CN100366998C - 一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器，包括底座、上盖、毛细芯，底座与上盖相固定、且密封；第一隔板、第二隔板将底座分隔为集汽腔、第一集液腔、第二集液腔，第一集液腔由横向槽道和纵向槽道构成，且交叉布置，在集汽腔上开有蒸汽入口，在第一集液腔上开有冷凝液出口，在第二集液腔上开有排液口；在上盖上开有蒸汽通道、蒸汽冷凝槽道、液体通道，蒸汽冷凝槽道由纵向槽道构成，蒸汽通道连通集汽腔和蒸汽冷凝槽道，液体通道连通蒸汽冷凝槽道和第二集液腔；毛细芯置于第一集液腔与蒸汽冷凝槽道之间。该冷凝器可提高冷凝效率，改善系统的启动性能、提高运行稳定性，应用于计算机以及电子仪器、设备等的散热。

Description

一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器

技术领域

本发明涉及一种用于CPL的毛细芯冷凝器。

背景技术

CPL(Capillary Pumped Loop：毛细抽吸两相流体回路)是一种利用工质的相变潜热传递热量的装置，它具有传热能力大、控温精度高、能耗低以及等温性好等优点，是电子器件冷却的理想系统。CPL主要包括：蒸发器、冷凝器、储液器、汽液管道以及其它辅助器件。CPL主要依靠工质在蒸发器内相变吸收热量以及在冷凝器内相变释放热量来实现热量的传输。蒸发器是系统热负荷的承受部件，在蒸发器毛细结构中，液体工质受热发生汽化，从热源移走热量；在冷凝器中，汽相工质发生凝结，向外界传热，蒸发器毛细芯产生的毛细抽吸力使冷凝器中的冷凝液体通过液体管道返回到蒸发器，完成系统循环。

目前，用于CPL的冷凝器主要是管式冷凝器，通常为光管结构。工质进冷凝器时为蒸汽，出冷凝器时为液体，工质在冷凝器管内的流动为汽液两相流，当负荷或系统工况发生变化时，汽液两相流容易出现不稳定状态；而且，管式冷凝器的管径一般较小，当系统热负荷发生变化时，汽液两相流沿流动方向将发生较为剧烈的变化，对系统的稳定性将造成很大的影响；此外，由于系统构成的原因，管式CPL的启动也较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器，该冷凝器可提高冷凝效率，改善系统的启动性能、提高系统的运行稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器，包括底座、上盖、毛细芯，底座与上盖相固定、且密封；第一隔板、第二隔板将底座分隔为集汽腔、第一集液腔、第二集液腔，第一集液腔由横向槽道和纵向槽道构成，且横向槽道和纵向槽道交叉布置，在集汽腔上开有蒸汽入口，在第一集液腔上开有冷凝液出口，在第二集液腔上开有排液口；在上盖上开有蒸汽通道、蒸汽冷凝槽道、液体通道，蒸汽冷凝槽道由纵向槽道构成，蒸汽通道连通集汽腔和蒸汽冷凝槽道，液体通道连通蒸汽冷凝槽道和第二集液腔；毛细芯置于第一集液腔与蒸汽冷凝槽道之间。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

(1)本发明采用多路并联通道作为蒸汽冷凝槽道，扩大了单位长度的冷凝面积，当系统热负荷发生变化、需要调解冷凝面积时，蒸汽凝结截面移动幅度较小，因而系统的稳定性增强。

(2)蒸汽冷凝槽道的下界面和毛细芯接触，冷凝的液体通过毛细芯进入第一集液腔，毛细芯的存在可以将冷凝界面稳定到毛细芯表面，从而削弱甚至抑制系统的压力波动，增强系统的稳定性；另外，由于冷凝的液体工质可以通过毛细芯、第一集液腔、冷凝液出口及时地排走，从而使冷凝液膜的厚度大大减薄，降低了冷凝热阻，提高了冷凝效率。

(3)集汽腔的存在使得蒸汽通过蒸汽通道后，较好地分配到蒸汽冷凝槽道中；此外，可以防止由于液体倒流进入蒸汽管道而造成的系统运行不稳定。

(4)第二集液腔的存在可以防止蒸汽进入储液器或者储液器中的蒸汽进入冷凝器，因而在设计储液器时，无需设计汽体捕捉器，大大简化了储液器的设计。

(5)冷凝液体流过毛细芯后汇集到第一集液腔，然后通过冷凝液出口经液体管道返回到蒸发器，冷凝液体流经毛细芯后可进一步冷却，而且对于夹带的汽泡有一定的捕捉作用，从而改善了回流液的质量。

(6)排液口直接和储液器相连，减小了冷凝器和储液器之间工质质量交换的阻力，系统启动时，系统中多余的液体可通过排液口容易、迅速地排到储液器中，从而大大改善了系统的启动性能。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图1中底座的结构示意图。

图4是图1中底座的俯视图。

图5是图1中上盖的结构示意图。

图6是图1中上盖的仰视图。

图7是本发明另一种实施例底座的结构示意图。

图8是图7底座的俯视图。

图面说明：1-冷凝液出口；2-第一集液腔；3-底座；4-第一隔板；5-集汽腔；6-蒸汽入口；7-上盖；8-蒸汽通道；9-毛细芯；10-受冷面；11-蒸汽冷凝槽道；12-液体通道；13-排液口；14-第二集液腔；15-第二隔板；16-第一集液腔肋片；17-蒸汽冷凝槽道肋片。

具体实施方式

由图1～图6所示，本发明整体上是一种平面结构，包括底座3、上盖7、毛细芯9，底座3与上盖7相固定、且密封。

为了提高冷凝器的散热效率，上盖7采用导热系数大的金属材料，可采用铜、铝等。上盖7和底座3之间的连接方式可采用焊接方式，也可采用法兰螺栓联结方式，其密封形式采用O型圈，采用法兰螺栓联结方式可以方便地更换毛细芯9。毛细芯9由多层丝网压制而成或由粉末材料烧结而成，例如，毛细芯9可以采用导热系数比较大的铜丝网多层压制而成。

第一隔板4、第二隔板15将底座3分隔为集汽腔5、第一集液腔2、第二集液腔14。在集汽腔5的側面上开有蒸汽入口6，用来接收从蒸发器输送来的蒸汽工质，在第二集液腔14的側面上开有排液口13，用于连接储液器，以实现储液器对系统的控制调解。第一集液腔2由一个横向槽道和七个纵向槽道构成，且横向槽道和纵向槽道交叉布置，底部开有冷凝液出口1。

第一集液腔2纵向槽道为多个，横向槽道也可为多个，横向槽道与纵向槽道可以互相垂直，也可以不垂直。槽道的剖面形状为矩形，也可为梯形等其它形状，采用此种结构，可以使冷凝液体均匀流动，汇集到冷凝液出口1。

在上盖7上开有蒸汽通道8、蒸汽冷凝槽道11、液体通道12，蒸汽冷凝槽道11的位置与第一集液腔2相对应，由七个纵向槽道构成，蒸汽通道8连通集汽腔5和蒸汽冷凝槽道11，使蒸汽均匀的进入蒸汽冷凝槽道11，液体通道12连通蒸汽冷凝槽道11和第二集液腔14。蒸汽冷凝槽道11纵向槽道为多个，槽道的剖面形状为矩形，也可为梯形等其它形状。

毛细芯9置于第一集液腔2与蒸汽冷凝槽道11之间，毛细芯9直接与第一集液腔肋片16和蒸汽冷凝槽道肋片17接触，由于毛细芯9的存在，可以将冷凝界面稳定在毛细芯9的上表面上，这样冷凝的液体可以经过毛细芯9进入第一集液腔2，通过冷凝液出口1进入回流液体管道，减小甚至消除了冷凝界面的波动，增强了系统的稳定性。

由图7和图8所示，第一集液腔2由九个横向槽道和七个纵向槽道构成，且交叉布置。

工作时，冷源与上盖7的受冷面10接触，从蒸发器流过来的蒸汽通过蒸汽入口6进入集汽腔5，再由集汽腔5通过蒸汽通道8将蒸汽工质均匀的分配给蒸汽冷凝槽道11，在蒸汽冷凝槽道11和毛细芯9表面冷凝，放出热量，通过蒸汽冷凝槽道肋片17传递到受冷面10，通过冷负荷带走，冷凝液流过毛细芯9汇集到第一集液腔2，由第一集液腔2的冷凝液体出口1经液体回流管道回到蒸发器，完成一个换热循环的过程。

Claims (2)

1.一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器，其特征在于：

包括底座(3)、上盖(7)、毛细芯(9)，底座(3)与上盖(7)相固定、且密封；

第一隔板(4)、第二隔板(1 5)将底座(3)分隔为集汽腔(5)、第一集液腔(2)、第二集液腔(14)，第一集液腔(2)由横向槽道和纵向槽道构成，且横向槽道和纵向槽道交叉布置，在集汽腔(5)上开有蒸汽入口(6)，在第一集液腔(2)上开有冷凝液出口(1)，在第二集液腔(14)上开有排液口(13)；

在上盖(7)上开有蒸汽通道(8)、蒸汽冷凝槽道(11)、液体通道(12)，蒸汽冷凝槽道(11)由纵向槽道构成，蒸汽通道(8)连通集汽腔(5)和蒸汽冷凝槽道(11)，液体通道(12)连通蒸汽冷凝槽道(11)和第二集液腔(14)；

毛细芯(9)置于第一集液腔(2)与蒸汽冷凝槽道(11)之间。

2.根据权利要求1所述的用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯冷凝器，其特征在于：毛细芯(9)由多层丝网压制而成或由粉末材料烧结而成。

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