[发明专利]一种基于相变材料包覆球的热交换系统

说明书

本发明公开了一种基于相变材料包覆球的热交换系统，包括热交换管、相变球和驱动机构。驱动机构包括球体仓和冲击泵。球体仓包括出球口、回球口、冲击口和回泵口。相变球是由铝包覆的大尺寸球体，能够在管道内排队移动。球体仓通过冲击口和回泵口连接冲击泵，通过出球口和回球口连接热交换管。球体仓、热交换管内充有水。球体仓内球腔呈上大下小的结构，出球口和冲击口分别位于球体仓底部相对的两侧，使得冲击口正对着出球口。冲击泵出口冲出的水流通过冲击口冲击球体仓内沉入底部的相变球，使得相变球被水流冲入出球口，并随着水流完成循环移动。相比于相变微胶囊，本发明相变球不容易破损。

技术领域

本发明涉及热交换系统，特别涉及散热系统。

背景技术

在某些领域，比如某些电子设备、电能设备以及产品生产加工设备中，散热系统是比不可少的。现有技术下，散热系统常用水冷系统。水冷系统以水作为热交换媒介，通过热交换管热量交换，将被冷却设备的热量传递至热交换管内的水中，然后通过水的流动将热量带走，以达到被冷却设备冷却的目的。以水作为热交换媒介的优点是显而易见的，比如水的成本低、水的比热容高、水可以循环。但在某些特殊的场合，比如对放热量高的设备进行水冷时，水的热容量还是显得不够。

众所周知，相变材料在材料由固态熔化为液态时大量吸收热量，而由液态凝固成固态时放热。固态熔化为液态时大量吸收热量所产生的热容量远远超过水。但由液态凝固成固态后的相变材料不具备流动性，无法直接替代水。为此，专利文献CN 108110378A，2018年6月1日，《一种基于相变微胶囊浆料的锂离子电池散热结构及方法》和专利文献CN108682919A，2018年10月19日《一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统和方法》公开了一种以相变微胶囊浆料替代水作为热交换媒介的散热系统，以提高热交换媒介的热容量。这种将相变材料制成相变微胶囊，然后再将相变微胶囊与水混合形成浆料的方案，不仅可以替代水作为热交换媒介可以大大提高热交换媒介的比热容，同时也避免了相变材料凝固后的流动性问题。但这种方案存在着一个明显的缺陷：浆料需要泵驱动流动，高速旋转的泵叶与浆料中的相变微胶囊发生强烈碰撞，容易导致相变微胶囊壳体破损，相变微胶囊壳体破损后的相变材料与浆料混合，此时在冷却器中，冷却后的相变材料凝固破坏浆料的流动性，如若相变微胶囊破损较多，直接导致散热系统不可用。

发明内容

本发明所要解决的问题：

1、为提高散热系统的热交换媒介的热容量；

2、以相变材料作为提高散热系统的热交换媒介时相变材料的流动性问题；

3、相变微胶囊浆料作为热交换媒介的技术方案中，高速旋转的泵叶与相变微胶囊强烈碰撞所导致的相变微胶囊壳体破损问题。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

一种基于相变材料包覆球的热交换系统，包括第一热交换管、相变球和驱动机构；第一热交换管通过连接管连接所述驱动机构；所述相变球由金属包覆相变材料所制成的球体，其直径与第一热交换管的管体内径相匹配，使得所述相变球能够在第一热交换管内排队移动；所述驱动机构用于驱动所述相变球在第一热交换管、所述连接管以及所述驱动机构之间循环移动。

进一步，所述驱动机构包括球体仓和冲击泵；球体仓包括球仓本体、出球口、回球口、冲击口和回泵口；球仓本体设有球腔；所述球腔连通出球口、回球口、冲击口和回泵口；球体仓通过冲击口和回泵口连接冲击泵，通过出球口和回球口连接第一热交换管；球体仓、第一热交换管以及连接球体仓和第一热交换管的连接管内设有水；出球口和冲击口分别位于球仓本体相对的两侧，使得冲击口正对着出球口；冲击泵的出口连接冲击口，使得冲击泵出口冲出的水流通过冲击口冲击球仓本体球腔内的所述相变球，使得所述相变球被水流冲入出球口。

进一步，所述相变球的壳体由铝制成。