CN104457329B - 一种高效冷却散热装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效冷却散热装置及其方法，包括节流进气口、封闭式散热器、高压风机、涡流管及消声器，封闭式散热器内均布至少两根空气流管，封闭式散热器前端通过空气流管与节流进气口连通，封闭式散热器末端空气流管通过导风管与高压风机连通，封闭式散热器上另设热源进口及热源出口，高压风机另通过导风管与涡流管连通，涡流管热气出口处设消声器，并通过消声器与外界连通，涡流管冷气出口通过导气管另与节流进气口连通，其使用方法包括引气膨胀、空气增压及涡流散热三步。本发明一方面有效的克服了传统冷却系统受外界环境温度影响大，散热能耗及冷却用水资源消耗量大的弊端，另一方面进一步提高了散热时能源利用率，降低了能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效冷却散热装置及其方法，属换热器技术领域。
背景技术
换热器是目前将较高温度介质中的热量通过热交换作用被低温度介质带走，从而实现较高温度介质降温的目的，目前换热器在实际生产生活中有着及其广泛的使用，最常用的散热器是通过利用周边环境空气对较高温度介质进行散热，但是在使用中发现，当随着周边环境中空气温度的升高，换热器的热交换效率随之变差，严重时甚至发生空气中的热量被待散热物质吸收现象，因此，为了提高换热效率，在当前的换热器系统中，另增加了强制通风设备及水喷淋设备，一方面利用高速气流加速散热过程，另一方面利用液体水吸热蒸发效应加速散热过程，虽然正两种做法可以一定程度上提高换热器散热效能，但同时一方面利用风机驱动空气高速流动时，空气中所蕴含的大量动能被直接浪费，另一方面也造成了极大的电能消耗及水资源浪费，同时也导致换热器系统体积庞大，系统复杂，安装使用较为不便，为了克服传统换热器使用存在的不足，迫切需要设计一种全新的换热设备。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种高效冷却散热装置及其方法，该发明较传统散热装置结构简单，使用安装方便，一方面有效的克服了传统冷却系统受外界环境温度影响大，散热效率不高，且散热能耗及冷却用水资源消耗量大的弊端，另一方面进一步提高了散热时能源利用率，在提高散热效率的同时，降低了能源消耗。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种高效冷却散热装置，包括节流进气口、封闭式散热器、高压风机、涡流管及消声器，封闭式散热器内均布至少两根空气流管，封闭式散热器前端通过空气流管与节流进气口连通，所述节流进气口至少一个，封闭式散热器末端通过导风管与高压风机连通，封闭式散热器上另设热源进口及热源出口，，高压风机另通过导风管与涡流管连通，涡流管热气出口处设消声器，并通过消声器与外界连通，涡流管冷气出口通过导气管另与节流进气口连通，且涡流管至少一个。
一种高效冷却散热方法，包括如下步骤：
第一步，引气膨胀，待散热物质通过热源进口进入封闭式散热器内，与封闭式散热器中从节流进气口进入的空气进行热交换后，再从热源出口排出，在待散热物质通过封闭式散热器同时，启动高压风机，将空气流管内空气抽离，在空气流管内形成低压环境，使空气流管通过节流进气口从外界空气中吸取空气，并使被吸入的空气经节流进气口后被均匀分布到空气流管中，从而使进入的空气体积被动膨胀；并利用低压环境及空气膨胀使得空气流管中的空气温度下降，与待散热物质进行热交换；
第二步，空气增压，将经过热交换的封闭式散热器中空气流管内的热空气通过导风管由高压风机抽离，并经过高压风机对热空气进行增压后通过导风管输送至涡流管中；
第三步，涡流散热，将经过高压风机增压的热空气引入涡流管内，并在涡流管内部结构引导下，引导热空气在涡流管内进行高速旋转，并将热空气分离为高热气流与低温气流，其中高热气流经过涡流管热气出口排放到外界空中，并由消声器对排放空气进行噪声消除，低温气流经过涡流管冷气出口排出，然后经过导风管将低温气流引入到节流进气口中，并混合外界空气再次进入到封闭式散热器中进行热交换循环。
进一步的，所述的封闭式散热器内空气流管有效的总截面面积为节流进气口有最大效截面面积的5—30倍。
进一步的，所述的涡流管内气流旋转速度不低于3万转/分钟。
进一步的，所述的封闭式散热器内管程气压为0.01—0.1MPa。
进一步的，所述的高压风机与涡流管间导气管中空气压力0.12—30 MPa。
本发明较传统散热装置结构简单，使用安装方便，一方面有效的克服了传统冷却系统受外界环境温度影响大，散热效率不高，且散热能耗及冷却用水资源消耗量大的弊端，另一方面进一步提高了散热时能源利用率，在提高散热效率的同时，降低了能源消耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明使用流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所述的一种高效冷却散热装置，包括节流进气口1、封闭式散热器2、高压风机3、涡流管4及消声器5，封闭式散热器2内均布至少两根空气流管6，封闭式散热器2前端通过空气流管6与节流进气口1连通，所述节流进气口1至少一个，封闭式散热器2末端通过导风管7与高压风机3连通，封闭式散热器2上另设热源进口8及热源出口9，，高压风机3另通过导风管7与涡流管4连通，涡流管热气出口10处设消声器5，并通过消声器5与外界连通，涡流管冷气出口11通过导气管7另与节流进气口1连通，且涡流管4至少一个。
实施例1：
如图2所述一种利用上述散热装置的高效冷却散热方法，其包括如下步骤：
第一步，引气膨胀，待散热物质通过热源进口进入封闭式散热器内，与封闭式散热器中从节流进气口1进入的空气进行热交换后，再从热源出口排出，在待散热物质通过封闭式散热器同时，启动高压风机，一方面将空气流管内空气抽离，在空气流管内形成低压环境，且气压根据环境温度调至，恒定保持在0.01~0.1 MPa，另一方面使空气流管通过节流进气口从外界空气中吸取空气，并使被吸入的空气经节流进气口后被均匀分布到空气流管中，从而使进入的空气体积被动膨胀，其中封闭式散热器内空气流管有效的总截面面积为节流进气口有最大效截面面积的5倍，从而利用低压环境及空气膨胀使得空气流管中的空气温度下降，并与待散热物质进行热交换；
第二步，空气增压，将经过热交换的封闭式散热器中空气流管内的热空气通过导风管由高压风机抽离，并经过高压风机对热空气进行增压后通过导风管输送至涡流管中，增压后的气流压力根据环境温度变化，合理保持在0.12~30MPa；
第三步，涡流散热，将经过高压风机增压的热空气引入涡流管内，并在涡流管内部结构引导下，引导热空气在涡流管内进行高速旋转，转速为3万转/分钟，并将热空气分离为高热气流与低温气流，其中高热气流经过涡流管热气出口排放到外界空中，并由消声器对排放空气进行噪声消除，低温气流经过涡流管冷气出口排出，然后经过导风管将低温气流引入到节流进气口中，并混合外界空气再次进入到封闭式散热器中进行热交换循环。
实施例2：该另一实施例的一种高效冷却散热装置的散热方法，包括如下步骤：
第一步，引气膨胀，待散热物质通过热源进口进入封闭式散热器中的空气流管内，与封闭式散热器中从节流进气口进入的空气进行热交换后，再从热源出口排出，在待散热物质通过封闭式散热器同时，启动高压风机，一方面将空气流管内空气抽离，在空气流管内形成低压环境，且气压恒定保持在0.01~0.1 MPa，另一方面使空气流管通过节流进气口从外界空气中吸取空气，并使被吸入的空气经节流进气口后被均匀分布到空气流管中，从而使进入的空气体积被动膨胀，其中封闭式散热器内空气流管有效的总截面面积为节流进气口最大有效截面面积的10倍，从而利用低压环境及空气膨胀使得空气流管中的空气温度下降，并与待降热物质进行热交换；
第二步，空气增压，将经过热交换的封闭式散热器中空气流管内的热空气通过导风管由高压风机抽离，并经过高压风机对热空气进行增压后通过导风管输送至涡流管中，增压后的气流压力为20 MPa；
第三步，涡流散热，将经过高压风机增压的热空气引入涡流管内，并在涡流管内部结构引导下，引导热空气在涡流管内进行高速旋转，转速为3万转/分钟，并将热空气分离为高热气流与低温气流，其中高热气流经过涡流管热气出口排放到外界空中，并由消声器对排放空气进行噪声消除，低温气流经过涡流管冷气出口排出，然后经过导风管将低温气流引入到节流进气口中，并混合外界空气再次进入到封闭式散热器中进行热交换循环。
本发明较传统散热装置结构简单，使用安装方便，一方面有效的克服了传统冷却系统受外界环境温度影响大，散热效率不高，且散热能耗及冷却用水资源消耗量大的弊端，另一方面进一步提高了散热时能源利用率，在提高散热效率的同时，降低了能源消耗。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种高效冷却散热装置，其特征在于：其包括节流进气口、封闭式散热器、高压风机、涡流管及消声器，所述的封闭式散热器内均布至少两根空气流管，所述的封闭式散热器前端与节流进气口连通，所述节流进气口至少一个，所述封闭式散热器末端通过导风管与高压风机连通，所述的封闭式散热器上另设热源进口及热源出口，所述的高压风机另通过导风管与涡流管连通，所述涡流管热气出口处设消声器，并通过消声器与外界连通，所述涡流管冷气出口通过导气管另与节流进气口连通，所述的涡流管至少一个。
2.根据权利要求 1 所述的一种高效冷却散热装置，其特征在于，所述的封闭式散热器内空气流管有效的总截面面积为节流进气口最大有效截面面积的 5 — 30 倍，且封闭式散热器末端与导风管连接处的空气流量为节流进气口空气流量的至少 3 倍。
3.一种高效冷却散热方法，其特征在于，其方法包括如下步骤：
第一步，引气膨胀，待散热物质通过热源进口进入封闭式散热器内，与封闭式散热器中从节流进气口进入的空气进行热交换后，再从热源出口排出，在待散热物质通过封闭式散热器同时，启动高压风机，将空气流管内空气抽离，在空气流管内形成低压环境，使空气流管通过节流进气口从外界空气中吸取空气，并使被吸入的空气经节流进气口后被均匀分布到空气流管中，从而使进入的空气体积被动膨胀；并利用低压环境及空气膨胀使得空气流管中的空气温度下降，与待散热物质进行热交换；
第二步，空气增压，将经过热交换的封闭式散热器中空气流管内的热空气通过导风管由高压风机抽离，并经过高压风机对热交换后的空气进行增压后通过导风管输送至涡流管中；
第三步，涡流散热，将经过高压风机增压的热空气引入涡流管内，并在涡流管内部结构引导下，引导热空气在涡流管内进行高速旋转，将热空气分离为高热气流与低温气流；其中高热气流经过涡流管热气出口排放到外界空中，并由消声器对排放空气进行噪声消除，低温气流经过涡流管冷气出口排出，然后经过导风管将低温气流引入到节流进气口中，并混合外界空气再次进入到封闭式散热器中进行热交换循环。
4.根据权利要求 3 所述的一种高效冷却散热方法，其特征在于，所述封闭式散热器内空气流管有效的总截面面积为节流进气口最大有效截面面积的 5 — 30 倍，且封闭式散热器末端与导气管连接处的空气流量为节流进气口空气流量的至少 3 倍。
5.根据权利要求 3 所述的一种高效冷却散热方法，其特征在于，所述的涡流管内气流旋转速度不低于 3 万转 / 分钟。
6.根据权利要求 3 所述的一种高效冷却散热方法，其特征在于，所述的封闭式散热器内管程气压为 0.01 — 0.1MPa 。
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