抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置。该抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置包括：取热部件，其内部形成工质容纳腔，其外部形成至少一个与热源贴合的取热面；以及螺旋盘管，设置于取热部件的径向外围，沿其轴向延伸呈螺旋状，其两端分别通过连通管连接至取热部件内部的工质容纳腔，构成工质的密闭循环通路。本发明专利技术螺旋盘管式非相变取热装置采用螺旋盘管结构，取热部件设置于螺旋盘状结构的中间，克服了传统热管受重力影响较大的缺点，可以不受重力影响，在任意方位、任意角度的传热效果都突出。

【技术实现步骤摘要】
抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置
本专利技术涉及工业余热回收和电子芯片冷却等热交换领域，尤其涉及一种抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置。
技术介绍
热交换现象广泛存在于工业和工程领域，并且与人类生产生活息息相关。热交换的基本要求是将热量快速高效地从一个物体转移到另一个物体，例如工厂的余热回收是将烟气或者乏汽的热量转移给工质进行再利用，电子器件的散热是将电子器件产生的热量迅速转移到散热器进而释放到空气中。在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热称为余热。余热资源普遍存在，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可回收利用的部分约为余热总资源的60％，因此余热利用在节约能源中占有重要地位。通过热交换器将余热收集起来是余热再利用的重要环节。功耗问题已经成为制约电子器件发展的重要因素。例如计算机处理器、大功率LED灯等。随着制造工艺的不断升级，电子器件体积越来越小，单位体积的发热量越来越大，巨大的发热量无法得到有效转移，严重限制了其性能发展。高效散热设备的开发始终是需要持续研究的问题。提高换热效率对于降低能源消耗和促进工业发展都具有很重要的意义。在常规材料导热性能达到极限时，为达到高效快速换热目的，热管技术在各个领域得到广泛应用。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成，内部被抽成负压状态，充入适当的液体。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)。其工作原理是：当热量自高温热源传入热管时，处于热管加热段内的工质吸热汽化变成蒸汽，蒸汽瞬间流向热管另一端，到达另一端时遇冷放出潜热后凝结成液体，冷凝液体沿吸液芯回流到加热段，循环相变而实现热量传递。在热管导热过程中，工质的循环相变换热是热管高效传热的重要支撑。热管的到导热能力超过任何已知金属的导热能力。将多根热管组合排列在换热器内形成热管换热器，冷热流体均在热管外部横向流过，通过热管轴向传输热量。当加热段在下，冷却段在上，热管呈竖直放置时，工作液体的回流靠重力足可满足，无须毛细结构的吸液芯，这种不具有多孔体管芯的热管被称为热虹吸管。热虹吸管结构简单，工程上广泛应用。针对计算机处理器等体积小发热量大的电子器件，热管一端与之紧密接触，快速将热量传导至另一端，然后通过与之相连接的翅片进行散热。然而，对于传统的相变取热器而言，传统取热器-管路-散热器系统工作时受重力影响较大，无法实现多角度、多方位启动。常规热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善。受传热机理限制，热管只能实现热量从一端到另一端的传导，无法实现多热源耦合传热，在过载情况下也无法达到平稳换热效果。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，以克服传统热管受重力影响较大的缺点，提高传热效果。(二)技术方案本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置包括：取热部件，其内部形成工质容纳腔，其外部形成至少一个与热源贴合的取热面；以及螺旋盘管，设置于取热部件的径向外围，沿其轴向延伸呈螺旋状，其两端分别通过连通管连接至取热部件内部的工质容纳腔，构成工质的密闭循环通路。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，对于螺旋盘管，其最窄处的螺旋直径D满足：D≥2d，其中，d为取热部件在螺旋盘管内径向延伸的长度。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，对于螺旋盘管，其为以下形状其中之一：其轴向两端的直径和中间的直径相同；其轴向一端的直径大于另一端的直径；或其轴向两端的直径大于中间的直径。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，取热部件位于螺旋盘管轴向的中间位置或者一端。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，取热部件位于螺旋盘管(20)轴向的中间位置优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管的整段或某一段的外侧面具有散热翅片。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管的材料为以下材料其中的一种或多种组成的合金：不锈钢、金、银、铝、钛、镍和铜。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管的材料为铜或不锈钢。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管和连通管为一整段中空管或焊接在一起的三段中空管。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，连通管呈“L”形或直线形。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管和连通管的内径介于1～50毫米之间。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置包括多个取热部件，该多个取热部件通过并联或串联的方式连接至螺旋盘管的两端。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，取热部件的取热面为平面或弧形面。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，取热部件的取热面为平面，取热部件为长方形、正方形、半球形或半椭球形。优选地，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，工质为以下一种：蒸馏水、酒精、氟利昂、R113制冷剂、丙酮、氨或液态金属。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置具有以下有益效果：(1)采用螺旋盘管结构，取热部件设置于螺旋盘状结构的中间，克服了传统热管受重力影响较大的缺点，可以不受重力影响，在任意方位、任意角度的传热效果都突出；(2)取热部件获取的热量在螺旋盘状结构中传导的过程中，实现了热量的轴向传导，同时盘管的螺旋形状摆脱了传统热管单一形状的束缚，热量在各个方向同时传导，导热效率更高；(3)取热部件可以根据需要做成各种形状多面受热，多个取热部件相连，实现了多热源耦合传热。附图说明图1为根据本专利技术实施例螺旋盘管式非相变取热装置的结构示意图；图2A和图2B分别为图1所示螺旋盘管式非相变取热装置中取热部件在水平面和竖直面的剖视图；图3A和图3B分别为根据本专利技术另两实施例不同螺旋盘管形状的螺旋盘管式非相变取热装置的结构示意图；图4为根据本专利技术另一实施例取热部件位于螺旋盘管内不同位置的螺旋盘管式非相变取热装置的结构示意图；图5A和图5B分别为根据本专利技术另两实施例具有多个取热装置的螺旋盘管式非相变取热装置的结构示意图。【主要元件说明】10-取热部件；20-螺旋盘管；21、22-端口；30-连通管。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术利用非相变传热的原理，运行时循环工质不存在相变过程，而是通过控制工质随温度的形变，使热量更快地通过各物质单元传导，实现了更为快速的传热，能够承受很大的瞬态热流。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种螺旋盘管式非相变取热装置。图1为根据本专利技术实施例螺旋盘管式非相变取热装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋盘管式非相变取热装置，其特征在于，包括：取热部件(10)，其内部形成工质容纳腔，其外部形成至少一个与热源贴合的取热面；以及螺旋盘管(20)，设置于所述取热部件(10)的径向外围，沿其轴向延伸呈螺旋状，其两端分别通过连通管(30)连接至所述取热部件(10)内部的工质容纳腔，构成工质的密闭循环通路。

【技术特征摘要】
1.一种抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，其特征在于，包括：取热部件(10)，其内部形成工质容纳腔，其外部形成至少一个与热源贴合的取热面；以及螺旋盘管(20)，设置于所述取热部件(10)的径向外围，沿其轴向延伸呈螺旋状，其两端分别通过连通管(30)连接至所述取热部件(10)内部的工质容纳腔，构成工质的密闭循环通路；其中，所述取热部件(10)位于所述螺旋盘管(20)轴向的中间位置，所述取热部件的至少一个取热面与热源紧密接触，吸收来自热源的热量之后，将热量传给内部的工质，工质受热膨胀，形成热波在工质里沿循环回路传递，将热量传递到螺旋盘管，通过螺旋盘管将热量散发出去。2.根据权利要求1所述的抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，其特征在于，对于所述螺旋盘管(20)，其最窄处的螺旋直径D满足：D≥2d，其中，d为所述取热部件(10)在所述螺旋盘管(20)内径向延伸的长度。3.根据权利要求1所述的抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，其特征在于，对于所述螺旋盘管(20)，其为以下形状其中之一：其轴向两端的直径和中间的直径相同；其轴向一端的直径大于另一端的直径；或其轴向两端的直径大于中间的直径。4.根据权利要求1所述的抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，其特征在于，所述螺旋盘管的整段或某一段的外侧面具有散热翅片。5.根据权利要求1所述的抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，其特征在于，所述螺旋盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑兴华，岳鹏，李玉华，邱琳，唐大伟，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11