CN201731784U - 热管式肋片换热装置 - Google Patents
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Abstract
一种热管式肋片换热装置，其主要是：换热肋片内部为空腔，空腔内为真空状态，里面充注传热工质。热管肋片模块由若干个单体热管肋片沿不同维向组合而成，热管肋片空腔可相互独立不连通，单体真空腔内充注传热工质；也可热管肋片空腔相互连通形成整体，整体真空腔内充注传热工质。本实用新型的当量导热系数是实体金属肋片导热系数的数千倍，热阻极小，具有很高的等温性能。因此由本实用新型构成的二维换热面和三维换热面基面温度无限接近于一维换热面基面温度，可视为等温换热，其热效率接近于95％～99％。
Description
技术领域本实用新型涉及一种换热装置，特别是换热装置上的肋片。
背景技术目前，在流体热交换、太阳能集热以及电力电子散热等换热领域，为了有效的利用换热空间、强化换热效果，换热面一般会由一维扩展至二维进而再扩展至三维，具体作法是在换热面上设有实体金属肋片，该肋片包括翅片、翼片和鳍片，常用的有：管面环肋、管面方肋、管面直肋、管面柱肋、板面柱肋和板面直肋。尽管上述肋片能提高换热效率，但是它也存在不足之处，即由于实体金属肋片自身热阻造成，实体金属肋片导热沿其高度方向(从肋片固定端到肋片自由端的距离)存在温度梯度，实体肋片高度越高，其换热面基面温度就会越低，换热效率就会越低，因此一般实体金属肋片高度不宜过高，也就是说换热面二维方向和三维方向的扩展受到实体金属肋片换热效率的限制，扩展尺寸有限。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种单位空间换热面二维、三维扩展范围大，换热效率高，结构紧凑的热管式肋片换热装置。
本实用新型主要是换热肋片内设置充有传热工质的真空空腔。本实用新型的肋片为热管式肋片，即肋片(包括柱肋、板肋)的结构及工作原理均与热管相同，该肋片可以是单独使用的单体热管肋片，也可以是组合在一起使用的热管肋片模块。其中单体热管肋片外形可以有多种，如热柱肋和热板肋等，其内部为空腔，空腔内为真空状态，里面充注传热工质，上述预先制作好的单体热管肋片可直接焊、胀接或粘接在需要换热的物体上。热管肋片模块可由若干个单体热管肋片沿不同维向组合而成，该热管肋片模块有两种空腔连通形式，其一单体热管肋片通过焊接、胀接或粘接的方式组合在一起，热管肋片空腔相互独立不连通，单体真空腔内充注传热工质；其二单体热管肋片通过焊接方式组合在一起，热管肋片空腔相互连通形成整体，整体空腔内充注传热工质。该热管肋片模块主要有热柱肋片与热柱肋片组合、热柱肋片与热板肋片组合、热板肋片与热板肋片组合三种模式。该热管肋片模块的三种组合模式，其单体热管肋片的真空腔体有整体联通和独立存在两种形式。
上述单体热管肋片和热管肋片模块的金属材料可采用现有化学和物理性能较为稳定的纯金属和合金，例如铜、铝合金、碳钢或不锈钢等；而传热工质可采用现有化学和物理性能较为稳定的液体，例如水、丙酮、乙醇、萘、液氨或液态钾、钠等。
本实用新型的工作过程简述如下：单体热管肋片热端与热源物体换热并将热量传导给热管肋片空腔内的传热工质，该传热工质吸收热量后变为汽体向热管肋片冷端扩散，热管肋片冷端与冷源物体换热后空腔内的传热工质变为液体，在重力或毛细表面张力作用下回到热端，如此往复循环；热管肋片模块与热源物体即一维换热面相连，该一维换热面将热量传导给热板即二维换热面，该二维换热面通过其内部传热工质的相变将高密度热量沿二维平面快速散开，同时热量通过三维换热面即热管肋片内部传热工质的相变继续分流扩散，最终将热量传导给冷源物体。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
①本实用新型的当量导热系数是实体金属肋片导热系数的数千倍，热阻极小，具有很高的等温性能。因此由本实用新型构成的二维换热面和三维换热面基面温度无限接近于一维换热面基面温度，可视为等温换热，其热效率接近于95％～99％。
②本实用新型改变了传统的换热形式，是传统换热形式热效率的1.3-1.7倍。
③本实用新型可实现换热面向二维、三维方向大范围扩展。
④本实用新型可应用于流体热交换、太阳能集热以及电力电子散热等各种换热领域；并特别适用于精微换热、集热以及散热领域。
附图说明
图1为本实用新型单体热管肋片例1的立体剖面示意图。
图2为本实用新型单体热管肋片例2的立体剖面示意图。
图3为本实用新型热管肋片模块例1的立体剖面示意图。
图4为本实用新型热管肋片模块例2的立体剖面示意图。
图5为本实用新型热管肋片模块例3的立体剖面示意图。
图6为本实用新型热管肋片模块例4的立体剖面示意图。
图7为本实用新型热管肋片模块例5的立体剖面示意图。
具体实施方式在图1所示的热管式肋片换热装置单体热管肋片例1的立体剖面示意图中，该铝热板肋片1内部为空腔，空腔内为真空状态，里面充注丙酮传热工质2。在图2所示的热管式肋片换热装置单体热管肋片例2的立体剖面示意图中，该铜热柱肋片3内部为空腔，空腔内为真空状态，里面充注水传热工质4。在图3所示的热管式肋片换热装置热管肋片模块例1的立体示意图中，该热管肋片模块由铜热柱肋片5和铝热板肋片6垂直组合而成，两者通过胀接的方式连接在一起，铜热柱肋片和铝热板肋片内部空腔各自独立存在，空腔内为真空状态，空腔内充注丙酮传热工质7。在图4所示的热管式肋片换热装置热管肋片模块例2的立体示意图中，该热管肋片模块由不锈钢热柱肋片8和铜热板肋片9同轴向组合而成，两者通过焊接方式连接在一起，不锈钢热柱肋片和铜热板肋片内部空腔整体联通，空腔内为真空状态，空腔内充注水传热工质10。在图5所示的热管式肋片换热装置热管肋片模块例3的立体示意图中，该热管肋片模块由铝热柱肋片11和铝热柱肋片12垂直组合而成，两者通过粘接的方式连接在一起，铝热柱肋片和铝热柱肋片内部空腔各自独立存在，空腔内为真空状态，空腔内充注丙酮传热工质13。在图6所示的热管式肋片换热装置热管肋片模块例4的立体示意图中，该热管肋片模块由铜热板肋片14和铜热柱肋片15垂直组合而成，两者通过焊接方式连接在一起，铜热板肋片和铜热柱肋片内部空腔整体联通，空腔内为真空状态，空腔内充注乙醇传热工质16。在图7所示的热管式肋片换热装置热管肋片模块例5的立体示意图中，该热管肋片模块由铝热板肋片17和铝热板肋片18垂直组合而成，两者通过焊接连接在一起，铝热板肋片和铝热板肋片内部空腔独立存在，空腔内为真空状态，空腔内充注丙酮传热工质19。
Claims (4)
1.一种热管式肋片换热装置，其特征在于：换热肋片内部为空腔，空腔内为真空状态，里面充注传热工质。
2.根据权利要求1所述的热管式肋片换热装置，其特征在于：热管肋片模块由若干个单体热管肋片沿不同维向组合而成，热管肋片空腔相互独立不连通，单体真空腔内充注传热工质。
3.根据权利要求1所述的热管式肋片换热装置，其特征在于：热管肋片模块由若干个单体热管肋片沿不同维向组合而成，热管肋片空腔相互连通形成整体，整体真空腔内充注传热工质。
4.根据权利要求2或3所述的热管式肋片换热装置，其特征在于：热管肋片模块主要有热柱肋片与热柱肋片组合、热柱肋片与热板肋片组合、热板肋片与热板肋片组合三种模式。
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