[实用新型]铜冷却设备

说明书

本实用新型涉及一种铜冷却设备，包括铜冷却设备本体，铜冷却设备本体内设有冷却通道，冷却通道由多个通道段组成，其特征是：至少一个所述通道段为湍流通道段；湍流通道段的内壁上设有沿其长度方向延伸的条形槽，条形槽中安装有变截面构件，变截面构件的内侧壁上设有沿该变截面构件的长度方向依次排列的多个凸起或多个凹槽。这种铜冷却设备采用通流截面突变结构，使得冷却流体在冷却通道中的流速发生改变并产生湍流，强化冷却强度，大大提高铜冷却设备的传热效率。

技术领域

本实用新型涉及一种冷却设备，特别涉及一种铜冷却设备。

背景技术

冶金行业的铜冷却设备，通常包括铜冷却设备本体（铜冷却设备本体采用纯铜或铜合金材料制成），铜冷却设备本体内设有冷却通道。如图9-10所示，通常采用钻孔的形式，在铜冷却设备本体内形成多个通道段（通道段通常为直线形），这些通道段相互连通而形成冷却通道。一般情况下，冷却通道的孔径基本一致，冷却强度也基本一致，但是在需要不同冷却强度的部位，而共用同一冷却设备的情况下，就可能出现某些部位冷却强度过剩或者不足。如图11所示，铜冷却设备的冷却水等冷却流体在冷却通道中运动形式主要以层流为主，在转角处冷却流体才会出现湍流的运动形式，湍流冷却占整条水路中的比例较小。

当铜冷却设备吸收的热量到达冷却通道的壁面时，热量最终由冷却通道中的冷却流体带走，冷却通道的壁面到冷却通道中心的热流强度逐渐减少；当冷却流体在通流截面稳定的冷却通道中运动时，由于液体具有粘性，因此冷却流体在距离冷却通道的壁面0.05R（R为冷却通道的直径）的厚度方向形成边界层，此时流速基本为零，边界层传热方式以分子导热为主，产生的热阻却占总热阻的70%左右，而边界层却是冷却通道中热流强度最高的。因此，边界层的存在，让铜冷却设备的传热效率大大降低。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种铜冷却设备，这种铜冷却设备采用通流截面突变结构，使得冷却流体在冷却通道中的流速发生改变并产生湍流，强化冷却强度，大大提高铜冷却设备的传热效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种铜冷却设备，包括铜冷却设备本体，铜冷却设备本体内设有冷却通道，冷却通道由多个通道段组成，其特征是：至少一个所述通道段为湍流通道段；湍流通道段的内壁上设有沿其长度方向延伸的条形槽，条形槽中安装有变截面构件，变截面构件的内侧壁上设有沿该变截面构件的长度方向依次排列的多个凸起或多个凹槽。

变截面构件的内侧是指其朝向湍流通道段的一侧。变截面构件能够起到扰流作用，将变截面构件安装到条形槽中之后，变截面构件的内侧壁与湍流通道段的内壁共同围成供冷却流体通过的流道（变截面构件的内侧壁构成该流道内壁的一部分），由于变截面构件的内侧壁上设有凸起或凹槽，因此在凸起或凹槽所在处，流道的通流截面出现突变（若设置凸起，则在凸起所在处通流截面突然变小；若设置凹槽，则在凹槽所在处通流截面突然变大），冷却流体的流速（流速包含冷却流体运动速度的大小及方向）发生改变，以湍流形式流动。因为层流时冷却流体会在冷却通道的边界上形成一个边界层，在这个边界层内，此时流速基本为零，边界层内的冷却流体只能通过导热与冷却通道的壁面换热，而冷却流体以湍流流动时，边界层厚度几乎为零，冷却流体可直接与冷却通道的壁面对流换热，起到强化冷却的效果。因而，这种铜冷却设备能够在湍流流动时减小边界层的厚度，从而减小热阻，提高冷却通道的壁面的冷却强度。

通常，上述通道段为直线形通道段，是采用钻孔或其他机械加工方式在铜冷却设备本体上去除材料得到的，这些直线形通道段相互连通而形成冷却通道。在此基础上，可利用水道堵头将某些直线形通道段的端部或中部堵住，形成所需要的冷却通道，使冷却流体按照设计所需要的流向通行。在加工好直线形通道段后，可采用钻、镗、铣等常规或者非常规的机械加工方式，在直线形通道段旁加工出条形槽，再将加工好的变截面构件装入条形槽中（可将变截面构件从条形槽一端插入条形槽中），形成湍流通道段。上述通道段也可以为弧形通道段，一般采用铣削的机械加工方式掏空而形成冷却通道。