一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是涉及一種一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相變抑制(PCI)傳熱技術(shù)，是一種通過(guò)控制密閉體系中傳熱介質(zhì)微結(jié)構(gòu)狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)高效傳熱的全新技術(shù)。在傳熱過(guò)程中，液態(tài)介質(zhì)的沸騰(或氣態(tài)介質(zhì)的冷凝)被抑制，并在此基礎(chǔ)上達(dá)到工質(zhì)微結(jié)構(gòu)的一致性，實(shí)現(xiàn)一種目前尚未被世人所認(rèn)知的全新的傳熱方式與機(jī)理。具有高傳熱速率和高熱流密度，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的熱流密度可高達(dá)600W/cm2。可廣泛應(yīng)用于航空航天、電力電子、通訊、計(jì)算機(jī)、高鐵、電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能和風(fēng)電等行業(yè)。
[0003]目前，用于熱交換器的復(fù)合鋁板大多采用單管路系統(tǒng)，從一端進(jìn)流體，流經(jīng)板上的管路，從另一端流出，連接到流體的加熱或冷卻的循環(huán)系統(tǒng)中，通常充當(dāng)冰箱的蒸發(fā)器吸熱部件，存在主要問(wèn)題是:由于受到鋁材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)(220W/mk)，且板的厚度的限制，導(dǎo)熱熱阻較大，且冷媒通道不能覆蓋整個(gè)板的表面，因此導(dǎo)致熱交換器復(fù)合板整個(gè)板面溫度不均勻，局部有過(guò)熱或過(guò)冷現(xiàn)象，不能充分發(fā)揮整個(gè)蒸發(fā)器的熱交換面積，同時(shí)由于管路系統(tǒng)過(guò)長(zhǎng)，冷媒在熱交換板內(nèi)管道中流動(dòng)阻力很大，造成系統(tǒng)能效的降低。
[0004]相變抑制傳熱板是相變抑制傳熱技術(shù)的板式器件，由于導(dǎo)熱速率快，均溫性好，通常作為單獨(dú)的散熱板使用。
[0005]若能將相變抑制傳熱板與帶管路系統(tǒng)的板式熱交換器復(fù)合在一起，利用熱超導(dǎo)板的導(dǎo)熱速率快，均溫性好的特點(diǎn)，僅需將部分冷媒流通管路設(shè)置在相變抑制傳熱板上，就能實(shí)現(xiàn)板式熱交換器的均溫和高效換熱特性，這樣可大大縮短冷媒通道的長(zhǎng)度，減小流動(dòng)阻力和能耗，以及冷媒的使用量，提高熱交換器效率和能效比。
[0006]本發(fā)明的目的就是提供一種將相變抑制傳熱板與冷媒通道板式熱交換器復(fù)合在一起的一種新型高效的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器及其制成方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于受到鋁材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)及厚度的限制，導(dǎo)熱熱阻較大，且冷媒通道不能覆蓋整個(gè)板的表面，因此導(dǎo)致熱交換器復(fù)合板整個(gè)板面溫度不均勻，局部有過(guò)熱或過(guò)冷現(xiàn)象，不能充分發(fā)揮整個(gè)蒸發(fā)器的熱交換面積，同時(shí)由于管路系統(tǒng)過(guò)長(zhǎng)，流體在熱交換板內(nèi)管道中流動(dòng)阻力很大，造成系統(tǒng)能效的降低的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器，所述一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器包括復(fù)合板式結(jié)構(gòu)的熱交換板；
[0009]所述熱交換板的一表面為平面;所述熱交換板內(nèi)形成有具有特定結(jié)構(gòu)形狀的冷媒通道及具有特定結(jié)構(gòu)形狀的熱超導(dǎo)管路;所述熱超導(dǎo)管路為封閉管路，所述熱超導(dǎo)管路內(nèi)填充有傳熱工質(zhì)。
[0010]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述冷媒通道及所述熱超導(dǎo)管路均通過(guò)吹脹工藝形成。
[0011]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述熱交換板包括第一板材、第二板材及第三板材;所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次疊置，所述第一板材及所述第三板材分別位于所述第二板材的兩側(cè)，并與所述第二板材通過(guò)棍壓工藝復(fù)合在一起；
[0012]所述熱超導(dǎo)管路位于所述第一板材及所述第二板材之間，所述第一板材的外表面為平面，所述第二板材表面形成有與所述熱超導(dǎo)管路相對(duì)應(yīng)的第一凸起結(jié)構(gòu)；
[0013]所述冷媒通道位于所述第二板材及所述第三板材之間，所述第三板材表面形成有與所述冷媒通道相對(duì)應(yīng)的第二凸起結(jié)構(gòu)。
[0014]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)管路的截面尺寸小于所述冷媒通道的截面尺寸。
[0015]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)管路的形狀為六邊形蜂窩狀、圓形蜂窩狀、四邊形蜂窩狀、首尾串聯(lián)的多個(gè)U形、菱形、三角形、圓環(huán)形、縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀或其中任一種以上的任意組合。
[0016]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述冷媒通道的形狀為單路進(jìn)單路回循環(huán)結(jié)構(gòu)、單路進(jìn)兩路回循環(huán)結(jié)構(gòu)、兩路進(jìn)單路回循環(huán)結(jié)構(gòu)、兩路進(jìn)兩路回循環(huán)結(jié)構(gòu)、多路進(jìn)多路回循環(huán)結(jié)構(gòu)或并聯(lián)式循環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0017]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述冷媒通道兩端形成有開(kāi)口，所述開(kāi)口適于與外部冷媒系統(tǒng)相連通，以在所述冷媒通道內(nèi)通入冷媒。
[0018]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述開(kāi)口外設(shè)有冷媒通道接頭，所述開(kāi)口通過(guò)所述冷媒通道接頭與外部冷媒系統(tǒng)相連通。
[0019]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述冷媒通道接頭為銅接頭或鋁接頭。
[0020]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的一種優(yōu)選方案，所述熱交換板的材料為銅、銅合金、鋁或鋁合金或其中任一種以上的任意組合。
[0021]本發(fā)明還提供一種一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的制造方法，所述制造方法包括:
[0022]提供第一板材、第二板材及第三板材共三塊板材，將所述第一板材及所述第三板材的單面打毛，將所述第二板材雙面打毛；
[0023]采用石墨印刷法分別在所述第一板材的打毛面及所述第三板材的打毛面定義熱超導(dǎo)管路的形狀及冷媒通道的形狀；
[0024]將所述第一板材及所述第三板材分別置于所述第二板材兩側(cè)，所述第一板材及所述第三板材的打毛面與所述第二板材貼合并對(duì)齊，沿邊鉚合；
[0025]將鉚合在一起的所述三塊板材加熱至一定溫度并維持一段時(shí)間后進(jìn)行熱乳加工以形成復(fù)合板材；
[0026]向所述第一板材與所述第二板材之間充入高壓流體至所述第二板材膨脹，在所述第二板材表面形成第一凸起結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在所述第一板材與所述第二板材之間形成與所述第一凸起結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的熱超導(dǎo)管路；
[0027]向所述第二板材與所述第三板材之間充入高壓流體至所述第三板材膨脹，在所述第三板材表面形成第二凸起結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在所述第二板材與所述第三板材之間形成與所述第二凸起結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的冷媒通道；
[0028]向所述熱超導(dǎo)管路內(nèi)充入傳熱工質(zhì)并密封所述熱超導(dǎo)管路。
[0029]作為本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的制造方法的一種優(yōu)選方案，向所述熱超導(dǎo)管路內(nèi)充入傳熱工質(zhì)并密封所述熱超導(dǎo)管路之后，還包括在所述冷媒通道焊接冷媒通道接頭的步驟。
[0030]如上所述，本發(fā)明的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器及其制造方法，具有以下有益效果:在一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器的熱交換板內(nèi)將熱超導(dǎo)管路及冷媒通道組合在一起，在熱超導(dǎo)管路內(nèi)充入傳熱工質(zhì)，構(gòu)成相變抑制傳熱器件，具有導(dǎo)熱速率快、均溫性好的特點(diǎn)；利用熱超導(dǎo)板的導(dǎo)熱速率快、均溫性好的特點(diǎn)，提高了熱交換板與空氣的溫差和有效傳熱面積，大大提高了熱交換板的散熱能力和熱交換效率;使得一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器具有均溫和高效換熱的特性，大大縮短冷媒通道的長(zhǎng)度，減小流動(dòng)阻力和能耗，以及流體的使用量，提高熱交換器的效率和能效比；所述熱交換器結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高、體積小、重量輕、性能可靠;采用乳制吹脹工藝，在一塊板上實(shí)現(xiàn)了具有相互連通的熱超導(dǎo)管路與冷媒通道的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器結(jié)構(gòu)，具有低成本，易加工，高可靠性的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器中熱交換板的截面局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的一體化單面平相變抑制傳熱板式熱交換器中具有相互連通的六邊形蜂窩狀熱超導(dǎo)管路的第二板材的結(jié)構(gòu)示意圖。
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