超導纖維傳熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于熱傳導設備技術領域，尤其是涉及一種超導纖維傳熱裝置。
【背景技術】
[0002]加熱、冷卻、導熱將熱能，從A面?zhèn)鲗е罛面是日常生活，工農(nóng)業(yè)各領域廣為應用的一種基本的過程。常見的導熱方式有以下幾種;第1，在溫度差作用下的間壁式導熱，第2，其熱能在流體介質或連續(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)點是流體介質可選范圍廣，分配合流推動方式靈活，缺點是輸送過程需要外部部力，如栗/風機等，特別的當流體是液體物質時，因其容重大，摩擦阻力大，耗電耗能成本高。在某些場合下有些應用例中其輸送能耗甚至是主要的制約因素。對于具有超導能力的重力熱管，脈動熱管，含納米粒子的復合液體方式，含納米粒子的氣體方式，存在有:穩(wěn)定性差，熱傳導效率低，熱傳導效果差，二個端點間的重力高度差限制，納米粒子沉降聚團后不能再次啟動的隱患，冷熱二端之間不能在真實的運行系統(tǒng)中任意互換，單雙管方式限制，傳輸長度限制等問題。
[0003]為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，人們進行了長期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種重力熱管強化傳熱結構[申請?zhí)?201310353861.3]，包括設置于重力熱管內腔的導流筒，導流筒內部形成汽態(tài)工質的上升通道，導流筒外側壁與重力熱管內側管壁之間形成液態(tài)工質的下降通道，導流筒的上部設有將上升通道與下降通道導通的通汽口，導流筒的下部設有將下降通道與上升通道導通的回流口。
[0004]上述方案在一定程度上解決了現(xiàn)有重力熱管熱傳導效果差的問題，但是該方案依然存在著:穩(wěn)定性差，熱傳導效率低，納米粒子沉降聚團后不能再次啟動的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種結構簡單合理，便于納米粒子再次啟動的超導纖維傳熱裝置。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用了下列技術方案:本超導纖維傳熱裝置，其特征在于，本傳熱裝置包括具有內腔且兩端封閉的中空導熱管體，在中空導熱管體一端分別設有工質進口與工質出口，所述的工質進口上對應設有工質進口換熱器，所述的工質出口上對應設有工質出口換熱器，所述的中空導熱管體內設有當導熱工質自工質進口流入后能將導熱工質導流至中空導熱管體另一端后并自工質出口流出的導流結構，在中空導熱管體內設有若干位于內腔內且由碳纖維材料制成的碳纖維絲狀體。優(yōu)選地，中空導熱管體的一端的工質進口換熱器與工質出口換熱器為鋼管/銅管/塑料管，采用光管或帶金屬翅片形式，做成直管或蛇形盤管結構，中空導熱管體與工質進口換熱器以及工質出口換熱器采用間壁導熱換熱，也可以流體直接接觸管壁進行對流換熱，且本裝置可以埋在地下，通過管壁與土壤換熱，也可以應用于地表，進行垂直方向傳熱。由于中空導熱管體兩端端點之間的溫度差作用推動管內導熱工質運動并帶動納米粒子運動，使得本裝置易于熱量的傳導且能夠在任意的高度差，即小于或等于100米，足夠的長度下，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范圍內的溫度效率為95-99%，軸向導熱能量密度15-30W/mm2;所述的中空導熱管體材料為鋼管/銅管/塑料金屬復合管/塑料管，具有氣密性，耐壓值I 0.2MPa，可以彎曲；所述的中空導熱管體為光管、波紋管與螺紋管中的任意一種，且所述的中空導熱管體為鋼管、銅管、塑料金屬復合管和塑料管中的任意一種;所述的導熱工質主要成分為粒徑1-20納米的碳粒子/ 二氧化鈦/R123/水/溴化鋰溶液/R134a，灌注量為中空導熱管體內容積的3 % -100 %。
[0007]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的導流結構為當中空導熱管體處于導熱狀態(tài)時能使導熱工質呈螺旋狀流動的螺旋導流結構。
[0008]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的導流結構包括設置在中空導熱管體內且能將內腔軸向分割呈兩個相互獨立且均呈螺旋狀軸向分布的螺旋通道的螺旋結構，兩個螺旋通道中的一個的一端與工質進口相連通，剩余一個螺旋通道的一端與工質出口相連通，且兩個螺旋通道的另一端在中空導熱管體遠離設有的工質進口與工質出口一端的內部相互連通。
[0009]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的螺旋結構包括軸向設置在中空導熱管體內且呈螺旋狀設置的螺旋板，所述的螺旋板周向外側分別與中空導熱管體的周向內側相互密封，所述的螺旋板下端部與中空導熱管體下端底部之間具有間距，所述的螺旋通道在間距內相互連通。即這里的螺旋板呈雙螺旋結構，其材質為鋼/銅/塑料，螺旋板將中空導熱管體隔開，形成兩個螺旋通道，兩個螺旋通道僅在中空導熱管體的底部連通。
[0010]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的導熱工質為納米顆粒超導介質，所述的碳纖維絲狀體分別沿中空導熱管體軸向設置且當中空導熱管體兩端無溫度差時能使納米顆粒超導介質中的納米顆粒懸浮和/或就近聚積于所述碳纖維絲狀體與螺旋板上從而為下次更快地熱傳導啟動做好準備。碳纖維絲狀體材料為一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的纖維材料，耐壓值2 0.2MPa，可以彎曲，由于中空導熱管體兩端之間的溫度差作用推動管內導熱工質運動并帶動納米粒子運動，由于螺旋板存在并在內部熱流的作用下旋轉并帶動更多的納米粒子參與到懸浮碰撞運動之中，以此將熱量由溫度高的一端傳送至溫度低的一端，當工作停止，中空導熱管體兩端無溫度差，中空導熱管體內流體靜止，部分納米粒子懸浮或就近聚積在碳纖維絲狀體與螺旋板上，為下次更快的熱啟動做好準備，以此往復循環(huán)作用以完成熱量的傳遞。
[0011]在上述的超導纖維傳熱裝置中，每一根碳纖維絲狀體分別依次軸向貫穿于兩個螺旋通道，且所述的每一根碳纖維絲狀體的端部均不超出螺旋板的端部，所述的碳纖維絲狀體相互平行且嵌設于螺旋板上。優(yōu)選地，這里的碳纖維絲狀體軸向嵌設在螺旋板上。
[0012]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的間距處設有能對導熱工質進行攪拌從而防止納米顆粒超導介質中的納米顆粒沉積的攪拌機構。
[0013]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的攪拌機構包括通過轉動安裝結構設置在螺旋板下端部且能周向轉動的葉輪，所述的葉輪能在導熱工質的熱流作用下直接被帶動旋轉;或者所述的葉輪上連接有能驅動葉輪旋轉的動力機構。即葉輪主動或被動轉動，可以隨導熱工質運動而轉動，也可以通過動力機構而轉動。
[0014]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的轉動安裝結構包括固定設置在中空導熱管體內的固定支架，所述的固定支架內穿設有能周向轉動的驅動軸，所述的葉輪固定設置在驅動軸上，且所述的驅動軸端部延伸至螺旋板上，所述的螺旋板通過軸承與驅動軸相連。葉輪優(yōu)選采用斜流葉片形式，這樣能提高攪拌效果，防止納米顆粒超導介質中的納米顆粒沉積。
[0015]在上述的超導纖維傳熱裝置中，所述的中空導熱管體下端部還設有與驅動軸相連且位于葉輪下方的旋轉毛刷。優(yōu)選地，這里的旋轉毛刷與中空導熱管體側壁以及底部，保持合適的距離，避免旋轉毛刷晃動和卡死，其中，旋轉毛刷材質為碳纖維，不銹鋼纖維，銅纖維，塑料纖維，直徑0.01-0.1mm。
[0016]與現(xiàn)有的技術相比，本超導纖維傳熱裝置的優(yōu)點在于:1、冷熱量從A處傳遞至B處的過程中，由其外部提供的輸送動力可以減小到零的程度，只僅靠流體自身的熱能驅動便可;2、無溫度差時，納米顆粒超導介質中的納米顆粒懸浮和/或就近聚積，能為下次熱傳導做好準備;3、用一根管就可傳輸冷、熱能量，并且在已安裝的實際應用中，冷/熱兩側可互反運行;4、使用簡單安全，無需日常維護。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型提供的結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型提供的A-A處的剖視圖。
[0019]圖3為本實用新型提供的嵌設有碳纖維絲狀體的螺旋板的結構示意圖。
[0020]圖4為本實用新型提供的螺旋板的結構示意圖。
[0021]圖中，中空導熱管體1、工質進口11、工質出口 12、工質進口換熱器2、工質出口換熱器3、導流結構4、螺旋通道41、螺旋板42、間距43、碳纖維絲狀體5、攪拌機構6、葉輪61、動力機構62、固定支架63、驅動軸64、軸承65、旋轉毛刷66。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0023]如圖1-4所示，本超導纖維傳熱裝置，包括具有內腔且兩端封閉的中空導熱管體I，在中空導熱管體I一端分別設有工質進口 11與工質出口 12，工質進口 11上對應設有工質進口換熱器2，工質出口 12上對應設有工質出口換熱器3，中空導熱管體I內設有當導熱工質自工質進口 11流入后能將導熱工質導流至中空導熱管體I另一端后并自工質出口 12流出的導流結構4，在中空導熱管體I內設有若干位于內腔內且由碳纖維材料制成的碳纖維絲狀體5，優(yōu)選地，中空導熱管體I的一端的工質進口換熱器2與工質出口換熱器3為鋼管/銅管/塑料管，采用光管或帶金屬翅片形式，做成直管或蛇形盤管結構，中空導熱管體I與工質進口換熱器2以及工質出口換熱器3采用間壁導熱換熱，也可以流體直接接觸管壁進行對流換熱，且本裝置可以埋在地下，通過管壁與土壤換熱，也可以應用于地表，進行垂直方向傳熱。由于中空導熱管體I兩端端點之間的溫度差作用推動管內導熱工質運動并帶動納米粒子運動，使得