CN101793470B - 蜂窝式变径管散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蜂窝式变径管散热器，包括上水室和下水室，上水室上设有进水口，下水室上设有出水口，上水室与下水室之间设有紧密排列的冷却管路，每一列冷却管路由上下水平排列的冷却腔室组成，相邻的上下冷却腔室连通，最上端的冷却腔室与上水室连通，最下端的冷却腔室与下水室连通，每一个冷却腔室内均安装有通风管。本发明在冷却管路的每个冷却腔室内设置通风管，使流体在冷却管路的冷却腔室内呈紊流状态，冷却腔室内壁及通风管外壁尺寸的变化使得流体在流动过程中相互冲击管壁的滞留层，减少热阻，增大换热效率；同时通风管和冷却管路之间的通风道都起到良好的散热作用；具有结构合理简单、易于加工、散热性能强的特点。

Description

蜂窝式变径管散热器
技术领域
本发明涉及一种管型散热器，属于散热器技术领域。
背景技术
在热力学中，散热就是热量传递，而热量的传递方式主要有三种：热传导、热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式；热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式；热辐射指的是依靠射线辐射传递热量，日常最常见的就是太阳辐射。散热器就是通过这三种散热方式来散热的。散热性能主要的两个重要指标为导热效率和热通量。
在内燃机、电子类散热装置中最常见的散热器是管带式散热器，其结构如图1所示，在上下端分别设有上水室1和下水室2，上水室1上设有进水口5，下水室2上设有出水口6。上水室1和下水室2之间通过并排的多根细的冷却管道3相连，每根冷却管道3通过冷却管道进水口7和冷却管道出水口8分别与上水室1和下水室2连通，相邻的两个冷却管道之间焊接有波纹状散热带4。上水室1和下水室2之间两侧均设置有侧板9，各根冷却管道3设置在两侧板9之间。由于这种形式的散热效果好，便于制造，质量小，故被广泛采用。
上述管带式散热器通过冷却管道3的管壁将热量传递到散热带4上，这就增加了热通量中的单位时间因素。直管式的冷却管道3因为形状单一，流体在冷却管道3中容易形成层流，附着在管壁上的滞留内层也会随着管壁的增长而加厚，热阻值因此增加。同时，冷却管道进水口7是插入上水室1内的，造成了冷却水进入冷却管道不畅。因此，这种管带式散热器导热效率和热通量都不理想。
发明内容
本发明针对现有散热器存在的不足之处，提供一种减少热阻、增大换热效率、散热性能强的蜂窝式变径管散热器。
本发明的蜂窝式变径管散热器采用以下技术方案：
该蜂窝式变径管散热器包括上水室和下水室，上水室上设有进水口，下水室上设有出水口，上水室与下水室之间设有紧密排列的冷却管路，每一列冷却管路由上下水平排列的冷却腔室组成，相邻的上下冷却腔室连通，最上端的冷却腔室与上水室连通，最下端的冷却腔室与下水室连通，每一个冷却腔室内均设有通风管。冷却腔室的内壁与通风管的外壁之间的空腔形成冷却水通道，冷却水通道的前后端封堵住。
每一列冷却管路最上端冷却腔室与上水室的连通是采用上水室上的出水口嵌入冷却腔室内的结构方式，这样可使冷却水毫无阻挡地迅速进入冷却腔室。
冷却腔室的内壁横截面设计为圆形或多边形，通风管的外壁横截面也设计为圆形或多边形。冷却腔室的内壁横截面与通风管的外壁横截面均为多边形时，同一横截面上的冷却腔室内壁多边形与通风管外壁多边形的各边均不平行，这样在同一个截面上冷却腔室的内壁与通风管的外壁之间的径向距离是不同的、有变化的，形成变径，流体在冷却管路的冷却腔室内呈紊流状态，起到更好的散热作用。
冷却腔室内壁及冷却腔室内的通风管外壁尺寸均是由一端向另一端逐渐增大的。这样使得流体在流动过程中相互冲击管壁的滞留层，减薄滞留层的厚度，减少热阻，增大换热效率。
本发明在冷却管路内设置通风管，利用冷却管路管壁和通风管管壁形状的变化，使流体在冷却管路的冷却腔室内呈紊流状态，冷却腔室内壁及通风管外壁尺寸的变化使得流体在流动过程中相互冲击管壁的滞留层，减薄滞留层的厚度，减少热阻，增大换热效率；同时通风管和冷却管路之间的通风道都起到良好的散热作用；具有结构合理简单、易于加工、减少热阻、增大换热效率、散热性能强的特点。
附图说明
图1是现有的管带式散热器的结构示意图。
图2是本发明蜂窝式变径管散热器的结构示意图。
图3是本发明中冷却管路的结构示意图。
图中：1、上水室，2、下水室，3、冷却管道，4、散热带，5、进水口，6、出水口，7、冷却管道进水口，8、冷却管道出水口，9、侧板，10、冷却管路，11、上水室出水口，12、冷却腔室，13、冷却腔室内壁，14、通风管，15、通风管外壁，16、通风道，17、冷却水通道，18、封堵板。
具体实施方式
如图2所示，本发明的蜂窝式变径管散热器与现有管带式散热器的结构相比也包括上水室1和下水室2，上水室1上设有进水口5，下水室2上设有出水口6，上水室1和下水室2的两侧设有侧板9。不同之处在于，上水室1与下水室2之间设有紧密排列的多列冷却管路10，冷却管路10的数量可根据整个散热器的宽度确定。每一列冷却管路10由上下水平排列的多个冷却腔室12组成，冷却腔室12的数量可根据整个散热器的高度确定。相邻的上下冷却腔室是连通的，最上端的冷却腔室与上水室1连通。上水室出水口11通过冲压翻边而成，嵌入冷却腔室12内实现连通，这样可使冷却水毫无阻挡地迅速进入冷却腔室。最下端的冷却腔室与下水室2连通。各列冷却管路10之间的周围缝隙形成为通风道16，在通风道16中间也可加扰流装置，以加快散热。整个散热气的断面看上去呈蜂窝状。
冷却管路10的结构如图3所示，由上下水平排列的多个冷却腔室12组成(图中只给出了两个冷却腔室)，每一个冷却腔室12内均设有通风管14。冷却腔室内壁13及通风管外壁15的尺寸是由一端向另一端逐渐增大的，呈喇叭状，这样使得流体在流动过程中相互冲击管壁的滞留层，减薄滞留层的厚度，减少热阻，增大换热效率，同时制造时能够顺利成型。冷却腔室内壁13与通风管外壁15之间的空腔形成冷却水通道17，冷却水通道的两端是封堵住的，其中一端在冷却管路10冲压成型时自然封堵住，另一端通过封堵板18封堵。冷却腔室内壁13的横截面为多边形，其外壁的横截面形状可以是多边形也可以是圆形。通风管外壁横截面15也可以设计为多边形，通风管内壁横截面可以是多边形也可以是圆形。当冷却腔室内壁13的横截面与通风管外壁15的横截面均为多边形时，同一横截面上的冷却腔室内壁多边形与通风管外壁多边形的各边均不平行，这样在同一个截面上冷却腔室内壁13与通风管外壁15之间的径向距离是不同的、有变化的，形成变径。流体在冷却腔室12内呈紊流状态，起到更好的散热作用。也可以通过使同一横截面上的冷却腔室内壁多边形与通风管外壁多边形的边数不同，来实现两者的多边形的径向距离是有变化的。
本发明的工作过程如下：
冷却水首先由上水室1进入各列冷却管路10的最上端的冷却腔室，流经各冷却腔室中的冷却水通道17，完成热交换后由最下端的冷却腔室进入下水室2，最后由下水室2的出水口6排出。各冷却腔室12内的通风管14和各列冷却管路10之间缝隙形成的通风道16，可起到风冷散热的作用。

Claims (6)

1.一种蜂窝式变径管散热器，包括上水室和下水室，上水室上设有进水口，下水室上设有出水口，其特征在于：上水室与下水室之间设有紧密排列的冷却管路，每一列冷却管路由上下水平排列的冷却腔室组成，相邻的上下冷却腔室连通，最上端的冷却腔室与上水室连通，最下端的冷却腔室与下水室连通，每一个冷却腔室内均设有通风管。
2.根据权利要求1所述的蜂窝式变径管散热器，其特征在于：所述每一列冷却管路最上端冷却腔室与上水室的连通是采用上水室上的出水口嵌入冷却腔室内的结构方式。
3.根据权利要求1所述的蜂窝式变径管散热器，其特征在于：所述冷却腔室的内壁横截面为多边形。
4.根据权利要求1所述的蜂窝式变径管散热器，其特征在于：所述通风管的外壁横截面为多边形。
5.根据权利要求1所述的蜂窝式变径管散热器，其特征在于：所述冷却腔室的内壁横截面与通风管的外壁横截面均为多边形时，同一横截面上的冷却腔室内壁多边形与通风管外壁多边形的各边均不平行。
6.根据权利要求1所述的蜂窝式变径管散热器，其特征在于：所述冷却腔室内壁及冷却腔室内的通风管外壁尺寸均是由一端向另一端逐渐增大的。
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