一種單相換熱元件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種單相換熱元件，包括：導(dǎo)熱管(1)，翅片管(2)和工質(zhì)(3)；本實(shí)用新型采用單相換熱機(jī)制，大大提高了導(dǎo)熱器件對(duì)高熱流密度的承載能力，突破相變傳熱的多種極限限制，解決普通相變傳熱機(jī)制無法勝任的傳熱工況，并采用具有較高熱交換能力的鋁合金開縫翅片大幅提高換熱效率，增強(qiáng)換熱元件熱能轉(zhuǎn)換能力，能夠換熱元件在高熱流密度工況下，實(shí)現(xiàn)熱能的快速轉(zhuǎn)換和高效利用。
【專利說明】
一種單相換熱元件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及傳熱學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相換熱元件。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多熱能利用過程當(dāng)中，通常大都是利用相變熱管來進(jìn)行熱能的傳導(dǎo)的，熱管的傳熱能力雖然很大，但也不可能無限地加大熱負(fù)荷，事實(shí)上有許多因素制約著熱管的工作能力，熱管傳熱也存在著一系列的傳熱局限，如限制熱管傳熱現(xiàn)象的聲速極限、攜帶極限、毛細(xì)極限、沸騰極限、干涸極限等，使熱管在較高溫度和大熱流密度工況下無法發(fā)揮出其高效的導(dǎo)熱特性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種單相換熱元件，包括:導(dǎo)熱管(I)，翅片管(2)和工質(zhì)(3);本實(shí)用新型采用單相換熱機(jī)制，大大提高了導(dǎo)熱器件對(duì)高熱流密度的承載能力，突破相變傳熱的多種極限限制，解決普通相變傳熱無法勝任的傳熱工況，并采用具有較高熱交換能力的鋁合金開縫翅片，使換熱效率得到大幅提升，在高熱流密度工況下，實(shí)現(xiàn)熱能的快速轉(zhuǎn)換和高效利用。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:包括:導(dǎo)熱管(I)，翅片管(2)和工質(zhì)
(3);所述導(dǎo)熱管(I)為單相循環(huán)回路導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管一側(cè)的管段上上設(shè)置有翅片管(2)，導(dǎo)熱管另一側(cè)的管段為滑璧光管。
[0005]所述翅片管(2)為鋁合金翅片管，鋁合金管上設(shè)置有直肋翅片，翅片平面上設(shè)置有多區(qū)域間斷型開縫結(jié)構(gòu)，翅片管(2)通過脹管固定在導(dǎo)熱管(I) 一側(cè)的管段上。
[0006]所述工質(zhì)(3)為液體，液體中添加有金屬納米粉末材料。
[0007]將導(dǎo)熱管經(jīng)過清洗、鈍化處理以后制作成形，根據(jù)導(dǎo)熱器件在相應(yīng)熱流密度負(fù)荷下的溫度壓力，在管腔內(nèi)灌注合適的工質(zhì)。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型采用單相導(dǎo)熱機(jī)制，大大提高了導(dǎo)熱器件的傳熱能力和對(duì)高熱流密度的承載能力，突破相變傳熱的多種極限限制，解決普通相變傳熱無法勝任的傳熱工況，并采用具有較高熱交換能力的鋁合金開縫翅片，使換熱效率得到大幅提升，在高熱流密度工況下，為實(shí)現(xiàn)熱能的快速轉(zhuǎn)換和有效利用建立了快速的導(dǎo)熱通道。
[0009]單相換熱元件在熱能利用過程當(dāng)中扮演的是熱能轉(zhuǎn)換的重要角色，能否及時(shí)有效的將高熱流密度的熱量轉(zhuǎn)換出處，對(duì)散熱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性有著直接和關(guān)鍵性的作用。一款高效的換熱器件不但要實(shí)現(xiàn)能量的高效傳輸，還必須有一個(gè)合理的換熱結(jié)構(gòu)和足夠的熱交換面積，具備高效的換熱能力，才能實(shí)現(xiàn)熱能的高效利用。循環(huán)回路結(jié)構(gòu)為擴(kuò)展散熱面積提供了條件，使導(dǎo)熱器件能夠形成一個(gè)強(qiáng)有力的散熱結(jié)構(gòu)，具備了足夠的換熱能力，使整個(gè)熱交換過程得到強(qiáng)化，強(qiáng)有力的散熱條件為導(dǎo)熱器件的高效運(yùn)行和散熱結(jié)構(gòu)的可靠穩(wěn)定性提供了保障。
[0010]散熱結(jié)構(gòu)采用直肋散熱翅片能夠使強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的熱風(fēng)流程阻力明顯減小，翅片平面上多區(qū)域間斷型開縫使翅片平面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，流經(jīng)翅片表面流體的邊界層形成了分層發(fā)展態(tài)勢，可以有效減薄邊界層厚度，加強(qiáng)氣流擾動(dòng)，換熱系數(shù)得到明顯提高，對(duì)強(qiáng)化傳熱效果產(chǎn)生了顯著影響，換熱效率得到大幅提升。
[0011]鋁材質(zhì)換熱材料的選用為提高導(dǎo)熱器件的換熱效率發(fā)揮了重要作用，性價(jià)比優(yōu)良的鋁材質(zhì)具有較高的熱交換能力，其高導(dǎo)熱能力和高比熱容的特性決定了其高效的散熱效果，對(duì)提高導(dǎo)熱器件的換熱性能有很大幫助。
[0012]在液體工質(zhì)中添加有金屬納米粉末材料，可以強(qiáng)化工質(zhì)的傳熱性能，提高導(dǎo)熱工質(zhì)的導(dǎo)熱性能。
[0013]與普通相變換熱器件相比，本實(shí)用新型還具有制作工藝簡單和便于維修等優(yōu)點(diǎn)，使換熱元件能以更低廉的價(jià)位，更長的使用壽命走向熱傳導(dǎo)領(lǐng)域和熱交換領(lǐng)域，形成最經(jīng)濟(jì)的換熱設(shè)備。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型提供的一種單相換熱元件的示意圖。
[0015]圖2是直肋翅片平面上多區(qū)域間斷型開縫結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0017]如圖所示，本實(shí)用新型包括:導(dǎo)熱管(I)，翅片管(2)和工質(zhì)(3);導(dǎo)熱管(I)為循環(huán)回路導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管(I) 一側(cè)的管段上設(shè)置有翅片管(2)，導(dǎo)熱管(I)另一側(cè)的管段為滑璧光管;翅片管(2)為鋁合金翅片管，鋁合金管上設(shè)置有直肋翅片，翅片管(2)通過脹管固定在導(dǎo)熱管(I) 一側(cè)的管段上;導(dǎo)熱管(I)腔體內(nèi)灌注有工質(zhì)(3)，工質(zhì)(3)為液體，液體中添加有混合納米顆粒材料。
[0018]如圖2所示，翅片平面上設(shè)置有多區(qū)域間斷型開縫結(jié)構(gòu)。
[0019]本實(shí)用新型的技術(shù)原理:本實(shí)用新型在用時(shí)，將一組換熱元件依次布置在換熱器結(jié)構(gòu)上組成熱交換器，導(dǎo)熱管上設(shè)置有翅片管的一側(cè)作為散熱端，另一側(cè)滑璧光管作為受熱端，換熱器工作時(shí)，受熱端一側(cè)腔體內(nèi)的工質(zhì)受熱膨脹密度發(fā)生變化，分子擴(kuò)散產(chǎn)生壓差，形成動(dòng)力，工質(zhì)向上運(yùn)動(dòng);傳遞到另一側(cè)的工質(zhì)散熱后密度增大，工質(zhì)依靠重力向下運(yùn)動(dòng)。因?yàn)楣べ|(zhì)重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于毛細(xì)力，其內(nèi)部流動(dòng)的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸液芯毛細(xì)力，因此傳輸熱流的能力大大超過吸液芯熱管，因而具有更高的熱傳輸能力，且相變傳熱的多種極限在導(dǎo)熱狀態(tài)下都不會(huì)發(fā)生。在熱能轉(zhuǎn)換過程中，工質(zhì)依靠上升管和下降管中的密度差形成自然循環(huán)流動(dòng)，將大量的熱量從一側(cè)傳向另一側(cè)。同時(shí)，散熱端有一個(gè)很強(qiáng)熱交換熱能力的散熱結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)力風(fēng)機(jī)作用下具備有足夠的換熱能力，工質(zhì)的熱漲與冷縮在管腔中形成了一個(gè)對(duì)等關(guān)系，兩側(cè)管腔中的漲、縮對(duì)等形成了工質(zhì)相變的抑制作用，封閉體系中的流體在有效工作狀態(tài)下被控制在單相或接近單相的形態(tài)中，工質(zhì)在溫度、壓力和體積相互轉(zhuǎn)換過程中，管腔中只有一種相對(duì)統(tǒng)一的物質(zhì)密度空間，物質(zhì)在吸收和釋放熱能的膨、縮只在同相態(tài)下進(jìn)行，工作狀態(tài)下完全無相變發(fā)生。雖然相變無法出現(xiàn)，但管腔內(nèi)卻存在很大的溫差應(yīng)力，所以只要另一端的溫度下降，應(yīng)力就立即減弱，這樣壓力大的一側(cè)工質(zhì)就會(huì)發(fā)生舒展并釋放熱量，而這樣的釋放是在分子間和原子間進(jìn)行的，所以熱量也就在這樣的過程中傳導(dǎo)運(yùn)動(dòng)，如果分子間的距離與一定的熱運(yùn)動(dòng)相吻合并出現(xiàn)步驟和幅度相一致的運(yùn)動(dòng)，那么其導(dǎo)熱量和導(dǎo)熱速度就會(huì)以趨向最大化的態(tài)勢來完成熱在封閉體系中的快速傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的合理流動(dòng)和熱量傳遞過程，被轉(zhuǎn)換出來的熱量在風(fēng)機(jī)的作用下形成強(qiáng)制對(duì)流，將熱能送入利用的環(huán)境當(dāng)中。
[0020]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單相換熱元件，包括:導(dǎo)熱管(I)，翅片管(2)和工質(zhì)(3);其特征在于，所述導(dǎo)熱管(I)為單相循環(huán)回路導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管一側(cè)的管段上設(shè)置有翅片管(2)，導(dǎo)熱管另一側(cè)的管段為滑璧光管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單相換熱元件，其特征在于，所述翅片管(2)為鋁合金翅片管，鋁合金管上設(shè)置有直肋翅片，翅片平面上設(shè)置有多區(qū)域間斷型開縫結(jié)構(gòu)，翅片管(2)通過脹管固定在導(dǎo)熱管(I) 一側(cè)的管段上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單相換熱元件，其特征在于，所述工質(zhì)(3)為液體，液體中添加有金屬納米材料。
【文檔編號(hào)】F28D15/00GK205448784SQ201521134372
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】陳偉峰
【申請人】陳偉峰