[发明专利]一种阵列翅片式冷凝装置及环路热管

说明书

本发明属于热控技术领域，公开了一种阵列翅片式冷凝装置和包括该冷凝装置的环路热管，冷凝装置的主体为柱体，主体的内部设置有上隔板和下隔板，将主体内部分隔为蒸汽腔、换热腔和冷凝液腔，主体的上部设置有蒸汽进口，下部设置有冷凝液出口，蒸汽进口与蒸汽腔连通，冷凝液出口与冷凝液腔连通，换热腔内设置有若干阵列排布的空心柱状翅片，空心柱状翅片的顶端和底端敞开，上隔板和下隔板上与空心柱状翅片连接的地方设置有通孔，空心柱状翅片的内部作为蒸汽微通道供蒸汽流通。本发明的冷凝装置采用了具有微通道的翅片，增大了一次换热面积，提高了冷凝器的冷凝效率，保证冷凝器在一定冷凝效率下的小型化。

技术领域

本发明属于热控技术领域，具体涉及一种阵列翅片式冷凝装置及环路热管。

背景技术

热管是二十世纪七十年代发展起来的高效相变传热元件，由蒸发段、绝热段和冷凝段三部分组成，具有不需要额外的能量，无运动部件，传热温差小等优点。它将沸腾和凝结两种相变换热过程巧妙地结合在一起，可以在小温差的情况下将聚集在电子元器件表面的热量通过热管工质蒸发快速均匀地传递到具更大散热面积的冷凝表面上，能够解决目前高热流密度电子元器件难以快速高效散热的问题，因而被广泛应用于航天、化工、冶金等领域的传热传质设备中。

但传统的热管由于蒸发段和冷凝段及其散热装置堆积布置，占用电子产品的体积空间较大，难以满足电子产品日益轻型化、小型化的特点，且对于主动液冷还可能存在冷却介质泄露严重损坏电子元件的问题。而环路热管不仅继承了传统热管的优点，还解决了蒸发段和冷凝段一体布置时所存在的缺陷。

环路热管(LoopHeatPipe，LHP)是一种通过蒸发器内毛细芯产生的毛细力来驱动工作流体流动，利用工作流体的相变过程来传递热量的高效传热装置，由蒸发器、冷凝器、储液器/补偿器、气体管线和液体管线五个基本结构组成。其工作原理如下：在环路热管启动前，蒸发器毛细芯充满液体，当一定的热负荷施加到蒸发器上时，毛细芯内的饱和液体吸热，在毛细芯表面蒸发形成蒸汽通过气体槽道沿气体管线进入到冷凝器中。在冷凝器内，蒸汽冷凝释放出潜热形成饱和液体，并在流动过程中进一步过冷，沿液体管线进入蒸发器核心，工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。液相工质与气相工质的通道相互独立，气体管线和液体管线布置路径更加灵活，传输距离也更远。

环路热管具有传热距离大、散热能力强、反重力强、热平衡好、安装和布局方便等诸多优点，但是传统的环路热管仍然存在缺陷：冷凝器的冷却采用外接风冷或液冷冷却器，冷却器和冷凝器之间存在较大的接触热阻，且冷却器的翅片效率低，在有限的散热面积下无法满足日益增长的散热需求；另一方面，蒸发器毛细芯存在气积现象容易导致系统启动失败，而且传统的毛细芯结构难以平衡高毛细泵吸力和高渗透率对孔径要求的矛盾。因此，这就迫切需要设计高效小型化的冷凝器和毛细芯设计布置方案，来克服上述的缺陷。

发明内容

基于上述情况，本发明提供了一种用于环路热管的阵列翅片式冷凝装置，该冷凝装置采用了具有微通道的空心柱状翅片，且翅片呈阵列式排布，极大地增大了一次换热面积，蒸汽直接在微通道壁面发生相变，且柱状翅片能够减小冷却流体的流阻，极大程度的提高了冷凝器的冷凝效率，且在一定的空间内可设置的微通道数量较多，微通道的高效换热技术可保证冷凝器在一定冷凝效率下的小型化。

因此，本发明保护如下技术方案：

一种阵列翅片式冷凝装置，所述冷凝装置的主体为柱体，所述主体的内部设置有上隔板和下隔板，将主体内部从上至下依次分隔为蒸汽腔、换热腔和冷凝液腔，主体的上部设置有蒸汽进口，下部设置有冷凝液出口，所述蒸汽进口与所述蒸汽腔连通，所述冷凝液出口与所述冷凝液腔连通，所述换热腔内设置有若干阵列排布的空心柱状翅片，所述空心柱状翅片的顶端和底端敞开，且分别与所述上隔板和下隔板连接，上隔板和下隔板上与空心柱状翅片连接的地方设置有通孔，使得空心柱状翅片分别与所述蒸汽腔和冷凝液腔连通，空心柱状翅片的内部作为蒸汽微通道供蒸汽流通；

所述换热腔的侧面封闭，所述主体上设置有与换热腔连通的冷却流体进口和冷却流体出口；或者，