别通过第三阀门(9)、第四阀门(10)与下降管(4)连接。2.根据权利要求1所述的分离式热管换热器，其特征是：所述蒸汽储罐(5)内部设置有伸缩装置(5?1)和活塞(5?2)，所述伸缩装置(5?1)的输出端连接活塞(5?2)，所述蒸汽储罐(5)的进、出口处分别设置有第一单向阀(5?3)和第二单向阀(5?4)，所述第一单向阀(5?3)流向蒸汽储罐(5)，第二单向阀(5?4)流出蒸汽储罐(5)。3.根据权利要求2所述的分离式热管换热器，其特征是：所述伸缩装置(5?1)为电缸、气缸和液压缸中的任意一种。4.根据权利要求1所述的分离式热管换热器，其特征是：所述蒸汽储罐(5)上设置有保温层。5.根据权利要求1所述的分离式热管换热器，其特征是：所述储液箱(6)上设置有水泵(6?1)，所述水泵(6?1)的输入端与第二阀门(8)连接。6.根据权利要求1所述的分离式热管换热器，其特征是：所述储液箱(6)上还设置有补液口(6?2)。7.根据权利要求1所述的分离式热管换热器，其特征是：所述第一阀门(7)为压力调节阀，第二阀门(8)和第四阀门(10)为电磁阀，第三阀门(9)是三通电磁阀。8.根据权利要求1所述的分离式热管换热器，其特征是：所述上升管(3)上还设置有温度计(11)和压力计(12)，所述下降管(4)上设置有液位计(13)，所述液位计(13)的高度与蒸发器(1)的高度相等。9.根据权利要求1～8所述的分离式热管换热器，其特征是：所述分离式热管换热器还包括控制装置，所述控制装置的输入端分别与温度计(11)、压力计(12)和液位计(13)连接，输出端分别与伸缩装置(5?1)、水泵(6?1)、第一阀门(7)、第二阀门(8)、第三阀门(9)和第四阀门(10)连接。
技术总结
本发明公开了一种分离式热管换热器，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器的出口通过上升管连接冷凝器的入口，冷凝器的出口通过下降管连接蒸发器的入口，还包括蒸汽储罐和储液箱，所述蒸汽储罐的进、出口分别通过第一阀门、第二阀门与上升管连接，所述储液箱的进、出口分别通过第三阀门、第四阀门与下降管连接。本发明既能调整换热器内液态介质整体的含量，又可主动调整气液两相介质在冷凝器和蒸发器内的分配，有效提高了热管换热的稳定性。有效提高了热管换热的稳定性。
技术研发人员：郭鹏 孙飞飞 董文龙 孟刚
受保护的技术使用者：山东博宇重工科技有限公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2021/12/7
声明：
“分离式热管换热器的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：山东博宇重工科技有限公司
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2024年11月27日 ~ 29日 
