一种大功率紧凑型分离式热管

1.本发明涉及核电非能动冷却技术领域，特别是涉及一种大功率紧凑型分离式热管。


背景技术：

2.核电是一种高效、经济、绿色的能源，在全球能源比重中占有举足轻重的位置。乏燃料通常从反应堆卸载出来后，贮存在乏燃料池中，由于乏燃料仍具有较大的衰变热，使池内温度过高，正常情况下由池内的能动冷却系统带走。当发生重大灾害引起的全厂断电时，能动冷却系统仅能维持72小时工作，而若能动系统无法工作或超出72小时后，乏燃料无法被冷却，持续放热导致乏池温度过高，进而池水蒸发，甚至发生乏燃料棒熔毁的事故。
3.核电厂的乏燃料池余热排出系统需要满足更高的安全性要求，乏燃料水池的工作水温在40～60℃，事故工况下不能超过80℃，而厂区空气的温度最高在40～50℃。针对此类小温差大热量的传热过程，采用分离式热管技术是一种高效的非能动散热方式，确保极端情况下乏池的水温在可控范围。
4.分离式热管是在环路热管的基础上形成的新式热管技术，将蒸发段与冷凝段分开布置，蒸发段换热器布置在乏池内，冷凝段换热器布置在高于蒸发段换热器的位置，通过一定的高度差提供循环的驱动力，两换热器之间通过上升管和下降管进行连接，组成一个循环回路。分离式热管无需外力进行驱动，具有系统结构简单、传热效率高、可靠性高等优点，并且分离式热管可以不考虑夹带极限、毛细极限及沸腾极限。目前，小功率的分离式热管已经应用于余热回收、空调制冷、数据中心散热等领域。
5.在核电领域，areva和西屋公司各自提出了基于分离式热管冷却乏燃料水池的方案。但是，分离式热管由于部件较多，热管回路密封性较差，容易使不凝性气体进入热管内部，提高了蒸发温度，同时不凝性气体积聚冷凝器入口阻碍冷凝过程。
6.申请号为cn201520401230.9的中国专利公开了一种压水堆核电站分离式热管式非能动余热排出系统，该方案立足于用分离式热管作为压水堆核电站蒸汽发生器非能动余热排出系统，将发生器内的水引出与分离式热管进行换热，该方案虽设计了分离式热管，但未考虑不凝性气体的影响。另外，申请号为cn201821167308.5的中国专利公开了一种乏燃料池内非能动冷却分离式热管布置结构，该方案采用列管式管束作为蒸发器作为传热元件，采用翅片列管作为冷凝器的传热元件，该方案对蒸发器及冷凝器的结构进行了设计，但该方案的传热元件紧凑性较低，换热器未考虑不凝性气体对热管工作的影响。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种大功率紧凑型分离式热管，以解决上述现有技术存在的问题，通过在分离式热管中增设气液旋流分离器，能够利用气液旋流分离器将冷凝器未冷凝的气体与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到冷凝器的入口继续冷凝，液体继续流入蒸发器，能够排除未冷凝气体对于分离式热管工作的影响。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
9.本发明提供一种大功率紧凑型分离式热管，包括蒸发器、上升管、冷凝器、下降管和气液旋流分离器，所述蒸发器的出口通过所述上升管连通所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连通所述气液旋流分离器的入口，所述气液旋流分离器的气体出口连通所述冷凝器的入口，所述气液旋流分离器的液体出口通过所述下降管连通所述蒸发器的入口，所述气液旋流分离器将所述冷凝器未冷凝的气体与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到所述冷凝器的入口继续冷凝，液体继续流入所述蒸发器。
10.优选地，所述蒸发器包括第一板式换热元件，所述第一板式换热元件的出口连接有第一出口汇集部，入口连接有第一入口汇集部，所述第一出口汇集部和所述第一入口汇集部均为穹顶结构，若干所述第一板式换热元件沿厚度方向布置且贴合所述穹顶结构的内径侧布置。
11.优选地，所述第一板式换热元件包括换热片，所述换热片的外表面设置有人字形换热凸起，内表面设置有非对称鼓泡结构，相邻所述换热片的所述非对称鼓泡结构贴合，形成换热通道。
12.优选地，所述冷凝器包括第二板式换热元件和风筒，所述第二板式换热元件在厚度方向相对且呈v字型结构布置，所述v字型结构的开口朝向所述风筒的出风口。
13.优选地，所述第二板式换热元件包括扁管和连接在所述扁管外壁的翅片结构，所述扁管内沿宽度方向分布有若干贯通孔，所述翅片结构沿所述扁管的长度方向布置呈蛇形结构。
14.优选地，所述上升管的入口连通所述蒸发器的出口，所述上升管的出口连通所述冷凝器的入口，所述上升管包括第一水平管段和第一其余管段，所述第一其余管段包括第一竖直管段和/或斜向上的第一倾斜管段，所述第一水平管段位于所述冷凝器的入口处。
15.优选地，包括单向导通阀，所述单向导通阀采用特斯拉阀结构，其入口连通所述蒸发器的出口，出口连通所述上升管的入口。
16.优选地，所述上升管设置有抽真空口，所述抽真空口连接有真空泵。
17.优选地，所述下降管的入口连通所述气液旋流分离器的液体出口，所述下降管的出口连通所述蒸发器的入口，所述下降管包括第二水平管段和第二其余管段，所述第二其余管段包括第二竖直管段和/或斜向下的第二倾斜管段，所述第二水平管段位于所述蒸发器的入口处。
18.优选地，所述下降管设置有充液口，所述充液口顺次连接有充液泵和储液箱，所述充液泵采用双向泵，所述双向泵与所述储液箱之间设置有废水流出支路。
19.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.(1)本发明通过在大功率紧凑型分离式热管中增设气液旋流分离器，能够利用气液旋流分离器将冷凝器未冷凝的气体与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到冷凝器的入口继续冷凝，液体继续流入蒸发器，能够避免未冷凝气体流入蒸发器造成其吸热能力下降，避免未冷凝气体聚集在冷凝器的出口造成液体继续流动的障碍，进而能够排除未冷凝气体对于分离式热管工作的影响；另外，采用板式传热元件作为蒸发器和冷凝器，具有高效低阻、耐压性能强及结构紧凑的优势；通过采用波纹板作为蒸发器传热元件、采用铝制高翅片扁管作为冷凝器传热元件，能够提高设备的传热性能、降低工质流动阻力、减小设备的体积
及重量；
21.(2)本发明在第一板式换热元件的换热通道的表面设置有人字形换热凸起，利用人字形换热凸起能够提高换热通道的换热面积，提高换热效果，在相邻换热通道之间设置有非对称鼓泡结构，利用非对称鼓泡结构能够形成换热片之间的支撑结构，提高第一板式换热元件的结构强度，同时，非对称鼓泡结构还能增强换热通道内流体扰动，促进气泡脱离换热通道的壁面，使流动过程形成湍流，增加流体的换热性能；
22.(3)本发明冷凝器包括第二板式换热元件和风筒，第二板式换热元件在厚度方向相对且布置呈v字型结构，v字型结构的开口朝向风筒的出风口，相对于水平放置，v字型结构能够减小占地面积，降低流动阻力，相对于竖直放置，v字型结构能够提高气流的流通效果，提高散热效果；
23.(4)本发明第二板式换热元件包括扁管和连接在扁管外壁的翅片结构，扁管的传热面近似为平面，可降低传热元件污垢热阻，具有更高的传热系数，翅片结构沿扁管的长度方向布置呈蛇形结构，蛇形结构的翅片与空气接触面积大，使空气流动方向更稳定，空气侧的压降更小，达到更好的散热效果；
24.(5)本发明单向导通阀能够使得蒸发器封头内的蒸汽以更高速度流入上升管，防止气体倒流和回流，并且阀体结构可以分离蒸汽内液态工质，回流至蒸发器内重新蒸发。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明整体回路示意图；
27.图2为本发明充排液系统示意图；
28.图3为本发明抽真空系统示意图；
29.图4为本发明蒸发器结构示意图；
30.图5为本发明第一板式换热元件布置结构示意图；
31.图6为本发明第一板式换热元件结构示意图；
32.图7为本发明冷凝器结构示意图；
33.图8为本发明第二板式换热元件结构示意图；
34.图9为本发明单个扁管及其翅片结构的端面结构示意图
35.其中，1、蒸发器；11、第一板式换热元件；111、换热片；112、换热通道；113、人字形换热凸起；114、非对称鼓泡结构；12、第一出口汇集部；13、第一入口汇集部；2、单向导通阀；3、上升管；4、冷凝器；41、第二板式换热元件；411、扁管；4111、贯通孔；412、翅片结构；4121、翅片换热凸起；42、第二入口汇集部；43、第二出口汇集部；5、气液旋流分离器；6、下降管；7、抽真空口；71、真空泵；72、第一截止阀；8、充液口；81、充液泵；82、储液箱；83、废水流出支路；84、第二截止阀；85、第三截止阀；86、第四截止阀；9、风筒。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明的目的是提供一种大功率紧凑型分离式热管，以解决现有技术存在的问题，通过在分离式热管中增设气液旋流分离器，能够利用气液旋流分离器将冷凝器未冷凝的气体与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到冷凝器的入口继续冷凝，液体继续流入蒸发器，能够排除未冷凝气体对于分离式热管工作的影响。
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
39.如图1～8所示，本发明提供一种大功率紧凑型分离式热管，包括蒸发器1、上升管3、冷凝器4、气液旋流分离器5和下降管6，分离式热管形成其内部填充的工质的循环回路，其中，蒸发器1和冷凝器4均为换热器结构，具有良好的热交换能力，冷凝器4放置位置要高于蒸发器1的位置，放置高度差产生的压头需要大于循环时最大阻力降。具体的，蒸发器1用于吸收热量将其内部的工质气化形成气体，冷凝器4用于散失热量将气化后的工质冷凝形成液体。蒸发器1的出口通过上升管3连通冷凝器4的入口，冷凝器4的出口连通气液旋流分离器5的入口，气液旋流分离器5的气体出口连通冷凝器4的入口，气液旋流分离器5的液体出口通过下降管6连通蒸发器1的入口。气液旋流分离器5可以采用现有的结构，具有入口、气体出口和液体出口，经过冷凝器4后无法完全冷凝的蒸汽，通过气液旋流分离器5产生旋流流动，蒸汽及极少量未冷凝气体会因为离心力聚集于中心上部，液体则聚集于下部，气相逐渐累积产生压强，自动沿管路回至冷凝器4的入口进入冷凝器4重新冷凝，液体继续返回蒸发器1的入口。本发明通过在分离式热管中增设气液旋流分离器5，能够利用气液旋流分离器5将冷凝器4未冷凝的气体(尤其是夏季温度高，冷凝效果差的时候仍有较多的未冷凝工质气体)与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到冷凝器4的入口继续冷凝，液体继续流入蒸发器1，能够避免未冷凝气体流入下降管6造成流动阻力增大甚至回液不畅，导致蒸发器1的吸热能力下降，避免未冷凝气体聚集在冷凝器4的出口造成液体继续流动的障碍，避免工质冷凝温度上升，进而能够排除未冷凝气体对于分离式热管工作的影响。
40.如图4～6所示，蒸发器1可以包括第一板式换热元件11，采用不锈钢材质冲压压制制成，第一板式换热元件11可以沿宽度方向布置多个，在平铺面积增大的基础上保证传热效果；也可以在厚度方向间隔布置，降低对于宽度方向的占地需求。第一板式换热元件11具有在其内部设置的换热通道112，工质在换热通道112内流动，第一板式换热元件11的外侧与需要被冷却的物体(例如乏燃料水池内的水体)接触，换热通道112内的工质与外部的物体进行热量交换，工质被加热蒸发成气体。第一板式换热元件11的换热通道112中的工质的流动方向自下而上，运行时，换热通道112底部为液态水，中段为气液两相状态，顶部为纯气态状态或夹带一部分水的气态状态。第一板式换热元件11总体上为板状结构，在板状结构的延伸方向设置有多个换热通道112，能够进一步提高换热效率。为了保证工质的顺利循环，在第一板式换热元件11的出口连接有第一出口汇集部12，入口连接有第一入口汇集部13，工质通过第一入口汇集部13分布到各换热通道112内，流出换热通道112的工质则通过
第一出口汇集部12进入连通冷凝器4的管路(例如为上升管3)中。第一出口汇集部12和第一入口汇集部13均为穹顶结构，而相应的入口和出口均位于穹顶结构的顶部，能够更好的保证工质的流入和流出。若干第一板式换热元件11沿厚度方向布置且贴合穹顶结构的内径侧布置，形成宽度与厚度尺寸近似的结构，能够适应于第一出口汇集部12和第一入口汇集部13的穹顶结构。
41.第一板式换热元件11可以包括换热片111，换热片111可以采用壁厚仅为0.4mm的304不锈钢整体轧制后进行全焊接。采用不锈钢合金作为材质，采用全焊式板束，避免采用胶垫密封而受乏燃料池温度、压力的限制，具有优良的抗腐蚀能力，使用寿命长，适合长时间浸泡在乏燃料池中使用。轧制后的换热片111的外表面设置有人字形换热凸起113，利用人字形换热凸起113能够提高换热通道112的换热面积，提高换热效果。内表面设置有非对称鼓泡结构114，相邻换热片111的非对称鼓泡结构114贴合，形成换热通道112，利用非对称鼓泡结构114能够形成换热片111之间的支撑结构，提高第一板式换热元件11的结构强度，同时，非对称鼓泡结构114还能增强换热通道112内流体扰动，促进气泡脱离换热通道112的壁面，使流动过程形成湍流，增加流体的换热性能。相比于列管式元件，第一板式换热元件11质量轻、紧凑度更高、耐压性能更优，相同换热面积时，流通面积比管式元件大5倍，故压降也较低；且采用鼓泡结构增大了流体扰动，换热系数相比管式增加了1～3倍。
42.如图7～9所示，冷凝器4可以包括第二板式换热元件41和风筒9，第二板式换热元件41采用一次成型铝扁管、钎焊蛇形翅片形成高翅片小通道扁管管束结构，紧凑度能够大于800m2/m3，提高了元件的散热能力。风筒9安装在冷凝器4的顶部，高度依据空气所需升力及环境温度进行计算，风筒9可以为框架结构，截面形状、尺寸与冷凝器4顶部保持一致。第二板式换热元件41在厚度方向相对且呈v字型结构布置，v字型结构的两个支臂之间的夹角为30
°
～60
°
。另外，v字型结构的每个支臂均可以沿第二板式换热元件41的宽度方向或厚度方向布置多个第二板式换热元件41。在顶部设置有第二入口汇集部42，在底部设置有第二出口汇集部43。v字型结构的开口朝向风筒9的出风口，能够利用气流对第二板式换热元件41进行冷却。相对于水平放置第二板式换热元件41的结构，v字型结构能够减小占地面积，降低内部工质流动的阻力，相对于竖直放置的结构，v字型结构能够提高迎风面布置的换热面积，提高冷却气流的流通效果，提高散热效果。
43.第二板式换热元件41可以包括扁管411和连接在扁管411外壁的翅片结构412，每一扁管411两侧的扁平管壁上均设置有翅片结构412，当在厚度方向布置多个扁管411时，相邻的翅片结构412可以连接也可以有间隙。扁管411和翅片结构412的材质均可以采用具有良好导热性能的铝，相比于传统的碳素钢及低合金钢，质量仅为1/3，而导热系数提升3倍多，由于含有1.0％～1.5％的锰，耐腐蚀性更好。翅片结构412与扁管411之间通过高温钎焊焊接。扁管411的传热面近似为平面，可降低传热元件污垢热阻，具有更高的传热系数。翅片结构412可以为分段设置的条形片状翅片、也可以为相互连接的蛇形翅片。扁管411内沿宽度方向分布有若干贯通孔4111，贯通孔4111内用于流通需要被冷却的工质。翅片结构412可以沿扁管411的长度方向布置呈蛇形结构，蛇形结构的翅片与空气接触面积大，使空气流动方向更稳定，空气侧的压降更小，达到更好的散热效果，进一步的，在蛇形结构的表面还可以设置有若干翅片换热凸起4121，翅片换热凸起4121能够显著增大蛇形结构的换热面积，进一步提高散热效果。
44.结合图1所示，包括上升管3，上升管3可以采用不锈钢材质，为避免气体在上升管3内冷凝，在上升管3全部管段均包覆保温材料，保温材料可以选择玻璃纤维材质，外包金属外壳保护层。上升管3通过焊接方式与蒸发器1及冷凝器4连接，上升管3的入口连通蒸发器1的出口，上升管3的出口连通冷凝器4的入口，蒸发器1内产生的气体经上升管3进入蒸发器1。上升管3可以包括第一水平管段和第一其余管段，其中，第一其余管段可以只是包括第一竖直管段，也可以只是包括斜向上的第一倾斜管段，还可以既包括第一竖直管段又包括斜向上的第一倾斜管段，在采用第一倾斜管段时，可以根据实际安装场地确定倾斜角，最小倾斜角度应大于5
°
，第一水平管段位于冷凝器4的入口处，以便于与冷凝器4进行连接。
45.可以设置有单向导通阀2，单向导通阀2可以通过焊接方式与蒸发器1和上升管3相连。具体的，单向导通阀2可以选择普通的带机械活动部件的单向阀，也可以选择无需机械活动部件的特斯拉阀，特斯拉阀的入口连通蒸发器1的出口，特斯拉阀的出口连通上升管3的入口，特斯拉阀的设置能够使得在蒸发器1的第一出口汇集部12内蒸发的高压气体更快速的流入上升管3，同时防止倒流和回流的发生，并且蒸汽在流经特斯拉阀的过程中，由于速度增加导致蒸发压力降低，有利于蒸发器1的蒸发过程，并且，由于蒸汽的碰撞过程，可以充分分离气体内的液态水，回流至蒸发器1内重新蒸发。
46.如图1和图3所示，上升管3可以设置有抽真空口7，抽真空口7位于上升管3的高点位置，能够抽取顶部的气体进行抽真空，避免抽取液体对真空泵71造成影响。另外，在利用抽真空口7充入空气进行吹扫时，也能够更好的将回路内的液态工质排净。抽真空口7连接有真空泵71，真空泵71出口处安装有绝对压力表，用于实时显示分离式热管内的绝对压力。抽真空口7通过真空阀、耐真空卡套或液封结构进行密封。真空泵71与上升管3的连通位置设置有第一截止阀72(可以为真空截止阀)，根据需要，通过开启第一截止阀72和真空泵71可以对分离式热管的回路内进行抽真空操作，通过开启第一截止阀72可以向分离式热管的回路内补入空气。另外，利用真空泵71还可以用于将分离式热管内的不凝结气体排出。
47.结合图1所示，包括下降管6，下降管6可以采用不锈钢材质，通过焊接方式与蒸发器1和气液旋流分离器5连接，下降管6的入口连通气液旋流分离器5的液体出口，下降管6的出口连通蒸发器1的入口。下降管6可以包括第二水平管段和第二其余管段，第二其余管段可以只是包括第二竖直管段，也可以只是包括斜向下的第二倾斜管段，还可以既包括第二竖直管段又包括斜向上的第二倾斜管段，在采用第二倾斜管段时，可以根据实际安装场地确定倾斜角，最小倾斜角度应大于5
°
，第二水平管段位于蒸发器1的入口处，以便于与蒸发器1进行连接。需要注意的是，当用于冷却乏燃料池时，浸没在乏燃料池内的下降管6部分，可以采用真空套管进行隔热处理，避免冷凝水在下降管6内与乏燃料池内高温水进行大量换热，提前发生汽化。
48.如图1和图2所示，下降管6设置有充液口8，充液口8可以设置在靠近蒸发器1的入口位置，便于注入和排空分离式热管的回路内的工质，且在注入工质后进入蒸发器1时不会影响蒸发器1的正常工作，因此，也可以在运行过程中补充工质。充液口8顺次连接有充液泵81和储液箱82，充液泵81与下降管6之间设置有第二截止阀84，充液泵81与储液箱82之间设置有第三截止阀85，充液泵81可以将储液箱82内的工质注入充液口8内，作为分离式热管的回路的循环介质。储液箱82采用封闭水箱，能够耐受0.1mpa的负压。充液口8通过真空阀、耐真空卡套或液封结构进行密封。充液泵81还可以采用双向泵，双向泵与储液箱82之间设置
有废水流出支路83，废水流出支路83与充液泵81之间设置有第四截止阀86，可以通过控制充液泵81的正转和反转以控制是向充液口8注入工质还是排出工质，排出工质时，可以通过废水流出支路83进行排空后处理。
49.本发明的工作原理如下：
50.在使用过程中，当蒸发器1外侧温度超过蒸发器1内工质的相变温度时，蒸发器1内工质蒸发成过热蒸汽，流过单向导通阀2后沿上升管3上升至冷凝器4中，蒸汽在冷凝器4中与外界空气进行对流换热后冷凝，在重力的作用沿下降管6流入气液旋流分离器5内，经过气液旋流过程分离出液体和气体，分离后的液体工质继续沿下降管6返回至蒸发器1中，而气体工质经过自压缩产生压力，流至冷凝器4的入口处，进入冷凝器4内继续与外界空气进行换热冷凝。在风筒9的作用下，温度较低的空气从下向上流过冷凝器4，吸收冷凝器4的热量后升温，空气凭借温差沿着风筒9向上流动，自然对流后可实现持续带走冷凝器4内工质的热量的目的，使得分离式热管的回路内的工质实现持续循环运行。
51.当分离式热管需要维护或长时间不使用时，可以通过开启抽真空口7，使外界空气进入分离式热管的回路内，通过充液口8将分离式热管的回路内的运行工质排出，而后通过化学试剂对管路内进行清洗，清洗后对管路内进行吹扫并密封好，避免内部锈蚀和污染物进入。当需要重新使用时，启动真空泵71，对分离式热管进行抽真空操作，将分离式热管的回路抽至设定真空度，之后关闭第一截止阀72，真空泵71停止工作，回路真空保持不小于30分钟，通过观察绝对压力传感器的数值变化，当变化值小于指定值时，即可视为分离式热管满足使用条件。然后启动充液泵81，将储液箱82内的工质(例如去离子水)充入分离式热管的回路内，通过安装在储液箱82的液位计在充液前后的示数变化，获得回路的充液量。
52.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：包括蒸发器、上升管、冷凝器、下降管和气液旋流分离器，所述蒸发器的出口通过所述上升管连通所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连通所述气液旋流分离器的入口，所述气液旋流分离器的气体出口连通所述冷凝器的入口，所述气液旋流分离器的液体出口通过所述下降管连通所述蒸发器的入口，所述气液旋流分离器将所述冷凝器未冷凝的气体与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到所述冷凝器的入口继续冷凝，液体继续流入所述蒸发器。2.根据权利要求1所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述蒸发器包括第一板式换热元件，所述第一板式换热元件的出口连接有第一出口汇集部，入口连接有第一入口汇集部，所述第一出口汇集部和所述第一入口汇集部均为穹顶结构，若干所述第一板式换热元件沿厚度方向布置且贴合所述穹顶结构的内径侧布置。3.根据权利要求2所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述第一板式换热元件包括换热片，所述换热片的外表面设置有人字形换热凸起，内表面设置有非对称鼓泡结构，相邻所述换热片的所述非对称鼓泡结构贴合，形成换热通道。4.根据权利要求1所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述冷凝器包括第二板式换热元件和风筒，所述第二板式换热元件在厚度方向相对且呈v字型结构布置，所述v字型结构的开口朝向所述风筒的出风口。5.根据权利要求4所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述第二板式换热元件包括扁管和连接在所述扁管外壁的翅片结构，所述扁管内沿宽度方向分布有若干贯通孔，所述翅片结构沿所述扁管的长度方向布置呈蛇形结构。6.根据权利要求1-5任一项所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述上升管的入口连通所述蒸发器的出口，所述上升管的出口连通所述冷凝器的入口，所述上升管包括第一水平管段和第一其余管段，所述第一其余管段包括第一竖直管段和/或斜向上的第一倾斜管段，所述第一水平管段位于所述冷凝器的入口处。7.根据权利要求6所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：包括单向导通阀，所述单向导通阀采用特斯拉阀结构，其入口连通所述蒸发器的出口，出口连通所述上升管的入口。8.根据权利要求6所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述上升管设置有抽真空口，所述抽真空口连接有真空泵。9.根据权利要求6所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述下降管的入口连通所述气液旋流分离器的液体出口，所述下降管的出口连通所述蒸发器的入口，所述下降管包括第二水平管段和第二其余管段，所述第二其余管段包括第二竖直管段和/或斜向下的第二倾斜管段，所述第二水平管段位于所述蒸发器的入口处。10.根据权利要求9所述的大功率紧凑型分离式热管，其特征在于：所述下降管设置有充液口，所述充液口顺次连接有充液泵和储液箱，所述充液泵采用双向泵，所述双向泵与所述储液箱之间设置有废水流出支路。

技术总结
本发明公开一种大功率紧凑型分离式热管，属于核电非能动冷却技术领域，包括蒸发器、上升管、冷凝器、下降管和气液旋流分离器，所述蒸发器的出口通过上升管连通所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连通所述气液旋流分离器的入口，所述气液旋流分离器的气体出口连通所述冷凝器的入口，所述气液旋流分离器的液体出口通过下降管连通所述蒸发器的入口。本发明利用气液旋流分离器将冷凝器未冷凝的气体与已冷凝的液体进行分离，使得气体回到冷凝器的入口继续冷凝，液体继续流入蒸发器，能够避免未冷凝气体流入蒸发器造成其吸热能力下降，避免未冷凝气体聚集在冷凝器的出口造成液体继续流动的障碍，进而能够排除未冷凝气体对于分离式热管工作的影响。热管工作的影响。热管工作的影响。


技术研发人员：白博峰 陈真韬 常壮 骆政园 张延丰
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/7/21