熱管換熱器具有換熱效率高、溫度均勻、可在小溫差條件下換熱等特點，在工程上得到了廣泛的應用。常見的熱管換熱器中，用一層隔板將散熱介質和集熱介質隔離，在隔板上安裝適當數量的熱管，將熱管的一端置于散熱介質中，以吸收熱量，將另一端置于集熱介質中，以釋放熱量，散熱介質和集熱介質均在熱管外部流動。

這種熱管換熱器的結構復雜，維護困難，使用壽命較短。發明內容

本發明提供一種熱管換熱器和換熱方法，結構簡單，便于維護。

本發明提供了一種熱管換熱器，包括

熱管殼體，其包括單一的內空間，傳熱介質填充在所述內空間下部分；

至少一個散熱器，其內填充有散熱介質，所述散熱器位于所述內空間下部分，并被所述傳熱介質完全浸沒；

至少一個集熱器，其內填充有集熱介質，所述集熱器位于所述內空間上部分，所述集熱器位于所述傳熱介質液面上方；

保溫層，其包裹在所述熱管殼體外壁上；

排氣充液口，其設置在所述熱管殼體的頂部或側壁上部，通過所述排氣充液口向所述熱管殼體內注入所述傳熱介質，并排出所述熱管殼體中的氣體。

在本發明的各實施例中，優選地，所述的熱管換熱器進一步包括

防爆安全閥，其安裝在所述熱管殼體的頂部或側壁上部，所述防爆安全閥在檢測到所述熱管殼體內部的氣壓到達一定值時打開；和/或

再生排氣閥，其安裝在所述排氣充液口處，通過所述再生排氣閥向所述熱管殼體內注入或補充所述傳熱介質，并排出所述熱管殼體中的氣體，其中，氣體包括不凝結氣體。

在本發明的各實施例中，優選地，所述再生排氣閥包括全金屬結構。

在本發明的各實施例中，優選地，所述熱管殼體的形狀包括圓筒盒狀或方形盒狀; 和/或，所述集熱器和/或所述散熱器包括纏繞成螺旋狀的管道；和/或，所述集熱器和/ 或所述散熱器包括繞成連續波浪形的管道；和/或，所述集熱器和/或所述散熱器包括并聯的多根管道。

在本發明的各實施例中，優選地，在所述散熱器的管道外和/或所述集熱器的管道外安裝翼片；和/或，所述散熱器的管道和/或所述集熱器的管道為扁形管。

在本發明的各實施例中，優選地，所述的熱管換熱器進一步包括以下中的至少一種

壓力傳感器，其連接到所述熱管殼體內部，通過所述壓力傳感器檢測所述熱管殼體內部的氣壓值；

溫度傳感器，其用于檢測以下中的至少一種的溫度所述傳熱介質、所述散熱介質、所述集熱介質、所述散熱器、所述集熱器；

至少一個控制閥門，其安裝在所述散熱器和/或所述集熱器上，以控制安裝有所述控制閥門的所述散熱器中的散熱介質和/或所述集熱器中的集熱介質的流量。

本發明還提供了應用前述熱管換熱器的一種換熱方法，包括以下步驟

傳熱介質吸收散熱介質的熱量，并汽化、沸騰，變成蒸汽；

蒸汽狀態的傳熱介質從熱管殼體內部下方對流到所述熱管殼體內部上方，將熱量傳遞給集熱介質，然后冷凝成液態；

液態的傳熱介質在重力作用下從所述熱管殼體內部上方回流到所述熱管殼體內部下方；

其中，傳熱介質的汽化、沸騰、對流、冷凝和回流在熱管殼體的內空間中完成。

在本發明的各實施例中，優選地，根據以下中的至少一種控制所述散熱介質和/ 或所述集熱介質的流量以控制熱管換熱器的換熱量

所述傳熱介質的材料、所述傳熱介質的溫度、所述散熱介質的溫度、填充有所述散熱介質的散熱器的管道的材料、所述集熱介質的溫度、填充有所述集熱介質的集熱器的管道的材料。

在本發明的各實施例中，優選地，通過增大所述散熱器的散熱面積和/或增大所述集熱器的集熱面積來增大熱量交換面積，以提高所述傳熱介質在所述散熱器和所述集熱器之間的傳熱效率。

通過本發明各實施例提供的熱管換熱器和換熱方法，能夠帶來以下至少一種有益效果

1.熱管換熱器結構簡單，便于維護。相對于傳統的熱管換熱器來說，本發明的熱管換熱器采用單一的熱管，將散熱器和集熱器包容在熱管殼體內，不用再設置隔板將散熱介質和集熱介質隔離，也不用在隔板上安裝熱管，比傳統熱管換熱器的結構簡單，便于制造和維護。

2.熱管換熱器具有再生能力。當本發明的熱管換熱器內聚集的不凝結氣體較多時，可以通過再生排氣閥將其排除，恢復熱管換熱器的性能。

3.增大熱交換面積。本發明提供的熱管換熱器不通過熱管殼體換熱，而通過熱管殼體內散熱器和集熱器的表面換熱，增大了熱交換面積。

4.換熱效率高，換熱效果好，換熱充分。本發明的熱管換熱器在熱管殼體包容的相對封閉的內空間內進行換熱，熱量浪費少，換熱效率高。同時，散熱器表面上溫度越高處傳熱介質汽化速度越快，使散熱器有保持溫度均勻的趨勢，從而使散熱介質的熱量被充分地傳輸出來；集熱器表面上溫度越低處氣相傳熱介質冷凝速度越快，使集熱器有保持溫度均勻的趨勢，從而使集熱介質能夠充分地吸收熱量。這一過程能夠充分發揮熱管的均溫作用， 取得良好的換熱效果。

5.具有雙層壁熱管換熱器的特點。集熱器和散熱器被填充傳熱介質的空間隔離， 能夠防止集熱器內的集熱介質和散熱器內的散熱介質發生相互滲漏，使熱管換熱器具備了雙層壁熱管換熱器的特點，可以用于熱泵等產品中。

6.能夠用于高壓介質之間的換熱。當集熱器和散熱器都用承壓管材制造時，熱管換熱器可以承受較高的壓力，可用于高壓介質之間的換熱。

7.具有較長的使用壽命。因為接觸傳熱介質的是熱管殼體的內表面、集熱器和散熱器的外表面，這些表面都可以方便地進行清洗和適當的防護處理，從而改善它們與傳熱介質的相容性，延長熱管換熱器的使用壽命。

8.具有選擇換熱功能。當熱管換熱器含有多個散熱器和多個集熱器時，通過關閉或開啟串聯安裝在散熱器或集熱器外部的閥門，可以根據需要讓任意一個散熱器或多個散熱器釋放的熱量傳輸給任意一個集熱器或多個集熱器。