CN105180708B - 流体分配收集器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流体分配收集器及系统，包括分配收集本体和盖板；其中，所述盖板贴合所述分配收集本体的一端端面上；所述分配收集本体设置有多层嵌套的流动槽道、流体出入口和汇流通道；相邻层流动槽道间设置有开口，并通过所述开口连通；最外层的流动槽道连通所述流体出入口，最内层的流动槽道连通所述汇流通道。本发明适用于环形柱面流道或多通道平行流道入口流体分配和出口流体收集，能够从几何结构上保证环形柱面通道的各个角度或多通道平行流道的各个通道的结构相同，从而保证其流动阻力相同，进而实现整个流动区域内流体的均匀分配。

Description

流体分配收集器及系统

技术领域

本发明涉及分配收集器，具体地，涉及一种流体分配收集器及系统。

背景技术

近年来，随着航天技术、信息和电子技术、MEMS技术、生物技术和生命科学等高新技术的发展呈现出空间尺度的微小化、紧凑化、结构与条件的复杂化等突出特征，使人们必须考虑热质传递过程的尺度微细化、结构与条件复杂化等效应，微尺度流动与传热已成为现代高新技术的理论和技术基础之一。

微通道平行流换热器具有明显提高散热能力，并且具有体积小，质量轻，结构紧凑等优点，但由于换热工质是在平行通道内并联流动，所以各通道内的流量分配不均是影响平行流蒸发器性能的主要因素之一。Pacio等运用数值方法对平行流蒸发器进行了研究，认为流量分配不均会严重影响换热器的换热性能。

而目前的流体流量分配装置能力相当有限，主要集中于分配6-8个通道以下，对于更多的平行通道则很难做到各通道的均匀分配，这就严重限制了微通道平行流换热器的通道数目，因此对于长宽比相近的散热面就只能增加工质在换热器内的流程数，势必会增大工质在换热器内的流动阻力，并且还会由于工质流动上游和下游的温差关系导致散热面的温度不均匀，对于有特殊温差要求的发热设备无法实现散热目的。

对于圆环形热源面，单一入口/出口的结构会导致流体在环形柱面内形成椭圆形绕流现象，进而在两端形成较大区域的滞止区域，严重影响换热，甚至会造成设备的局部烧毁。目前常用的方法是增大流体流量，通过提高整体的流速来带动两端的流动，但是并不能从根本上解决滞止区域的问题，同时还带来流动阻力过大的问题，造成能源资源的浪费。或者在出入口设置复杂的分配管路，但是这样会造成整个系统体积庞大，在一些空间有限制的系统中无法使用，并且由于增加了很多接头增加了泄露风险导致系统的稳定性大大降低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种流体分配收集器及系统。

根据本发明的一个方面提供的流体分配收集器，包括分配收集本体和盖板；

其中，所述盖板贴合所述分配收集本体的一端端面上；

所述分配收集本体设置有多层嵌套的流动槽道、流体出入口和汇流通道；相邻层流动槽道间设置有开口，并通过所述开口连通；

最外层的流动槽道连通所述流体出入口，最内层的流动槽道连通所述汇流通道。

优选地，所述多层流动槽道位于同一截面上，每一层流动槽道的开口沿周向均匀分布；第i+1层流动槽道开口数量为第i层流动槽道开口数量的2倍，i为自然数；所述第i+1层流动槽道设置在所述第i层流动槽道的内侧；

第i+1层流动槽道开口以第i层流动槽道开口的中心线对称分布。

优选地，每一层流动槽道开口的截面大小一致或所述开口的截面大小随着所在流动槽道层数的增加而减小。

优选地，每一层流动槽道的的尺寸相同或所述流动槽道的截面大小随着层数的增加而减小。

优选地，所述分配收集本体设置有定位卡口。

根据本发明的另一个方面提供的流体分配收集系统，包括所述的流体分配收集器；

一所述流体分配收集器的汇流通道设置在另一流体分配收集器的汇流通道的内侧。

优选地，相邻的所述流体分配收集器通过定位卡口定位后连接。

优选地，相邻的所述流体分配收集器的流体出入口错开至设定角度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明适用于环形柱面流道或多通道平行流道入口流体分配和出口流体收集，能够从几何结构上保证环形柱面通道的各个角度或多通道平行流道的各个通道的结构相同，从而保证其流动阻力相同，进而实现整个流动区域内流体的均匀分配；

2、本发明具有结构紧凑、安装方便、可扩展性强等特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中流体分配收集器的一种结构剖视示意图；

图2为本发明中流体分配收集器的另一种结构剖视示意图；

图3为本发明中流体分配收集系统的结构示意图；

图4为本发明中流体分配收集器的开口布置位置示意图。

图中：

1 为分配收集本体；

2 为流体出入口；

301 为第一层流动槽道；

302 为第二层流动槽道；

303 为第三层流动槽道；

401 为第一层流动槽道的开口；

402 为第二层流动槽道的开口；

403 为第三层流动槽道的开口；

5 为定位卡口；

6 为盖板；

100 为一流体分配收集器；

200 为另一流体分配收集器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，本发明提供的流体分配收集器，包括分配收集本体1和盖板6；其中，所述盖板6贴合所述分配收集本体1的一端端面上；所述分配收集本体1设置有多层嵌套的流动槽道、流体出入口2和汇流通道，相邻层流动槽道间设置有开口，并通过所述开口连通；最外层的流动槽道301连通所述流体出入口2，最内层的流动槽道连通所述汇流通道。所述分配收集本体1设置有定位卡口5。

在本实施例中，所述分配收集本体1设置有三层嵌套的流动槽道，具体为，第一层流动槽道301、第二层流动槽道302以及第三层流动槽道303。第一层嵌套的流动槽道连通所述流体出入口2，第三层连通所述汇流通道。

所述多层流动槽道位于同一截面上，每一层流动槽道的开口沿周向均匀分布；第i+1层开口数量为第i层开口数量的2倍，i为自然数；第i+1层开口以第i层开口的中心线对称分布。所述第i+1层流动槽道设置在所述第i层流动槽道的内侧。在本实施例中，第二层流动槽道302的开口数量为第一层流动槽道301开口数量的2倍，第三层流动槽道303的开口数量为第二层流动槽道302开口数量的2倍。第二层流动槽道302开口以第一层流动槽道301开口的中心线对称分布，第三层流动槽道303开口以第二层流动槽道302开口的中心线对称分布。

每一层开口的截面大小一致或所述开口的截面大小随着所在层数的增加而减小。在本实施例中，第一层流动槽道301的开口截面、第二层流动槽道302开口截面、第三层流动槽道303开口截面的相等。在变形例中，第一层流动槽道301的开口截面大于第二层流动槽道302开口截面；第二层流动槽道302开口截面大于第三层流动槽道303开口截面。

每一层流动槽道的的尺寸相同或所述流动槽道的截面大小随着所在层数的增加而减小。在本实施例中，第一层流动槽道301的截面、第二层流动槽道302的截面、第三层流动槽道303的截面相等。在变形例中，第一层流动槽道301的截面大于第二层流动槽道302的截面；第二层流动槽道302的截面大于第三层流动槽道303的截面。

本发明提供的流体分配收集系统，包括所述的流体分配收集器；一所述流体分配收集器的汇流通道设置在另一流体分配收集器的汇流通道的内侧。

相邻的所述流体分配收集器通过定位卡口5定位后连接。相邻的所述流体分配收集器的流体出入口2错开至设定角度，避免互相干涉。

本发明提供的流体分配收集系统的具体工作过程为：

流体工质经一流体分配收集器的流体出入口2进入，首先经过第一层流动槽道301，由于第一层流动槽道301及其开口都是完全对称布置，所以流体会均分成两股流体，然后到达第一层流动槽道301的开口进入第二层流动槽道302，由于第二层流动槽道302的开口完全相同且关于第一层流动槽道301的开口对称布置，所以流体会均分成四股，最后到达第三层流动槽道303再到第三层流动槽道303开口，同理可以均分成八股流体更多级也可以同理类推，最后到汇流通道入口处沿柱面均匀流下，到达汇流通道底端折返流向再沿另一流体分配收集器的汇流通道向上流动到达另一流体分配收集器的第三层流动槽303道，由第三层流动槽道303依次向上汇流，由第三层流动槽道303的八股流体汇流为四股到达第二层流动槽道302，再汇流为两股到达第一层流动槽道301，最后汇流为到达另一流体分配收集器的流体出入口2。

众所周知，流体内部同一个流动截面上的静压强处处相等，因此流体流动中流量分布的均匀性主要取决于各个通道或者各个区域的流动阻力情况，当流动阻力相同时流体的流量或者流速就会均匀分布。采用本发明提到的流体分配收集器，由于其各通道的几何对称性结合柱面流道本身的对称性，使得圆柱面的流道各个角度上从一流体分配收集器的流体出入口2至另一流体分配收集器的流体出入口2的流动阻力都相同，因此在圆柱面通道即换热工作通道中流体工质均匀分布，进而减少甚至避免流动滞止区的存在，避免局部换热失效的问题。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种流体分配收集器，其特征在于，包括分配收集本体和盖板；

其中，所述盖板贴合所述分配收集本体的一端端面上；

所述分配收集本体设置有多层嵌套的流动槽道、流体出入口和汇流通道；相邻层流动槽道间设置有开口，并通过所述开口连通；

最外层的流动槽道连通所述流体出入口，最内层的流动槽道连通所述汇流通道；

所述多层流动槽道位于同一截面上，每一层流动槽道的开口沿周向均匀分布；第i+1层流动槽道开口数量为第i层流动槽道开口数量的2倍，i为自然数；所述第i+1层流动槽道设置在所述第i层流动槽道的内侧；

第i+1层流动槽道开口以第i层流动槽道开口的中心线对称分布。

2.根据权利要求1所述的流体分配收集器，其特征在于，每一层流动槽道开口的截面大小一致或所述开口的截面大小随着所在流动槽道层数的增加而减小。

3.根据权利要求1所述的流体分配收集器，其特征在于，每一层流动槽道的尺寸相同或所述流动槽道的截面大小随着层数的增加而减小。

4.根据权利要求1所述的流体分配收集器，其特征在于，所述分配收集本体设置有定位卡口。

5.一种流体分配收集系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的流体分配收集器；

一所述流体分配收集器的汇流通道设置在另一流体分配收集器的汇流通道的内侧。

6.根据权利要求5所述的流体分配收集系统，其特征在于，相邻的所述流体分配收集器通过定位卡口定位后连接。

7.根据权利要求5所述的流体分配收集系统，其特征在于，相邻的所述流体分配收集器的流体出入口错开至设定角度。