[發明專利]雙相變傳熱元件及降溫散熱裝置

在審

• 申請號: 201410136125.7
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN104976906A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 楊峻;石家杰;李盈盈
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 陳靜

技術領域

本發明涉及一種熱交換元件，尤其涉及一種包含有換熱管內部工質相變傳熱，同時管外相變強化傳熱的雙相變傳熱元件及用于工藝氣體、液體或發熱體的降溫散熱裝置。

背景技術

目前工業中低溫氣體、液體及發熱體等的降溫散熱通常采用熱交換方式，在低溫及小溫差范圍內的換熱通常要求有加大的傳熱面積，也有改變換熱管的結構形式，如槽道管、螺紋管等以期達到提高傳熱效率的目的，或是直接噴淋冷卻，消耗大量冷卻液等方式，均不能方便有效地快速降溫散熱。

發明內容

本發明所解決的技術問題是，提供一種可適用于高效率散熱降溫的、結構簡單的雙相變傳熱元件。

本發明所提供的雙相變傳熱元件，包括換熱管，其特征在于：所述換熱管密閉，內部具有一定真空，其吸熱端裝有液態工作介質，所述工作介質的體積小于換熱管的體積；靠近所述換熱管的中部，其外周設置有隔板；在所述換熱管的放熱端，其外部設置霧化系統。

優選地，所述換熱管內部真空達到10^-2Pa。

優選地，所述工作介質的氣、液相變溫度在100℃以下。

優選地，所述霧化系統中的形成的霧化液體的相變溫度在100℃以下，且在換熱過程中，所述換熱管外表面全部濕潤但未形成可見的滴掛液膜。

本發明還提供一種降溫散熱裝置，包括箱體，其特征在于：所述箱體內設置有多個如權利要求1-4所述的雙相變傳熱元件，所述雙相變換熱元件的換熱管的放熱端及霧化系統露出箱體外；所述多個雙相變傳熱元件通過隔板連接。

優選地，所述多個雙相變傳熱元件按矩陣式錯排規則布置。

優選地，所述隔板與所述箱體的上開口齊平。

本發明所提供的雙相變傳熱元件的實現過程為：將雙相變傳熱元件的一端置于需要散熱降溫的流體中，吸收熱量與換熱管內工作介質換熱，管內工作介質吸熱后產生相變蒸發，到達換熱管另一端放熱，所放出熱量與管外換熱；此時，管外通過霧化潤濕的表面吸熱迅速蒸發，產生相變換熱，通過換熱管內、外兩次不同的相變換熱，達到快速帶走熱量降溫的目的。

本發明所提供的降溫散熱裝置，包含了若干根雙相變傳熱元件，在需要降溫流體的通道內規則布置，通過對流和導熱方式進行綜合傳熱，吸收工藝氣熱量，并通過進一步的雙相變換熱，將熱量取出，達到流體降溫的目的。

與現有技術相比，采用雙相變傳熱元件，在傳熱元件的管內工作介質產生相變傳熱，管外在原有自然對流或強制對流換熱的基礎上，增加通過液體霧化潤濕管外表面產生蒸發相變的過程，達到快速帶走熱量并降溫的目的，具有顯著的強化傳熱效果。

附圖說明

圖1為本發明所述的雙相變傳熱元件結構示意圖；

圖2為本發明所述降溫散熱裝置結構示意圖；

圖3為本發明所述雙相變傳熱元件在降溫散熱裝置中的換熱管布置示意圖。

圖中：1-吸熱端；2-工作介質；3-隔板；4-放熱端；5-霧化系統；6-箱體。

具體實施方式

如圖1所示，本發明所述的雙相變傳熱元件，包括密閉的換熱管，其內部具有一定真空，其吸熱端1裝有液態工作介質2，該工作介質的體積小于換熱管的體積，在一定溫度以下可發生相變；靠近換熱管的中部，其外周設置有隔板3；在換熱管的放熱端4，其外部設置霧化系統5。優選，換熱管內部真空達到10-2Pa；工作介質2的氣、液相變溫度在100℃以下。霧化系統5中的形成的霧化液體的相變溫度在100℃以下，且在換熱過程中，換熱管外表面全部濕潤但未形成可見的滴掛液膜現象。

工作時，在換熱管吸熱端1吸收需要降溫的流體的熱量，與換熱管內工作介質2進行一次相變傳熱，然后在放熱端4進行冷卻，通過霧化系統5將換熱管放熱端4的表面霧化濕潤，產生蒸發迅速帶走熱量。

如圖2、3所示，本發明所述的降溫散熱裝置，在箱體6內設置多個按矩陣式錯排規則布置的雙相變傳熱元件，換熱管放熱端4及霧化系統5露出箱體6外；雙相變傳熱元件通過隔板3連接，隔板3與箱體6的上開口齊平，箱體6內放置有需要散熱的氣體或液體；通過對流和導熱方式進行綜合傳熱，吸收工藝氣熱量，并通過進一步的雙相變換熱，將熱量取出，達到流體降溫的目的。