本发明是关于采暖及余热利用方面的技术。

散热器在工业换热和民用采暖方面应用很广。近年来许多新的发明使散热器向提高热效率增加耐压强度，增强耐腐蚀性能降低金属材料消耗，扩大使用功能等方向发展。如“波面型散热器”（中国专利申请号86201952，分类号F28D1/06）;“折边钢制柱式散热器”（中国专利申请号86208015，分类号F24D19/00）;“铸铁片式散热器”（中国专利申请86203729、分类号F28D1/00）;“两用散热器”（中国专利申请86200060，分类号F24J2/04）。这些散热器的特点是热媒直接流经和充满散热器内部，其所携带的腐蚀性和结垢不易消除。

运用真空相变两相流原理的“热管”这一超导热体的成功应用，带动了热工领域中许多专利的发明。如美国的“集束式热管”，日本的“分离式热管”，国内应用的“翅片式热管散热器”等。这些发明的共同特点是等温和低温差下的高传热系数和大传递热量。但目前“热管”还不便通用于各种蒸汽热水等系统中。

本申请人设想一种新的散热器，使它具高效传热散热原理，器壁很薄钢材耗量少，耐压力高使用寿命长。经过八年来的学习研究和不懈试验，终于试制成功。

本发明的目的，是提供一种热介质和内压力与供热系统隔开的，能承受较高工作压力的高效节能散热器。

本发明的另一个目的是进一步降低散热器的金属材料消耗。 提高散热器抗锈蚀抗结垢抗冻能力，延长其使用年限，确保其使用安全性能。

本发明的第三个目的是为了扩大“热管”和“真空相变换热器”的使用范围。

本散热器是将若干支金属柱状管垂直并列与上下各一支水平连通管焊成一块柱状排管，由单块或数块柱状排管组焊成散热器主体。一支或两支金属直园管穿过主体下部水平连通管并与其两端相接处焊封，此为隔离管。穿在水平连通管内的隔离管外表面上敷有多孔层泡化吸液芯。在主体上部一端置一抽真空排不凝气两用阀，另一端置一压力安全阀。该柱状排管组合结构经清洗钝化抽真空注工质密封和外表涂饰处理即为本散热器产成品。使用时将隔离管与供热系统管网相连即可高效传热散热。

本散热器的柱状排管可采用两种方法制得。第一种方法是用金属薄板经模压成型后缝焊制成。第二种方法是用金属管材切割焊接后制成。金属薄板或管材的种类、规格型号厚度依据散热器应用范围压力容器规范与工质的相容性及经济技术条件设计。一般要选用允许使用于真空范围的气密性好吸放气量少的金属真空结构材料。常用的有低碳钢、不锈钢、紫铜、黄铜、铝及铝合金和复合材料。金属薄板成型的柱状排管，以每块压制3～6支柱状管为宜。柱状排管及其上下部水平连通管压制成便于组焊又能承受高真空负压力和内部热膨胀正压力的形状。根据所需热功率和散热面积的大小，每组散热器可以由4～20片柱状排管焊成。金属管材成型的柱状排管，以每块排管焊成6～30支管为宜，每组散热器由1～10块柱状排管组成。

本散热器的隔离管也有两种方法制得。第一种与金属薄板成型的柱状排管配套，采用一支或两支金属直园管制成。第二种与金属管材成型的柱状排管配套，采用每块柱状排管设置一支隔离管，一组散热器的隔离管由若干柱状排管的隔离管串联或并联组成。本散热器的隔离管长度大于柱状排管的长度。隔离管也可以是一支独立的热管或另一支热管的凝结段之一部分。当隔离管作为一支热管的一部分时，可与其绝热段相焊接或采用经密封处理的隔膜阀、法兰盘螺纹活接等联接，使此组合热管与散热器主体成二级联接真空相变散热系统。隔离管的材质、依据使用范围内热媒的腐蚀性和金属材质的耐蚀性与工质的相容性设计选择。隔离管的规格型号依据供热系统最高工作压力按压力管道规范设计。隔离管的壁厚一般选在2mm～3.5mm之内。隔离管的内径依据热通量及热媒的种类按管道工程规范设计。

本散热器的隔离管是热源的传输通道，又是散热器与热源介质和压力的隔离器件。在热源传输管道和隔离管内，压力可以是数个、数十个表压，而在隔离管封隔的按真空相变原理运行的散热器内，因为可以选择不同饱和蒸汽压和很少充装量的工质，压力可以按设计运行在数个或一个表压以下。反之，也可以设计出使柱状排管组内部压力高于或等于热源和传输管道内部压力的方案。在只需要温度和热量的场合，设计出以传输与热源等温或小温差的热量为主的方案，而压力可数倍的降低，节约用于压力安全方面的金属材料消耗，且可进一步降低热阻。在需要压力能为主的场合，可以设计出以传输变高的压力能为主的方案。当然也可以设计出压力和温度热量不变而使供热与用热两系统介质隔离的方案。仿佛象电力变压器 一样。虽然其初级线圈与次级线圈是隔开的，不直接连通的，但设置在同一个铁芯上的初次级线圈却可以将电压和电流高效率地变换。本散热器较容易地解决了热量温度和压力的能量变换。

本散热器的多孔层是穿在水平连通管内的隔离管外表面上的具有泡化和毛细吸液特性的多孔物质。多孔层可以是网状物的层叠，也可以采用电化学、烧结、机械加工和喷涂等方法在隔离管外园表面直接制得。多孔层的作用，一是吸取工质供隔离管换热，二是增强泡化，提高工质的沸腾换热系数。

本散热器的抽真空排不凝气两用阀为一体制造，可以是针阀类、复合阀类。技术要求为气阻小便于制备真空便于注工质，便于用手工工具御压排不凝气。该阀静止密封状态下的容许漏率为1.33×10-8帕·升/秒。

本散热器的安全阀以止回式微启安全阀为宜。其静止密封状态下的容许漏率为1.33×10-8帕·升/秒。其开启压力依据散热器最高工作压力确定。排气能力应大于散热器内容积的安全泄放量。如果散热器内最高工作压力设计在1个表压以内，此阀可不设。因为可按设计控制散热器内工质的最佳充装量。当热源温度超高于设计最高工作温度后，工质蒸发量大于凝结量。其液面低于隔离管上敷之多孔层下缘时，即发生“干涸”现象，相对地减弱和停止相变蒸发，内部蒸汽压亦停留在设计最高压力之下。也就是说，变压式真空相变散热器将自动地工作在最高设计压力之内。

本散热器的内充工质种类可以是与柱状排管组和隔离管所用金属材料相容性好的，工质品质因素高的，符合设计使用温度范围的各种具有蓄热特性的液体或固体材料。用于采暖的散热器内工质的 工作温度范围以0～150℃为宜。工质也可以是某种具有蓄热特性的相变材料。可以是单工质。也可以是复合或混合工质。内充工质数量依据工质的饱和蒸汽压、散热器主体内容积、使用工作压力等因素选择。常用的工质有纯水、酒精、甲醇、弗立昂、丙酮、导热姆、硫化物等。

本散热器具有可拆换性和再生的特点。如果内部真空度下降过多，散热器表面温度不均匀有明显冷区时，可采用工厂抽气再生或由用户采用热真空法排不凝气再生。热真空法的具体实施过程是：将需要再生的散热器之隔离管加较高温度的热（可以用过压锅炉水、蒸汽、燃油喷灯或电加热器等很多方法）。在散热器上部置一测温范围在120℃以上的温度计，当散热器表面温度上升至正常最高工作温度以上后，可用手工工具开启抽真空排不凝气两用阀放气，放气至出气声较小时关闭两用阀，待加热温度上升后，可依前法重复排气两次即可再生。

目前，各种散热器不同地存在如下一些不足：

1.散热器壁较厚热阻大钢材耗量多，结垢和锈蚀问题严重，耐压能力差漏汽漏水较普遍。

2.现有热管和真空相变换热器尚不能普遍通用于各种传热散热系统热网中。

3.集束式热管的传输距离受到一定限制。分离式热管由于相距数十米的整套系统内容积大气阻大，一般高真空获得设备难以胜任抽真空工艺的要求。制造厂不能一次制成，只能在安装现场用热真空法制造。因此，充工质量不易准确控制，真空度只能满足较低要求，热效率受到影响。

本发明与已有技术相比，即采用了真空相变沸腾泡化等高效传热散热原理，又巧妙地设置了隔离管这一特殊结构。改变了热媒直接流经和充满散热器内容积的常规。散热器内外被隔开，使散热器内压力可人工设计控制在低于或等于高于供热系统压力的某范围。象变压器一样可按人的意愿选择散热器内压与供热系统压力的比例，使之工作在最佳范围。散热器内外被隔开，一般热媒所携带的腐葱裕笃越鹗羝鞅诘难趸透泼纠胱咏峁傅任侍庠谡饫锉怀沟紫＞荽丝山徊郊醣∩⑷绕鞅诿娌牧系暮穸龋档椭亓拷谠几植南模跎偃茸杼岣呷刃剩映な褂檬倜黾邮褂冒踩郧沂蛊淠脱狗段С杀独┱埂?

本发明与已有技术相比，应用范围较广。便于远距离传输用热。可以采用现有的双管循环式汽或水，汽水混合传输，也可以用热管式单管传输，甚至可以用余热空气或热泵提供的普通空气压缩热传输散热。由于本散热器内容积常处在真空状态下，内部工质的沸点和冰点比正常大气压状态下低许多，加之很少量的工质不存在冻结胀裂散热器壁的问题，因此抗冻效果良好，特别适用于高寒地区和间歇供热系统。

本发明与已有技术相比，可以使真空相变散热器便于用高真空获得设备工厂化制造，可以确保充工质的准确性和最佳量。确保散热器内容积高真空的获得，确保高效率和使用安全性。

图1是单管型变压式真空相变散热器的正视局部剖面图和右视图。

图2是二级连接变压式真空相变散热器的正视局部剖面图和右视图。

图3是双管型变压式真空相变散热器的正视局部剖面图和右视图。

图4是高强耐外蚀型变压式真空相变散热器的正视局部剖面图和右视图。

图5A、图5B是单管型变压式真空相变散热器采暖系统实施例示意图。

图6是二级联接变压式真空相变散热器采暖系统实施例示意图。

图7是双管型变压式真空相变散热器采暖系统实施例示意图。

图8是高强耐外蚀型变压式真空相变散热器组配之余热锅炉实施例示意图。

单管型变压式真空相变散热器如附图1所示。柱状排管组4是用真空结构材料类的1mm～0.2mm厚的金属薄板模压成型后焊接制成。隔离管1由一支壁厚2mm～3.5mm的金属直园管制成。它穿在柱状排管组下部水平连通管内并与其两端焊封。2是工质，它的充装量占散热器内容积的10%以下，以利用其“干涸”现象使散热器自动地工作在设计安全压力之内。3是多孔层泡化吸液芯，它敷于穿在下部水平连通管内的隔离管外表面上。5是设置在散热器上部一端的抽真空排不凝气两用阀。

二级联接变压式真空相变散热器如附图2所示。柱状排管组4是用金属真空结构材料类的1mm～0.2mm厚的金属薄板模压成型后焊接制成。隔离管1由一支长金属园管制成，其长的一端成直或弯形，以便制成一支独立的热管或与另一支热管的绝热段连接，成另一支热管的一部分。它是一支与散热器主体有结构联系，但其内部独立进行真空相变工作的热管。当隔离管作为一支独立热管使用时，可将此热管的蒸发段置于火炉，烟道等热源中即可传热散热。 作为联接于热网系统的多组散热器应用方案请参阅附图6。图2中2是工质、3是多孔层，5、6是柱状排管组上部和隔离管尾端的抽真空排不凝气两用阀。

双管型变压式真空相变散热器如附图3所示。柱状排管组4是用真空结构材料类的低碳钢薄板经模压成型后缝焊制成，隔离管1由两支金属直园管制成。两支金属管并列穿在柱状排管组下部水平连通管内并与其两端焊封。2是工质，它的充装量占散热器内容积的10%以下，以利用“干涸”现象使散热器自动地工作在设计安全压力之内。3是多孔层泡化吸液芯，它敷于穿在水平连通管内的隔离管外表面上，5是设置在散热器上部一端的抽真空排不凝气两用阀。

高强耐外蚀型变压式真空相变散热器如附图4所示。柱状排管组6是用6～30个垂直并列的支管与上下各一支水平连通管9组焊好，每组散热器由1～10块柱状排管组成。其结构材料是可用于真空范围的低碳钢、不锈钢或铜等金属园管。隔离管1是每块柱状排管用一支金属直园管，每组散热器的隔离管由若干柱状排管的隔离管串连或并联组成。隔离管穿在下部水平连通管内并与其两端焊封。图中，2是穿在水平连通管内的隔离管外表面上的多孔层泡化吸液芯。3是工质，4是隔离管的串联或并联连接管，它可以将数支隔离管连成一体，以便与供热管道连接。5是法兰盘、7是压力安全阀，8是抽真空排不凝气两用阀。此例散绕骺沙惺苁习俑霰硌梗⑶铱捎τ糜谟幸欢ǜ葱缘耐饨橹驶肪持校缁こ导浠蛘羝小８咔磕屯馐葱捅溲故秸婵障啾渖⑷绕髯魑膳τ檬保肫渌钢稚⑷绕靼沧胺绞揭谎圆膳凳├即勇浴＞咛宀? 暖安装方案请参看图5A、5B和图6图7。

单管型变压式真空相变散热器采暖系统实施例如附图5A、5B所示。图5A是串联安装方式，图5B是并联安装方式，散热器主体柱状排管组1由0.75mm厚低碳钢薄板经模压成型后缝焊制成。普通热水或蒸汽锅炉8产生的热水或蒸汽经供热管道2、法兰盘或螺纹活接送至散热器的隔离管4内，经隔离管器壁向网状多孔层泡化吸液芯3内吸附的纯水工质5传热，工质受热汽化，携带大量汽化潜热的汽相工质迅速扩散至柱状排管组内壁，将热量经器壁传给散热器外部的空气，供工业和民用采暖。散热器内的汽相工质释放潜热后变为液相工质，靠重力下降至柱状排管下部的连通管内，经网状多孔层吸液，参加相变再循环，流经隔离管的锅炉热水或蒸汽继续运行，经回流管6返回锅炉，不断加热连续运行。图中7为抽真空排不凝气两用阀。

此实施例散热器内压力据实验测试，热水供热系统运行一般在零表压以下，即运行在真空范围。散热器表面温度比供热系统管道温度低5～10℃，室外温度为-5℃时，安装变压式真空相变散热器的室内温度为18.5℃，安装铸铁式散热器的对照室内温度为15℃。运行在蒸汽供热系统时，散热器内压力在1个表压以下，试验时供热锅炉压力为5个表压。此例隔离管采用直径32mm，壁厚3mm的无缝碳钢管，散热器制造起始真空度一般要达到1.33×10-3帕以上，室外温度在-6℃时，安装变压式真空相变散热器的室内（背阴面房间）温度21.5℃，安装铸铁式散热器的对照室内（向阳面房间）温度为21℃。

二级联接变压式真空相变散热器采暖系统实施例如图6所示。 散热器的柱状排管组1由0.75mm厚的低碳钢冷轧薄板模压焊接制成，供热器8为真空相变锅炉或分离式热管之蒸发段，蒸发段可安装在工业生产的余热排放烟道等处。具水平或有一定倾角安装的热管7与供热器由法兰盘9联接，并与散热器的隔离管4用经真空处理的隔膜阀6或螺纹活接联接。图中2为抽真空排不凝气两用阀，3为多孔层泡化吸液芯，5为酒精工质或纯水。供热器、热管和隔离管内部相通，属真空密封连接。此为一级真空相变系统。散热器与一级系统隔离，形成二级真空相变散热系统。

由供热器产生的汽相工质经法兰盘送至热管和隔离管内，热能经隔离管器壁向网状多孔层内吸附的酒精或纯水工质传热，工质受热相变汽化，携带大量汽化潜热的工质迅速扩散至柱状排管组内壁，将热量经器壁传给散热器外部的空气，供工业和民用采暖。散热器内的汽相工质释放潜热后变为液相工质，靠重力下降至柱状排管组的下部水平连通管内，经网状多孔层吸液参加相变再循环。由供热器产生并送至隔离管的相变蒸汽释放潜热后变为液相工质，靠重力和毛细芯经隔膜阀、热管和法兰盘返回供热器，不断加热连续运行。此实施例散热器内压力据试验测试在1个表压以内。

双管型变压式真空相变散热器采暖系统实施例如附图7所示。散热器主体柱状排管组1由0.5mm低碳钢冷轧薄板经模压成型后缝焊制成。普通热水或蒸汽锅炉7产生的热媒经供热管道2和法兰盘螺纹活接送至散热器的隔离管3中的一支内供热，并经回流管8再送至同组散热器的另一支隔离管内供热，热媒继续运行返回锅炉。在热媒的作用下，散热器的两支并列隔离管分别向网状多孔层吸液芯4内吸附的工质5传热，工质受热汽化，携带大量潜热的汽相工质迅速扩散至柱状排管组内壁，将热量均衡地经器壁传给散热器外 部的空气，供工业和民用采暖。散热器内的气相工质释放潜热后变为液相工质靠重力下降至柱状排管下部的水平连通管内，经网状多孔层吸液参加相变再循环。图中6为抽真空排不凝气两用阀，9为U型弯头。

高强耐蚀型变压式真空相变散热器组配之余热锅炉实施例如附图8所示。柱状排管8由若干支壁厚1.5～3mm，直径25mm～42mm的无缝管并列焊成，与其垂直的上下水平连通管10由壁厚2mm～3.5mm，直径34mm～57mm的无缝管制成。每组散热器由1～10块柱状排管组成。穿过下部水平连通管的隔离管6由壁厚2mm～3.5mm，直径25mm～38mm的无缝管制成。每组散热器的各分支隔离管由连接管13串联或并联接通，由连接管上的法兰盘14与热源供热管道3相接。穿在下部水平连通管内的隔离管外表面上有多孔层泡化吸液芯9，内装工质12为适量纯水或饱和蒸汽压低于水而工作温度范围高于水的相变材料。图中，1为双管循环方式时用的回流管（下降管），采用单管传热方式被亓鞴懿簧琛?为已有技术分离式热管之蒸发段。4为抽真空排不凝气两用阀，5是余热锅炉锅体，11为压力安全阀。

当高温烟气等余热烘热蒸发段内中工质时，工质受热大量汽化，经法兰盘、供热管道向隔离管供热，汽相工质供热时释放大量潜热变为液相工质，经供热管道返回蒸发段。此为热管式单管输热方案，实施时必须在抽真空排不凝气两用阀4处抽真空，使蒸发段、供热管道、隔离管成封闭的真空相变系统，否则不能正常运行。如因安装位置高差或障碍物等原因，也可以采用双管循环方式输热，此方案是在抽真空排不凝气两用阀与蒸发段之间装设回流管1（图中虚 线部分）。用双管循环供热时，释热后的液相工质经回流管返回热管的蒸发段投入再运行。由供热管道送来的热能经隔离管器壁向网状多孔层内吸附的纯水工质传递，工质受热汽化，携带大量汽化潜热的汽相工质迅速扩散至柱状排管组内壁，将热量经器壁传给散热器外部的余热锅炉锅体5内，将普通低温水加热成开水、热水或蒸汽，供工业和民用。产出热水或蒸汽类型依据热源温度总热量及用途来确定。此实施例内压力可运行至数十上百个表压，如采用低饱和蒸汽压的高温工质，耐压能力还可成倍提高。余热锅炉容量依据热量平衡求出所要交换的热量确定。余热锅炉和隔离管、连接管、分离式热管的蒸发段、供热管道和回流管的压力强度，传热受热面积。热通量等数据按压力容器规范和热工常规设计。

变压式真空相变散热器与已有各种散热器相比，可进一步降低能耗。其特点是薄壁耐压长寿高效抗冻抗蚀抗结垢，且具有传统与最新供热方式的通用性。