帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱傳導(dǎo)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]加熱、冷卻、導(dǎo)熱將熱能，從Α面?zhèn)鲗?dǎo)至Β面是日常生活，工農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域廣為應(yīng)用的一種基本的過(guò)程。常見(jiàn)的導(dǎo)熱方式有以下幾種;第1，在溫度差作用下的間壁式導(dǎo)熱，第2，其熱能在流體介質(zhì)或連續(xù)固體材料中的傳輸，第3，以光/聲/電磁波形態(tài)的超接觸方式傳播。其中尤以通過(guò)流體將熱能完成一定距離輸送的方式最為普遍常用。優(yōu)點(diǎn)是流體介質(zhì)可選范圍廣，分配合流推動(dòng)方式靈活，缺點(diǎn)是輸送過(guò)程需要外部部力，如栗/風(fēng)機(jī)等，特別的當(dāng)流體是液體物質(zhì)時(shí)，因其容重大，摩擦阻力大，耗電耗能成本高。在某些場(chǎng)合下有些應(yīng)用例中其輸送能耗甚至是主要的制約因素。對(duì)于具有超導(dǎo)能力的重力熱管，脈動(dòng)熱管，含納米粒子的復(fù)合液體方式，含納米粒子的氣體方式，存在有:穩(wěn)定性差，熱傳導(dǎo)效率低，熱傳導(dǎo)效果差，二個(gè)端點(diǎn)間的重力高度差限制，納米粒子沉降聚團(tuán)后不能再次啟動(dòng)的隱患，冷熱二端之間不能在真實(shí)的運(yùn)行系統(tǒng)中任意互換，單雙管方式限制，傳輸長(zhǎng)度限制等問(wèn)題。
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種重力熱管強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)[申請(qǐng)?zhí)?201310353861.3]，包括設(shè)置于重力熱管內(nèi)腔的導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒內(nèi)部形成汽態(tài)工質(zhì)的上升通道，導(dǎo)流筒外側(cè)壁與重力熱管內(nèi)側(cè)管壁之間形成液態(tài)工質(zhì)的下降通道，導(dǎo)流筒的上部設(shè)有將上升通道與下降通道導(dǎo)通的通汽口，導(dǎo)流筒的下部設(shè)有將下降通道與上升通道導(dǎo)通的回流口。
[0004]上述方案在一定程度上解決了現(xiàn)有重力熱管熱傳導(dǎo)效果差的問(wèn)題，但是該方案依然存在著:穩(wěn)定性差，熱傳導(dǎo)效率低，納米粒子沉降聚團(tuán)后不能再次啟動(dòng)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，熱傳導(dǎo)效率高的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:本帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于，本熱傳導(dǎo)裝置包括兩端封閉的中空導(dǎo)熱管體，所述的中空導(dǎo)熱管體內(nèi)具有用于放置導(dǎo)熱工質(zhì)的內(nèi)腔，在中空導(dǎo)熱管體一端分別設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口與工質(zhì)出口，所述的中空導(dǎo)熱管體內(nèi)設(shè)有能將內(nèi)腔軸向分割呈兩個(gè)相互獨(dú)立且均呈螺旋狀軸向分布的螺旋通道的螺旋結(jié)構(gòu)，兩個(gè)螺旋通道中的一個(gè)的一端與工質(zhì)進(jìn)口相連通，剩余一個(gè)螺旋通道的一端與工質(zhì)出口相連通，且兩個(gè)螺旋通道的另一端在中空導(dǎo)熱管體遠(yuǎn)離設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口與工質(zhì)出口一端的內(nèi)部相互連通。優(yōu)選地，本裝置可以埋在地下，通過(guò)管壁與土壤換熱，也可以應(yīng)用于地表，進(jìn)行垂直方向傳熱，由于中空導(dǎo)熱管體兩端端點(diǎn)之間的溫度差作用推動(dòng)管內(nèi)導(dǎo)熱工質(zhì)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)納米粒子運(yùn)動(dòng)，使得本裝置易于熱量的傳導(dǎo)且能夠在任意的高度差，即小于或等于100米，足夠的長(zhǎng)度下，小于或等于1000米，不改變安裝位置的情況下，可雙向任選熱流傳遞方向，在-35-1000°C范圍內(nèi)的溫度效率為95-99%，軸向?qū)崮芰棵芏?5-30W/mm2;所述的中空導(dǎo)熱管體具有氣密性，耐壓值2 0.2MPa，可以彎曲；所述的中空導(dǎo)熱管體為光管、波紋管與螺紋管中的任意一種，且所述的中空導(dǎo)熱管體為鋼管、銅管、塑料金屬?gòu)?fù)合管和塑料管中的任意一種;所述的導(dǎo)熱工質(zhì)主要成分為粒徑1-20納米的碳粒子/ 二氧化鈦/R123/水/溴化鋰溶液/R134a，灌注量為中空導(dǎo)熱管體內(nèi)容積的3%-100%。
[0007]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的螺旋結(jié)構(gòu)包括軸向設(shè)置在中空導(dǎo)熱管體內(nèi)且以中空導(dǎo)熱管體軸心呈螺旋狀設(shè)置的螺旋板，所述的螺旋板下端部與中空導(dǎo)熱管體下端底部之間具有間距，所述的螺旋通道在間距內(nèi)相互連通。即這里的螺旋板呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為鋼/銅/塑料，螺旋板將中空導(dǎo)熱管體隔開(kāi)，形成兩個(gè)螺旋通道，兩個(gè)螺旋通道僅在中空導(dǎo)熱管體的底部連通。
[0008]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的導(dǎo)熱工質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)，所述的螺旋板周向外側(cè)分別與中空導(dǎo)熱管體的周向內(nèi)側(cè)相互密封且當(dāng)中空導(dǎo)熱管體兩端無(wú)溫度差時(shí)能使納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒懸浮和/或就近聚積于所述螺旋板上從而為下次更快地?zé)醾鲗?dǎo)啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。由于中空導(dǎo)熱管體兩端之間的溫度差作用推動(dòng)管內(nèi)導(dǎo)熱工質(zhì)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)納米粒子運(yùn)動(dòng)，由于螺旋板存在并在內(nèi)部熱流的作用下旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)更多的納米粒子參與到懸浮碰撞運(yùn)動(dòng)之中，以此將熱量由溫度高的一端傳送至溫度低的一端，當(dāng)工作停止，中空導(dǎo)熱管體兩端無(wú)溫度差，中空導(dǎo)熱管體內(nèi)流體靜止，部分納米粒子懸浮或就近聚積在螺旋板上，為下次更快的熱啟動(dòng)做好準(zhǔn)備，以此往復(fù)循環(huán)作用以完成熱量的傳遞。
[0009]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的間距處設(shè)有能對(duì)導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行攪拌從而防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積的攪拌機(jī)構(gòu)。
[0010]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的攪拌機(jī)構(gòu)包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝結(jié)構(gòu)設(shè)置在螺旋板下端部且能周向轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，且所述的葉輪朝向螺旋通道設(shè)置。即通過(guò)葉輪的周向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)對(duì)導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行攪拌，從而防止導(dǎo)熱工質(zhì)中的納米粒子沉積在中空導(dǎo)熱管體的底部。
[0011]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的葉輪能在導(dǎo)熱工質(zhì)的熱流作用下直接被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn);或者所述的葉輪上連接有能驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。即葉輪主動(dòng)或被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以隨導(dǎo)熱工質(zhì)運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以通過(guò)動(dòng)力機(jī)構(gòu)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)安裝結(jié)構(gòu)包括固定設(shè)置在中空導(dǎo)熱管體內(nèi)的固定支架，所述的固定支架內(nèi)穿設(shè)有能周向轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，所述的葉輪固定設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸上，且所述的驅(qū)動(dòng)軸端部延伸至螺旋板上，所述的螺旋板通過(guò)軸承與驅(qū)動(dòng)軸相連。葉輪優(yōu)選采用斜流葉片形式，這樣能提高攪拌效果，防止納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)中的納米顆粒沉積。
[0013]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的中空導(dǎo)熱管體底部設(shè)有能防止導(dǎo)熱工質(zhì)沉積在中空導(dǎo)熱管體底部的防沉積結(jié)構(gòu)。
[0014]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的防沉積結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在中空導(dǎo)熱管體底部且位于葉輪下方的旋轉(zhuǎn)毛刷，且所述的旋轉(zhuǎn)毛刷與驅(qū)動(dòng)軸固定相連。優(yōu)選地，這里的旋轉(zhuǎn)毛刷與中空導(dǎo)熱管體側(cè)壁以及底部，保持合適的距離，避免旋轉(zhuǎn)毛刷晃動(dòng)和卡死，其中，旋轉(zhuǎn)毛刷材質(zhì)為碳纖維、不銹鋼纖維、銅纖維與塑料纖維中任意一種，直徑0.01-0.lmm0
[0015]在上述的帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置中，所述的中空導(dǎo)熱管體至少一端設(shè)有橫向設(shè)置的換熱器，且所述的換熱器一端設(shè)有位于中空導(dǎo)熱管體一側(cè)的換熱器流體入口，另一端設(shè)有位于中空導(dǎo)熱管體另一側(cè)的換熱器流體出口。優(yōu)選地，這里的中空導(dǎo)熱管體兩端均設(shè)有換熱器，且換熱器與中空導(dǎo)熱管體內(nèi)的導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行間壁導(dǎo)熱換熱，也可以流體直接接觸管壁進(jìn)行對(duì)流換熱，在中空導(dǎo)熱管體外表面可安裝有與換熱器相連的翅片結(jié)構(gòu)。
[0016]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:1冷熱量從A處傳遞至B處的過(guò)程中，由其外部提供的輸送動(dòng)力在氣態(tài)介質(zhì)場(chǎng)合可以減小到零的程度，只僅靠流體自身的熱能驅(qū)動(dòng)便可。2用一根管就可傳輸冷、熱能量，并且在已安裝的實(shí)際應(yīng)用中，冷/熱端可互反運(yùn)行。3傳輸管A處至B處的實(shí)際安裝位置的高度差可達(dá)100米，延伸長(zhǎng)度可達(dá)1000米以上。4使用簡(jiǎn)單安全，無(wú)需日常維護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明提供的A-A處的剖視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明提供的螺旋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明提供的本裝置設(shè)有換熱器時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖中，中空導(dǎo)熱管體1、螺旋結(jié)構(gòu)2、螺旋通道21、螺旋板22、工質(zhì)進(jìn)口 3、工質(zhì)出口 4、間距5、攪拌機(jī)構(gòu)6、葉輪61、動(dòng)力機(jī)構(gòu)62、固定支架63、驅(qū)動(dòng)軸64、軸承65、旋轉(zhuǎn)毛刷66、換熱器7、換熱器流體入口 71、換熱器流體出口 72、翅片結(jié)構(gòu)73。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]如圖1-3所示，本帶螺旋結(jié)構(gòu)的單管超級(jí)熱傳導(dǎo)裝置，包括兩端封閉的中空導(dǎo)熱管體1，中空導(dǎo)熱管體1內(nèi)具有用于放置導(dǎo)熱工質(zhì)的內(nèi)腔，在中空導(dǎo)熱管體1 一端分別設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口3與工質(zhì)出口4，中空導(dǎo)熱管體1內(nèi)設(shè)有能將內(nèi)腔軸向分割呈兩個(gè)相互獨(dú)立且均呈螺旋狀軸向分布的螺旋通道21的螺旋結(jié)構(gòu)2，兩個(gè)螺旋通道21中的一個(gè)的一端與工質(zhì)進(jìn)口 3相連通，剩余一個(gè)螺旋通道21的一端與工質(zhì)出口 4相連通，且兩個(gè)螺旋通道21的另一端在中空導(dǎo)熱管體1遠(yuǎn)離設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口 3與工質(zhì)出口 4一端的內(nèi)部相互連通，優(yōu)選地，本裝置可以埋在地下，通過(guò)管壁與土壤換熱，也可以應(yīng)用于地表，進(jìn)行垂直方向傳熱，由于中空導(dǎo)熱管體1兩端端點(diǎn)之間的溫度差作用推動(dòng)管內(nèi)導(dǎo)熱工質(zhì)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)納米粒子運(yùn)動(dòng)，使得本裝置易于熱量的傳導(dǎo)且能夠在任意的高度