CN106524602A - 二相流散热*** - Google Patents

Abstract

一种二相流散热***，包括：蒸发器、冷凝器以及连通该蒸发器与该冷凝器的汽管和液管；还包括：储液管，用于实现***储液功能；所述储液管两端对外作封闭处理，所述储液管的管身与所述汽管/液管连通；该二相流散热***内充入可凝缩流动工质，工作时形成了工质从所述蒸发器吸热汽化，经所述汽管到达冷凝器放热冷凝后，再经所述液管回流到蒸发器的循环流动回路。本发明结构紧凑，能够显著提高生产效率和焊接可靠性。

Description

二相流散热***

技术领域

本发明涉及散热领域，特别涉及一种二相流散热***的紧凑化设计和制造效率。

背景技术

现有的二相流散热***通常包括：蒸发器、冷凝器以及连通蒸发器与冷凝器的汽管和液管，这些部件连通而构成的内空回路中充填可凝缩的工质。在蒸发器吸收热源热量后，其内部工质沸腾汽化，通过汽管进入冷凝器，冷凝器向其他介质（例如：空气或载冷剂）释放热量后，其内部汽化的工质冷凝成液态；然后，通过液管回流到蒸发器，如此循环持续下去，实现热源热流量的持续传输和散发。驱动工质流动的方式主要有泵驱动和热虹吸原理两种。冷凝器可以是诸如铜管铝翅片、平行流换热器等与空气直接换热的换热器，也可以是各种形式的向载冷剂换热的热交换器。

二相流散热***工作时，循环流动的工质需要充填到整个***的内空中，也需要一定的工质富余量抵消长期工作下的工质泄漏对***功能的影响，因此***中往往要需要连通设置储液容器，通常叫储液罐。储液量的依据***设计需求而定，如果二相流散热***回路中有充足的空间储存足够量工质，也可以不设储液罐，但通常较大功率散热需求需要进行储液设计。作为具备集中容积的罐体接入***中储液罐，不利于实现***的简洁和紧凑设计。

平行流换热器由于其较强的换热能力和较好的综合性能，目前广泛应用于专用空调和热交换***中。参见图1，现有的平行流换热器21是一次焊接成型，其组成零件都是铝合金材质。平行流换热器21主要由两根集流管211和间隔平行设于这两根集流管211之间的微通道或小通道扁管212组成，通常在相邻扁管之间设有二次散热翅片（图中未示出），用于增强与空气间的换热面积。其中，集流管211为两端封堵的圆管。针对较大散热功率需求的***，为了进行***紧凑化设计，通常采用相互间平行放置多个平行流换热器的组合式冷凝器设计，现有的采用多个平行流换热器组成的冷凝器，需要用多个管部件一一地焊接到一起，生产效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术所存在的不足，而提出一种二相流散热***，不但生产效率大大提高，而且结构紧凑、可靠性高。

本发明针对上述技术问题提出一种二相流散热***，包括：蒸发器、冷凝器以及连通该蒸发器与该冷凝器的汽管和液管；还包括：储液管，用于实现***储液功能；所述储液管两端对外作封闭处理，所述储液管的管身与所述汽管/液管连通；该二相流散热***内充入可凝缩流动工质，工作时形成了工质从所述蒸发器吸热汽化，经所述汽管到达冷凝器放热冷凝后，再经所述液管回流到蒸发器的循环流动回路。

与现有技术相比，本发明巧妙地通过储液管的设计和布置，能够使储液充分利用管路所占用的横向空间，使得***储液功能的实现紧凑而简洁，结构紧凑，能够显著提高生产效率和焊接可靠性。

附图说明

图1是现有的平行流换热器的结构示意。

图2是本发明的二相流散热***实施例一的结构示意。

图3是本发明的二相流散热***实施例二的结构示意。

图4是本发明的二相流散热***实施例三的结构示意。

图5是本发明的二相流散热***中储液管第一种的串接入方式。

图6是本发明的二相流散热***实施例三中冷凝器的结构示意。

图7是图6所示冷凝器中互通座的结构示意。

图8是本发明的二相流散热***实施例四的结构示意。

图9是本发明的二相流散热***中储液管第二种的串接入方式。

图10是本发明的二相流散热***实施例四中冷凝器的结构示意。

图11是图10所示冷凝器中含有互通管与两根集流管连通信息的剖面示意。

其中，附图标记说明如下: 1 蒸发器 2、2a、2b 冷凝器 3 储液管 4 汽管 5 液管6工质充注管 21 平行流换热器 22互通座 23互通管 211 集流管 212 扁管 222 圆弧面223 通孔 231 互通管开孔 51开孔。

具体实施方式

以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。

本发明提出了实现紧凑化设计的二相流散热***，尤其针对大功率散热需求的***，***涉及一种实现储液功能的储液管设计和布置方法，能够使储液充分利用管路所占用的横向空间，使得***储液功能的实现紧凑而简洁；针对***中采用多平行流组合冷凝器的紧凑化要求，涉及的两种型式组合和互通方式所具备的互通构件和特征使得冷凝器可以实现整体一次焊接成型的，显著提高生产效率和焊接可靠性。

参见图2，图2所示的是二相流散热***实施例一，包括：蒸发器1、冷凝器2、连通该蒸发器1与该冷凝器2的两个汽管4和两个液管5、用于实现***储液功能的储液管3以及工质充注管6。

冷凝器2是一个平行流换热器21，汽管4从其上部集流管211接入，液管5从其下部集流管211接入。

储液管3具有截面为圆形的管身。储液管3两端对外作封闭处理。汽管4直接连通蒸发器1和冷凝器2。液管5间接连通蒸发器1和冷凝器2。这里所述间接连通是指储液管3串接入了两个液管5的管路上。结合参见图5，储液管3采用第一种的串接入方式，储液管3被液管5从其管壁侧穿越且在液管穿越段的管壁上设有开孔51，这样使得储液管3的内空连通液管5的内空。液管5与储液管3在管壁交界处通过焊接密封。该二相流散热***中的储液管3的设置数量依据二相流散热***的储液量需求而定。

工质充注管6设置于冷凝器2下集流管211上。工质充注管6末端在所述工质充注完毕后密封，工质充注前通过工质充注管6对回路内空进行抽真空操作。

该二相流散热******内充入可凝缩流动工质，工作时形成了工质从蒸发器1吸热汽化，经汽管4到达冷凝器2放热冷凝后，再经液管5回流到蒸发器1的循环流动回路。上述的储液管3的接法能确保充入***的工质能够流入储液管3。该二相流散热***可采用热虹吸原理来实现其内部工质循环流动。或者，根据实际根据散热功率、***布局等设计需要，该二相流散热***也可以采用在***中适当位置接入的泵来驱动其内部工质循环流动。泵通常在液管路线上接入***。

参见图3，图3所示的是二相流散热***实施例二，其与实施例一所不同的是：液管5直接连通蒸发器1和冷凝器2。汽管4间接连通蒸发器1和冷凝器2，即：储液管3串接入了两个汽管4的管路上。对于这类储液管3设在汽管4路线上的情形，通常***不工作时内部充填工质液态面延伸到汽管4中。

参见图4，图4所示的是二相流散热***实施例三，其有两个储液管3，皆串接入了四个液管5的管路中，两个储液管3采用相同的如图5所示的第一种串接入方式。储液管3被液管5从其管壁侧穿越，且在液管5穿越段的管壁上预先开孔51。

参见图6，图6是图4所示实施例三的冷凝器2a的结构示意。冷凝器2a属于多平行流换热器组合情形。具体而言，冷凝器2a包括两个相互间平行放置的平行流换热器21和十二个互通座22。六个互通座22在管壁处连通紧邻的两平行流换热器21一侧的集流管211；另外六个互通座22在管壁处连通紧邻的两平行流换热器21另一侧的集流管211。

参见图7，互通座22呈楔形，其具有与两个集流管211对应配合的且被一个通孔223贯通的两个圆弧面222。紧邻的两个集流管211的管壁分别与这两个圆弧面222贴合且预先在贴合处开孔。互通座22与集流管211在交界处通过焊接密封。该冷凝器2的各部件均为铝合金材质，并且是整体一次焊接成型的。

参见图8，图8所示的是二相流散热***实施例四，该实施例有两个储液管3，皆串接入了四个液管5的管路中，两个储液管3分别采用前述图5所示的第一种串接入方式：位于内侧的储液管3被液管5从其管壁侧穿越且在液管5穿越段的管壁上预先开孔51；图9所示的第二种串接入方式，位于外侧的储液管3被液管5的两段分别从其管壁侧的上部和左边的不同位置接入。工质充注管6设置在外侧的储液管3上。

参见图10，图10是图8所示实施例四中冷凝器2b的结构示意。冷凝器2b也属于多平行流换热器组合情形。具体而言，冷凝器2b包括两个相互间平行放置的平行流换热器21和十个互通管23。互通管23在管壁处连通所有平行流换热器21同侧的集流管211。

参见图11，互通管23一端在管壁处接通一最外侧（此情形是上面的）平行流换热器21的集流管211，然后穿越另一个（此情形是下面的）平行流换热器21的集流管211，且在其穿越段的管壁上预先开孔231。互通管23与集流211管在交界处通过焊接密封。

冷凝器2b的十个互通管23中有六个连通两平行流换热器21一侧的集流管211；其余四个连通两平行流换热器21另一侧的集流管211。在本实施例中，该冷凝器2b的各部件均为铝合金材质，且是整体一次焊接成型的。在其他实施例中，各个互通管23与其连通的集流管211交界处也是可以逐一手工焊接密封和固定，但其相对于整体一次焊接来说，生产效率极低。

值得一提的是，回参图8，因为冷凝器2b左侧与蒸发器1之间的连通间距较近，所以六个汽管4实际是由六个互通管23上的延长段代替，即延长段直接连通蒸发器1。

与现有技术通常采用储液型式相比，本发明的储液管3的设置思路不仅使***具有重量轻、占空小和外观整齐的优点，而且可以根据实际应用的需要灵活设置其装设位置。另外，本发明的多平行流换热器21组合的冷凝器2a、2b可以实现整体预装好一次进炉焊接成型，不但生产效率大大提高，而且结构紧凑、可靠性高。

上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种二相流散热***，包括：蒸发器、冷凝器以及连通该蒸发器与该冷凝器的汽管和液管；其特征在于，该二相流散热***还包括：储液管，用于实现***储液功能；所述储液管两端对外作封闭处理，所述储液管的管身与所述汽管/液管连通；该二相流散热***内充入可凝缩流动工质，工作时形成了工质从所述蒸发器吸热汽化，经所述汽管到达冷凝器放热冷凝后，再经所述液管回流到蒸发器的循环流动回路。

2.依据权利要求1所述的二相流散热***，其特征在于，所述储液管被所述汽管/液管从其管身壁侧穿越；所述汽管/液管的穿越段的管壁上设有与所述储液管连通的开孔,所述汽管/液管与所述储液管在管壁交界处通过焊接密封。

3.依据权利要求1所述的二相流散热***，其特征在于，所述储液管被所述汽管/液管分段地从其管身壁侧的不同位置接入，所述汽管/液管与所述储液管的接入处通过焊接密封。

4.依据权利要求1所述的二相流散热***，其特征在于，该二相流散热***采用热虹吸原理来实现其内部工质循环流动；或者，该二相流散热***采用在***中适当位置接入的泵来驱动其内部工质循环流动。

5.依据权利要求1所述的二相流散热***，其特征在于，该二相流散热***还包括设置于回路上的工质充注管，所述工质充注管末端在所述工质充注完毕后密封，工质充注前通过工质充注管对回路内空进行抽真空操作。

6.依据权利要求1至5任一项所述的二相流散热***，其特征在于，所述冷凝器包括：至少两个相互间平行放置的平行流换热器和多个互通座；所述平行流换热器包括两根集流管和间隔平行设于这两根集流管之间的若干扁管，在相邻扁管之间设有二次散热翅片；所述互通座在管壁处连通紧邻的两个所述平行流换热器同侧的所述集流管。

7.依据权利要求6所述的二相流散热***，其特征在于，所述互通座呈楔形，具有与两个集流管对应配合的且被一个通孔贯通的两个圆弧面；紧邻的两个所述集流管的管壁分别与这两个圆弧面贴合，且预先在贴合处开孔，所述互通座与所述集流管在交界处通过焊接密封。

8.依据权利要求1至5任一项所述的二相流散热***，其特征在于，所述冷凝器包括：至少两个相互间平行放置的平行流换热器和多个互通管；所述平行流换热器包括两根集流管和间隔平行设于这两根集流管之间的若干扁管，在相邻扁管之间设有二次散热翅片；所述互通管在管壁处连通所有所述平行流换热器同侧的所述集流管。

9.依据权利要求8所述的二相流散热***，其特征在于，所述互通管的一端在管壁处接通一最外侧所述平行流换热器的所述集流管，然后穿越所有其它所述平行流换热器的所述集流管，且在所述互通管的穿越段的管壁上预先开孔，所述互通管与所述集流管在交界处通过焊接密封。

10.依据权利要求8、9所述的二相流散热***，所述汽管分别与若干所述互通管连接，所述液管分别与余下的若干所述互通管连接；其中，在所述蒸发器与所述冷凝器的连通间距较近时，所述汽管/所述液管可以由所述互通管的延长段代替，即延长段直接连通蒸发器。