[发明专利]一种强化换热的冷端装置

说明书

本发明公开了一种强化换热的冷端装置，套装在制冷机声波膨胀机构的顶部，包括冷头、冷头壳体和金属泡沫填充材料，所述冷头顶部开设有换热聚液斜槽，所述换热聚液斜槽底部自内向外向下倾斜设置，所述冷头壳体套装在冷头上并与换热聚液斜槽共同形成容纳热管工质完成液化换热的密闭腔体并填充金属泡沫填充材料，所述冷头壳体上紧靠所述换热聚液斜槽底部最低端处设有热管接口，所述腔体通过热管接口与设有的热管连通；本发明通过将填充金属泡沫的换热聚液斜槽嵌设在冷头顶部并将冷头套装在声波膨胀机构上，以及通过换热聚液斜槽的设置使得热管工质换热后的冷凝体借助重力作用即可聚集自流热管，工质自流性好，换热面积大，强化换热效果显著。

技术领域

本发明是涉及一种冷端装置，具体的，涉及一种具有金属泡沫填充的强化换热的冷端装置，特别适用于声能制冷，属于声能制冷设备技术领域。

背景技术

随着低温医学、低温医疗、低温电子学、红外超导等科学技术的发展，低温制冷技术得到了很大的发展与应用。声能制冷机作为一种小型低温回热式制冷机，利用膨胀气缸内气体周期性膨胀和压缩来制取冷量，具有结构紧凑、制冷温区广、制冷效率高、节能环保等优点，受到了越来越多的重视。对于大冷量的声能制冷机，此类制冷设备具有“大冷量小体积”的特点，受到制冷机结构的限制，冷端尺寸比较小，换热面积不足，为了匹配此类“大冷量小体积”制冷设备的应用，降低冷端装置的传热温差损失，提高换热系数，传统结构复杂的冷端装置显然不能适用，需要特别设计高效紧凑的冷端装置。

现有实验及热力分析结果表明，采用高目数的换热填充材料有利于提高冷端装置的热导，降低冷端换热器壁面与气体之间的温差，从而提高换热效率。多孔泡沫金属是一种均匀细小孔径和高孔隙率的新型功能材料。它具有减振、阻尼、吸音、隔音、散热、电磁屏蔽等物理性能，是一种多功能兼用的功能材料。而从结构材料角度，它又具有密度小、轻质、高比强度、比表面积大的特点。在一般工业领域特别是高技术领域越来越受到广泛重视，其优异物理性能同样适合作为换热填充材料应用。综上可见，本领域亟需开发一种具有金属泡沫填充的强化换热的冷端装置，结构紧凑，可实现热管工质自流动性，便于热管工质汇集与循环，可有效增强工质流动、增加换热面积、强化换热效果以满足大冷量小体积制冷设备的应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种具有金属泡沫填充的强化换热的冷端装置，结构紧凑，可实现热管工质自流动性，便于热管工质汇集与循环，可有效增强工质流动、增加换热面积、强化换热效果以满足大冷量小体积制冷设备的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种强化换热的冷端装置，套装在制冷机声波膨胀机构的顶部，其特征在于：包括冷头、冷头壳体和金属泡沫填充材料，圆柱型结构的所述冷头顶部开设有换热聚液斜槽，所述换热聚液斜槽底部自内向外向下倾斜设置，所述冷头壳体套装在所述冷头上并与所述换热聚液斜槽共同形成容纳热管工质完成液化换热的密闭腔体，所述腔体内填充有金属泡沫填充材料，所述冷头壳体上紧靠所述换热聚液斜槽底部最低端处设有热管接口，所述腔体通过所述热管接口与设有的热管连通。

作为优选方案，所述冷头外径为20mm～80mm。

作为进一步优选方案，所述冷头外径为60mm。

作为优选方案，所述换热聚液斜槽为梯形斜槽，所述梯形斜槽长度L为40mm～50mm，所述梯形斜槽宽度W为25mm～35mm，所述梯形斜槽第一深度H1为10mm～15mm，坡比K＝H1/L数值范围为0.25～0.31。

作为进一步优选方案，所述梯形斜槽长度L为46mm，所述梯形斜槽宽度W为30mm，所述梯形斜槽第一深度H1为13.7mm，所述梯形斜槽第二深度H2为5.7mm，坡比K＝H1/L＝0.29。