專利名稱：熱管式肋片換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種換熱裝置，特別是換熱裝置上的肋片。
背景技術(shù)：
目前，在流體熱交換、太陽能集熱以及電力電子散熱等換熱領(lǐng)域，為了有效的利用換熱空間、強化換熱效果，換熱面一般會由一維擴展至二維進而再擴展至三維，具 體作法是在換熱面上設(shè)有實體金屬肋片，該肋片包括翅片、翼片和鰭片，常用的有管面環(huán) 肋、管面方肋、管面直肋、管面柱肋、板面柱肋和板面直肋。盡管上述肋片能提高換熱效率， 但是它也存在不足之處，即由于實體金屬肋片自身熱阻造成，實體金屬肋片導(dǎo)熱沿其高度 方向(從肋片固定端到肋片自由端的距離)存在溫度梯度，實體肋片高度越高，其換熱面基 面溫度就會越低，換熱效率就會越低，因此一般實體金屬肋片高度不宜過高，也就是說換熱 面二維方向和三維方向的擴展受到實體金屬肋片換熱效率的限制，擴展尺寸有限。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種單位空間換熱面二維、三維擴展范圍 大，換熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的熱管式肋片換熱裝置。本實用新型主要是換熱肋片內(nèi)設(shè)置充有傳熱工質(zhì)的真空空腔。本實用新型的肋片 為熱管式肋片，即肋片(包括柱肋、板肋)的結(jié)構(gòu)及工作原理均與熱管相同，該肋片可以是 單獨使用的單體熱管肋片，也可以是組合在一起使用的熱管肋片模塊。其中單體熱管肋片 外形可以有多種，如熱柱肋和熱板肋等，其內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，里面充注傳熱 工質(zhì)，上述預(yù)先制作好的單體熱管肋片可直接焊、脹接或粘接在需要換熱的物體上。熱管肋 片模塊可由若干個單體熱管肋片沿不同維向組合而成，該熱管肋片模塊有兩種空腔連通形 式，其一單體熱管肋片通過焊接、脹接或粘接的方式組合在一起，熱管肋片空腔相互獨立不 連通，單體真空腔內(nèi)充注傳熱工質(zhì)；其二單體熱管肋片通過焊接方式組合在一起，熱管肋片 空腔相互連通形成整體，整體空腔內(nèi)充注傳熱工質(zhì)。該熱管肋片模塊主要有熱柱肋片與熱 柱肋片組合、熱柱肋片與熱板肋片組合、熱板肋片與熱板肋片組合三種模式。該熱管肋片模 塊的三種組合模式，其單體熱管肋片的真空腔體有整體聯(lián)通和獨立存在兩種形式。上述單體熱管肋片和熱管肋片模塊的金屬材料可采用現(xiàn)有化學(xué)和物理性能較為 穩(wěn)定的純金屬和合金，例如銅、鋁合金、碳鋼或不銹鋼等；而傳熱工質(zhì)可采用現(xiàn)有化學(xué)和物 理性能較為穩(wěn)定的液體，例如水、丙酮、乙醇、萘、液氨或液態(tài)鉀、鈉等。本實用新型的工作過程簡述如下單體熱管肋片熱端與熱源物體換熱并將熱量傳 導(dǎo)給熱管肋片空腔內(nèi)的傳熱工質(zhì)，該傳熱工質(zhì)吸收熱量后變?yōu)槠w向熱管肋片冷端擴散， 熱管肋片冷端與冷源物體換熱后空腔內(nèi)的傳熱工質(zhì)變?yōu)橐后w，在重力或毛細表面張力作用 下回到熱端，如此往復(fù)循環(huán)；熱管肋片模塊與熱源物體即一維換熱面相連，該一維換熱面將 熱量傳導(dǎo)給熱板即二維換熱面，該二維換熱面通過其內(nèi)部傳熱工質(zhì)的相變將高密度熱量沿 二維平面快速散開，同時熱量通過三維換熱面即熱管肋片內(nèi)部傳熱工質(zhì)的相變繼續(xù)分流擴 散，最終將熱量傳導(dǎo)給冷源物體。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點①本實用新型的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是實體金屬肋片導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)千倍，熱阻極小，具 有很高的等溫性能。因此由本實用新型構(gòu)成的二維換熱面和三維換熱面基面溫度無限接近 于一維換熱面基面溫度，可視為等溫換熱，其熱效率接近于95 % 99 %。[0009]②本實用新型改變了傳統(tǒng)的換熱形式，是傳統(tǒng)換熱形式熱效率的1. 3-1. 7倍。③本實用新型可實現(xiàn)換熱面向二維、三維方向大范圍擴展。④本實用新型可應(yīng)用于流體熱交換、太陽能集熱以及電力電子散熱等各種換熱領(lǐng) 域；并特別適用于精微換熱、集熱以及散熱領(lǐng)域。

圖1為本實用新型單體熱管肋片例1的立體剖面示意圖。圖2為本實用新型單體熱管肋片例2的立體剖面示意圖。圖3為本實用新型熱管肋片模塊例1的立體剖面示意圖。圖4為本實用新型熱管肋片模塊例2的立體剖面示意圖。圖5為本實用新型熱管肋片模塊例3的立體剖面示意圖。圖6為本實用新型熱管肋片模塊例4的立體剖面示意圖。圖7為本實用新型熱管肋片模塊例5的立體剖面示意圖。
具體實施方式
在圖1所示的熱管式肋片換熱裝置單體熱管肋片例1的立體剖面示 意圖中，該鋁熱板肋片1內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，里面充注丙酮傳熱工質(zhì)2。在圖2 所示的熱管式肋片換熱裝置單體熱管肋片例2的立體剖面示意圖中，該銅熱柱肋片3內(nèi)部 為空腔，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，里面充注水傳熱工質(zhì)4。在圖3所示的熱管式肋片換熱裝置熱 管肋片模塊例1的立體示意圖中，該熱管肋片模塊由銅熱柱肋片5和鋁熱板肋片6垂直組 合而成，兩者通過脹接的方式連接在一起，銅熱柱肋片和鋁熱板肋片內(nèi)部空腔各自獨立存 在，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，空腔內(nèi)充注丙酮傳熱工質(zhì)7。在圖4所示的熱管式肋片換熱裝置熱 管肋片模塊例2的立體示意圖中，該熱管肋片模塊由不銹鋼熱柱肋片8和銅熱板肋片9同 軸向組合而成，兩者通過焊接方式連接在一起，不銹鋼熱柱肋片和銅熱板肋片內(nèi)部空腔整 體聯(lián)通，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，空腔內(nèi)充注水傳熱工質(zhì)10。在圖5所示的熱管式肋片換熱裝 置熱管肋片模塊例3的立體示意圖中，該熱管肋片模塊由鋁熱柱肋片11和鋁熱柱肋片12 垂直組合而成，兩者通過粘接的方式連接在一起，鋁熱柱肋片和鋁熱柱肋片內(nèi)部空腔各自 獨立存在，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，空腔內(nèi)充注丙酮傳熱工質(zhì)13。在圖6所示的熱管式肋片換 熱裝置熱管肋片模塊例4的立體示意圖中，該熱管肋片模塊由銅熱板肋片14和銅熱柱肋片 15垂直組合而成，兩者通過焊接方式連接在一起，銅熱板肋片和銅熱柱肋片內(nèi)部空腔整體 聯(lián)通，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，空腔內(nèi)充注乙醇傳熱工質(zhì)16。在圖7所示的熱管式肋片換熱裝置 熱管肋片模塊例5的立體示意圖中，該熱管肋片模塊由鋁熱板肋片17和鋁熱板肋片18垂 直組合而成，兩者通過焊接連接在一起，鋁熱板肋片和鋁熱板肋片內(nèi)部空腔獨立存在，空腔 內(nèi)為真空狀態(tài)，空腔內(nèi)充注丙酮傳熱工質(zhì)19。
權(quán)利要求一種熱管式肋片換熱裝置，其特征在于換熱肋片內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，里面充注傳熱工質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式肋片換熱裝置，其特征在于熱管肋片模塊由若干個 單體熱管肋片沿不同維向組合而成，熱管肋片空腔相互獨立不連通，單體真空腔內(nèi)充注傳 熱工質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式肋片換熱裝置，其特征在于熱管肋片模塊由若干個 單體熱管肋片沿不同維向組合而成，熱管肋片空腔相互連通形成整體，整體真空腔內(nèi)充注 傳熱工質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱管式肋片換熱裝置，其特征在于熱管肋片模塊主要 有熱柱肋片與熱柱肋片組合、熱柱肋片與熱板肋片組合、熱板肋片與熱板肋片組合三種模 式。
專利摘要一種熱管式肋片換熱裝置，其主要是換熱肋片內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)為真空狀態(tài)，里面充注傳熱工質(zhì)。熱管肋片模塊由若干個單體熱管肋片沿不同維向組合而成，熱管肋片空腔可相互獨立不連通，單體真空腔內(nèi)充注傳熱工質(zhì)；也可熱管肋片空腔相互連通形成整體，整體真空腔內(nèi)充注傳熱工質(zhì)。本實用新型的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是實體金屬肋片導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)千倍，熱阻極小，具有很高的等溫性能。因此由本實用新型構(gòu)成的二維換熱面和三維換熱面基面溫度無限接近于一維換熱面基面溫度，可視為等溫換熱，其熱效率接近于95％～99％。
文檔編號F28D15/02GK201731784SQ20102026673
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月17日
發(fā)明者王大勇, 鄧克天 申請人:鄧克天