一種風冷板翅式複合毛細溝槽相變散熱器的製作方法

2023-05-16 07:40:36 2

本實用新型涉及一種散熱器，具體涉及一種風冷板翅式複合毛細溝槽相變散熱器。

背景技術：

在國內外強化傳熱技術中，利用汽體冷凝和液體沸騰蒸發換熱係數高且溫度均勻的特點，開發出許多高效相變換熱技術。在降低鍋爐排煙溫度、回收餘熱提高熱效率方面，取得較好的效果，但在動車散熱應用上少有報導。從目前的相變換熱器研究來看，相變工質的回流速率，是影響換熱效率的重要因素。

技術實現要素：

本實用新型針對以上問題的提出，而研究設計一種風冷板翅式複合毛細溝槽相變散熱器。本實用新型採用的技術手段如下：

一種風冷板翅式複合毛細溝槽相變散熱器，包括換熱箱和基板，所述基板內部設有用於容納工質的基板內腔，所述換熱箱包括交替設置的冷卻介質通道和相變通道，所述冷卻介質通道內設有散熱翅片Ⅰ，所述換熱箱安裝在基板上，使相變通道與基板內腔連通，且所述相變通道與基板內腔共同形成密閉的相變換熱腔，所述相變通道的內壁上設有溝槽，所述相變通道內設有散熱翅片Ⅱ或金屬纖維氈，所述基板內腔的內壁上設有毛細通道。

進一步地，所述散熱翅片Ⅱ為矩形錯齒翅片或平頂正弦波形錯齒翅片或三角形波紋翅片，所述散熱翅片Ⅰ為矩形錯齒翅片或平頂正弦波形錯齒翅片或三角形波紋翅片，所述毛細通道為金屬纖維氈，所述毛細通道為當量直徑為0.001～2mm的規則或不規則孔隙，孔隙率為60％～90％。

進一步地，所述基板包括上蓋板基板和下蓋板基板，所述上蓋板基板和下蓋板基板的內壁上均設有金屬纖維氈，所述上蓋板基板上設有用於連通基板內腔和相變通道的條形通孔。

進一步地，所述上蓋板基板和下蓋板基板之間設有支撐結構，所述支撐結構為支撐柱或支撐筋板，所述支撐結構的外壁上設有金屬纖維氈。

進一步地，所述散熱翅片Ⅰ為矩形錯齒翅片，所述散熱翅片Ⅰ的厚度為0.05～0.5mm，所述散熱翅片Ⅰ的矩形錯齒波的波距為3～15mm，波高度為2～30mm，矩形錯齒切口開口寬度為0.5mm至四分之一波距之間。

進一步地，所述溝槽的寬度和深度均為0.1～1.5mm，所述溝槽與所述毛細通道的空隙連通。

進一步地，所述相變通道由兩個平行的隔板和設置在隔板兩端的側封條圍成，相變通道的頂部通過頂部封條密封，所述隔板和封條朝向相變通道的一側均設有溝槽。

進一步地，所述散熱翅片Ⅰ夾緊於所述冷卻介質通道兩側的隔板之間，所述冷卻介質通道的上端和下端設有空氣封條，所述換熱箱兩側設有側護板。

進一步地，所述相變散熱器的基材為鋁、鋁合金、銅或銅合金。

與現有技術比較，本實用新型所述的風冷板翅式複合毛細溝槽相變散熱器具有以下優點：

1、採用工質相變實現熱量的快速傳導，傳熱效率高；

2、採用風冷式散熱，基於正弦-方波複合結構翅片，實現高效散熱，同時節省了水箱設置；

3、採用散熱翅片Ⅰ-相變通道間隔緊湊結構，集成度高，有效的節省空間，相變通道尺寸數目可調，換熱器適用功率範圍廣；

4、相變通道內設置溝槽和錯齒翅片複合結構，極大提高換熱面積，使換熱工質在放熱端快速凝結，並在重力和毛細能力的雙重作用下，在矩形錯齒翅片面和毛細微溝槽內實現快速回流。

5、腔內燒結金屬纖維氈能協助工質的回流，也能維繫工質，防止蒸乾，同時，金屬纖維氈能實現整個腔面液態工質的均勻分布，實現基板的均溫性。

6、基板內腔內設有支撐柱或支撐筋板，有效的防止了基板內腔的變形，另外，在支撐柱或支撐筋板表面設置輔助纖維氈可加快工質的回流速度。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。

圖2a是本實用新型實施例所述的相變通道的內部結構示意圖(矩形錯齒翅片)。

圖2b是本實用新型實施例所述的相變通道的內部結構示意圖(平頂正弦波形錯齒翅片)。

圖2c是本實用新型實施例所述的相變通道的內部結構示意圖(三角形波紋翅片)。

圖3是本實用新型實施例所述的基板的結構示意圖。

圖4是本實用新型實施例的俯視示意圖。

圖5是本實用新型實施例所述的平頂正弦波形錯齒翅片結構示意圖。

圖6是本實用新型實施例所述的矩形錯齒翅片的立體結構示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖6所示，一種風冷板翅式複合毛細溝槽相變散熱器，包括換熱箱和基板，所述基板內部設有用於容納工質的基板內腔3，所述換熱箱包括交替設置的冷卻介質通道10和相變通道6，所述冷卻介質通道10內設有散熱翅片Ⅰ11，所述換熱箱安裝在基板上，使相變通道6與基板內腔3連通，且所述相變通道6與基板內腔3共同形成密閉的相變換熱腔，使用時，相變換熱腔抽真空，成為真空腔體，並且基板內腔3內灌有工質。所述相變通道6的內壁上設有溝槽5，所述相變通道6內設有散熱翅片Ⅱ7或金屬纖維氈，相變通道內的金屬纖維氈固定在相變通道的內壁上，所述基板內腔3的內壁上設有毛細通道。

本實施例中，所述毛細通道為金屬纖維氈，所述毛細通道為當量直徑為0.001～2mm的規則或不規則孔隙，孔隙率為60％～90％。所述基板包括相互焊接固定的上蓋板基板2和下蓋板基板1，所述上蓋板基板2和下蓋板基板1之間設有支撐結構12，所述支撐結構12為支撐柱或支撐筋板，所述上蓋板基板2和下蓋板基板1的內壁上均設有金屬纖維氈，上蓋板基板2的內壁上設有上纖維氈15，下蓋板基板1的內壁上設有下纖維氈16，所述支撐結構12的外壁上設有輔助纖維氈13，所述上纖維氈15、下纖維氈16和輔助纖維氈13可以為相同的金屬纖維氈，也可以為不同的金屬纖維氈，上纖維氈15、下纖維氈16和輔助纖維氈13的孔隙連通，金屬纖維氈燒結在基板的內壁上或支撐柱的外壁上，所述上蓋板基板2上設有用於連通基板內腔和相變通道的條形通孔14。所述支撐結構12可以為圓柱形、四稜柱形、橢圓形或扁圓形或條狀筋板等各種形狀，具體可以根據需要任意設置。

所述相變通道6由兩個平行的隔板18和設置在隔板18兩端的側封條17圍成，隔板18和側封條17通過釺焊固定為一個矩形截面的相變通道6，相變通道6的頂部通過頂部封條8密封，下部固定在上蓋板基板2的條形通孔處，所述隔板18和側封條17朝向相變通道的內側均設有溝槽5，本實施例中溝槽5為縱向 槽，溝槽5的截面可以為矩形、梯形、半圓形或正弦波形等各種形狀，所述溝槽5的寬度和深度均為0.15～1.5mm，所述溝槽與所述毛細通道的空隙連通。溝槽5的設置，提高了換熱面積，使工質在相變通道6的內壁上快速凝結，並在重力和毛細能力的雙重作用下，在溝槽5內實現快速回流，採取風冷結合方式省去水箱設置的同時達到換熱和蓄熱的效果，提高了系統散熱高效性。

所述散熱翅片Ⅰ11夾緊於所述冷卻介質通道10兩側的隔板18之間，本實施例中，冷卻介質通道10為空氣通道，也就是說冷卻介質為空氣，所述散熱翅片Ⅰ11的波峰釺焊在兩側的隔板18上，所述冷卻介質通道的上端和下端設有空氣封條9，所述換熱箱兩側設有側護板19。

如圖2a、2b和2c所示，所述散熱翅片Ⅱ7為矩形錯齒翅片或平頂正弦波形錯齒翅片或三角形波紋翅片，所述散熱翅片Ⅰ11為矩形錯齒翅片或平頂正弦波形錯齒翅片或三角形波紋翅片。平頂正弦波形是指正弦波形狀波峰處被削平後的形狀。

所述散熱翅片Ⅰ11為矩形錯齒翅片，所述散熱翅片Ⅰ的厚度為0.05～0.5mm，波高度為2～30mm，所述散熱翅片Ⅰ11的矩形錯齒波的波長為3～15mm，波高度為2～30mm，矩形錯齒切口開口寬度為0～四分之一波距mm。

所述相變散熱器的基材為鋁、鋁合金、銅或銅合金，各個組成部分可以為相同的材質，也可以為不同的材質。

本實施例採用板翅式散熱器的結構，相變工質汽化吸熱-液化放熱實現高效傳熱，液化放熱端與風冷進行強化散熱，迅速將基本熱量帶走；矩形錯齒翅片極大提高換熱面積，換熱工質在放熱端快速凝結，並在重力和毛細能力的雙重作用下，在矩形錯齒翅片面和毛細微溝槽內實現快速回流，採取風冷結合方式省去水箱設置的同時達到換熱和蓄熱的效果，提高了系統散熱高效性；腔內燒結纖維能協助工質的回流，也能維繫工質，防止蒸乾，同時，纖維層能實現整個腔面液態工質的均勻分布，實現基板的均溫性。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。