《帶中心測溫管的低溫熱棒》是江蘇中聖石化工程有限公司於2003年5月15日申請的專利，該專利的申請號為032218168，公告號為CN2623748，公告日為2004年7月7日，發明人是郭宏新、劉豐、陳軍、李來所、馬明。
《帶中心測溫管的低溫熱棒》涉及一種用於多年凍土岩土地區鐵路、公路、橋樑、涵洞、輸油和輸氣管線、房屋建築的基礎土層穩定及山體滑坡防治等熱能工程中所使用的帶中心測溫管的低溫熱棒，包括有管狀殼體及其兩端的封蓋，殼體內裝有工作介質，在一端封蓋上設有介質進出口管，在殼體的設有介質進出口管的同一封蓋上設有中心測溫管，在殼體外壁上設有鋸齒開花齒翅片或螺旋齒翅片或U型齒翅片。該實用新型具有傳熱能力大，啟動速度快，均溫性能好，傳熱溫差小，單向傳熱，傳輸功率大，使用壽命長等特點。故該實用新型可廣泛用於高原凍土岩土公路、鐵路、橋樑涵洞路基及輸變電鐵塔基礎穩定，機場跑道及道路融雪，低溫地熱的利用等工程中。
2007年，《帶中心測溫管的低溫熱棒》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《帶中心測溫管的低溫熱棒》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：帶中心測溫管的低溫熱棒
- 申請號：032218168
- 申請日：2003年5月15日
- 申請人：江蘇中聖石化工程有限公司
- 地址：江蘇省南京市中山南路360號森葆大廈20層
- 發明人：郭宏新、劉豐、陳軍、李來所、馬明
- 分類號：E02D27/35、F28D15/02
- 代理機構：南京天華專利代理有限責任公司
- 代理人：夏平
- 類別：實用新型專利
- 公告號：CN2623748
- 公告日：2004年7月7日
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
低溫熱管技術是60年代初發展起來的一種廣泛用於土木工程中的無需外加動力的冷凍技術。它是一種利用液汽兩相的轉換對流循環來實現熱量傳輸的系統，是無源冷卻系統中熱量傳輸效率最高的裝置。熱管是兩端密封的管子，管中裝有液體工質。2003年5月前套用在凍土技術上的為低溫氨重力熱管，管的上部裝有散熱片，叫散熱段。管的下部埋入多年凍土中，叫蒸發段。在寒冷季節，由於空氣溫度低於多年凍土溫度，熱管中的液體工質吸收多年凍土中的熱量，蒸發成汽體（吸收汽化潛熱）。蒸汽在壓差的驅動下，沿熱管中心通道向上流動至熱管上部（散熱段），遇到較冷的管壁放出汽化潛熱，冷凝成液體，液體工質薄膜在重力作用下，沿管壁流回蒸發段再蒸發，如此循環把地基多年凍土中的熱量源源不斷地傳輸到大氣中。由於重力熱管特有的傳熱機理，熱量只能從下向上傳熱，而不能從上往下傳遞，在溫暖季節，空氣溫度高於多年凍土溫度，液體工質蒸發的蒸汽到熱管上部（散熱段）後，由於管壁溫度較高，蒸汽不能冷凝，達到汽液相平衡後，液體停止蒸發，熱管停止工作（熱管的單向傳熱特性），這樣大氣中的熱量就不會通過熱管傳到多年凍土中。
中國國外在輸油管線和鐵路工程中大量使用了低溫熱管技術，解決了因季節氣溫的變化使土壤交替地發生結冰和融化，從而保證支柱基礎的穩固可靠。
中國國內對低溫熱管在凍土層的傳熱特性進行了研究，但因種種原因未取得研究成果。其中中國國內曾在公路的涵洞上安裝了試驗熱管（熱棒），進行現場試驗研究，從測試數據及工程套用效果看，熱管（熱棒）的試驗取得了較滿意的結果，但由於元件設計、製作等方面的原因，熱管（熱棒）的長期工作可靠性不是十分理想。
發明內容
專利目的
《帶中心測溫管的低溫熱棒》的目的就是為了解決上述凍土層穩定性問題，提供一種具有傳熱能力大，啟動速度快，均溫性能好，傳熱溫差小，單向傳熱，傳輸功率大，使用壽命長等特點的帶中心測溫管的低溫熱棒。
技術方案
《帶中心測溫管的低溫熱棒》的包括有管狀殼體及其兩端的封蓋，殼體內裝有工作介質，在一端封蓋上設有介質進出口管，其特徵在於在殼體的設有介質進出口管的同一封蓋上設有中心測溫管，在殼體外壁上設有開花鋸齒翅片或螺旋翅片或U型翅片。
改善效果
《帶中心測溫管的低溫熱棒》包括有殼體及其兩端的封蓋，殼體內裝有工作介質，介質可更換，在一端封蓋上設有介質進出口管（充液管）和中心測溫管，並設有可拆卸的吊耳，在殼體上設有鋸齒開花翅片，可提高傳熱係數1.1-3倍，其中殼體和翅片採用高頻焊接，其使用性能穩定，使用壽命可達30年以上。該實用新型具有傳熱能力大，啟動速度快，均溫性能好，傳熱溫差小，單向傳熱，傳輸功率大，使用壽命長等特點，故該實用新型可廣泛用於高原凍土岩土公路鐵路、橋樑涵洞路基及輸變電鐵塔基礎穩定，機場跑道及道路融雪，低溫地熱的利用等工程中。
附圖說明
圖1為《帶中心測溫管的低溫熱棒》的結構示意圖。
圖2為該實用新型的開花鋸齒翅片的局部剖視結構示意圖。
圖3為圖2的側視圖。
圖4為該實用新型的螺旋翅片的局部剖視結構示意圖。
圖5為該實用新型的U型翅片的局部剖視結構示意圖。
權利要求
1、《帶中心測溫管的低溫熱棒》包括有管狀殼體及其兩端的封蓋，殼體內裝有工作介質，在一端封蓋上設有介質進出口管，其特徵在於在殼體的設有介質進出口管的同一封蓋上設有中心測溫管，在殼體外壁上設有開花鋸齒翅片或螺旋翅片或U型翅片。
2、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於所述殼體外壁的開花鋸齒翅片或螺旋翅片或U型翅片或是連續的，或是間斷的。
3、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於所述殼體的內壁或為平滑面結構，或為螺旋或直齒槽道結構或燒結金屬粉末粒子，或在殼體內設定分流管、溢流管插入件。
4、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於所述中心測溫管端部為平滑平面結構，中心測溫管為一金屬管體，它與殼體內的工作介質接觸，其從封蓋引出的一端連有毫伏計。
5、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於在介質進出口管的端部設有可拆卸的吊耳和保護蓋，保護蓋或為活連線，或為焊接連線。
6、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於所述各部件的材料用碳鋼，低溫鋼，不鏽鋼或耐酸鹼鹽材料。
7、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於所述翅片的厚度為0.1-3毫米，高度為0.2-100毫米。
8、按權利要求1所述的帶中心測溫管的低溫熱棒，其特徵在於所述殼體直徑為2-200毫米，長為1-50米。
實施方式
如圖1-5，《帶中心測溫管的低溫熱棒》的帶中心測溫管的低溫熱棒，它包括有管狀殼體7及其兩端的封蓋3，殼體7內裝有工作介質，在一端封蓋3上設有介質進出口管2，該實用新型的特點是，在殼體7的設有介質進出口管2的同一封蓋3上設有中心測溫管5，在殼體7外壁上設有開花鋸齒翅片或螺旋翅片或U型翅片6。
該實用新型中，殼體7外壁的開花鋸齒翅片或螺旋翅片或U型翅片6或是連續的，或是間斷的。其中熱段殼體7外壁可為平滑面結構，也可以為翅片結構。翅片6可以是螺旋翅片或直齒槽道結構。殼體7外壁與翅片6的連線採用高頻焊接，焊著率大於95％。殼體7的內壁可為平滑面結構，也可以為螺旋或直齒槽道結構或燒結金屬粉末粒子，使換熱係數較光滑面提高1.3-2.8倍。另外還可在殼體7內設定分流管、溢流管等插入件。
該實用新型的殼體7內裝有工作介質，工作介質為液氨（NH3）或氟里昂-21（CHCl2F）、氟里昂-11（CCl3F）等。在殼體7一端封蓋3上設有介質進出口管2，該接管同時為殼體7內的抽真空排放口、充液口和更換液體的排出口。封蓋3上同時設有中心測溫管5，中心測溫管5的端部為平滑平面結構，中心測溫管5為一金屬管體，它與殼體7內的工作介質接觸，其從封蓋3引出的一端連有毫伏計，用以測量殼體7內的介質溫度，監控熱棒工作狀態及熱棒的啟動性能。在介質進出口管2的端部設有可拆卸的吊耳4和保護蓋1，便於維修保養。保護蓋1可為活連線，也可焊接連線。該實用新型的各部件的材料可採用碳鋼，低溫鋼，不鏽鋼及耐酸鹼鹽材料。
該實用新型的翅片6有三種典型結構，一是開花鋸齒翅片結構，如圖2、3所示，二是螺旋翅片結構，如圖4所示，三是U型翅片結構，如圖5所示，它們可大大提高流體的紊流強度，傳熱係數比普通管提高2-10倍。該實用新型的翅片6的厚度為0.1-3毫米，高度為0.2-100毫米。該實用新型的殼體7的直徑為2-200毫米，長為1-50米。
榮譽表彰
2007年，《帶中心測溫管的低溫熱棒》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
