[发明专利]双相变传热元件及降温散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换元件，尤其涉及一种包含有换热管内部工质相变传热，同时管外相变强化传热的双相变传热元件及用于工艺气体、液体或发热体的降温散热装置。

背景技术

目前工业中低温气体、液体及发热体等的降温散热通常采用热交换方式，在低温及小温差范围内的换热通常要求有加大的传热面积，也有改变换热管的结构形式，如槽道管、螺纹管等以期达到提高传热效率的目的，或是直接喷淋冷却，消耗大量冷却液等方式，均不能方便有效地快速降温散热。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，提供一种可适用于高效率散热降温的、结构简单的双相变传热元件。

本发明所提供的双相变传热元件，包括换热管，其特征在于：所述换热管密闭，内部具有一定真空，其吸热端装有液态工作介质，所述工作介质的体积小于换热管的体积；靠近所述换热管的中部，其外周设置有隔板；在所述换热管的放热端，其外部设置雾化系统。

优选地，所述换热管内部真空达到10^-2Pa。

优选地，所述工作介质的气、液相变温度在100℃以下。

优选地，所述雾化系统中的形成的雾化液体的相变温度在100℃以下，且在换热过程中，所述换热管外表面全部湿润但未形成可见的滴挂液膜。

本发明还提供一种降温散热装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有多个如权利要求1-4所述的双相变传热元件，所述双相变换热元件的换热管的放热端及雾化系统露出箱体外；所述多个双相变传热元件通过隔板连接。

优选地，所述多个双相变传热元件按矩阵式错排规则布置。

优选地，所述隔板与所述箱体的上开口齐平。

本发明所提供的双相变传热元件的实现过程为：将双相变传热元件的一端置于需要散热降温的流体中，吸收热量与换热管内工作介质换热，管内工作介质吸热后产生相变蒸发，到达换热管另一端放热，所放出热量与管外换热；此时，管外通过雾化润湿的表面吸热迅速蒸发，产生相变换热，通过换热管内、外两次不同的相变换热，达到快速带走热量降温的目的。

本发明所提供的降温散热装置，包含了若干根双相变传热元件，在需要降温流体的通道内规则布置，通过对流和导热方式进行综合传热，吸收工艺气热量，并通过进一步的双相变换热，将热量取出，达到流体降温的目的。

与现有技术相比，采用双相变传热元件，在传热元件的管内工作介质产生相变传热，管外在原有自然对流或强制对流换热的基础上，增加通过液体雾化润湿管外表面产生蒸发相变的过程，达到快速带走热量并降温的目的，具有显著的强化传热效果。

附图说明

图1为本发明所述的双相变传热元件结构示意图；

图2为本发明所述降温散热装置结构示意图；

图3为本发明所述双相变传热元件在降温散热装置中的换热管布置示意图。

图中：1-吸热端；2-工作介质；3-隔板；4-放热端；5-雾化系统；6-箱体。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的双相变传热元件，包括密闭的换热管，其内部具有一定真空，其吸热端1装有液态工作介质2，该工作介质的体积小于换热管的体积，在一定温度以下可发生相变；靠近换热管的中部，其外周设置有隔板3；在换热管的放热端4，其外部设置雾化系统5。优选，换热管内部真空达到10-2Pa；工作介质2的气、液相变温度在100℃以下。雾化系统5中的形成的雾化液体的相变温度在100℃以下，且在换热过程中，换热管外表面全部湿润但未形成可见的滴挂液膜现象。

工作时，在换热管吸热端1吸收需要降温的流体的热量，与换热管内工作介质2进行一次相变传热，然后在放热端4进行冷却，通过雾化系统5将换热管放热端4的表面雾化湿润，产生蒸发迅速带走热量。

如图2、3所示，本发明所述的降温散热装置，在箱体6内设置多个按矩阵式错排规则布置的双相变传热元件，换热管放热端4及雾化系统5露出箱体6外；双相变传热元件通过隔板3连接，隔板3与箱体6的上开口齐平，箱体6内放置有需要散热的气体或液体；通过对流和导热方式进行综合传热，吸收工艺气热量，并通过进一步的双相变换热，将热量取出，达到流体降温的目的。