CN105758219A - 印刷板式j-t效应冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种印刷板式J?T效应冷却装置，涉及热交换技术领域，所解决的是现有装置制冷量小、效率低、体积大的技术问题。该装置包括换热器，及分别安装在换热器上的进口管、出口管，所述换热器由多个印刷板层叠而成，换热器内开设有入口腔、蒸发腔，并且在换热器内设有至少一个换热单元，所述入口腔的进口接到进口管；所述换热单元包括分别开设在换热器内的高压通道、节流通道、低压通道，其中的节流通道的内径小于高压通道的内径，高压通道的入口设置在入口腔内，高压通道的出口与节流通道的进口对接，节流通道的出口及低压通道的进口都设置在蒸发腔内，低压通道的出口接到出口管。本发明提供的装置，特别适用于空间尺寸有限的设备。

Description

印刷板式J-T效应冷却装置
技术领域
本发明涉及热交换技术，特别是涉及一种印刷板式J-T效应冷却装置的技术。
背景技术
微型J-T效应冷却装置在一些空间尺寸有限的设备中得到了广泛应用，比如导弹的红外自动导引装置、内腔冷冻治疗器、微小的电子设备等。微型J-T效应冷却装置是利用高压气体的J-T效应（焦耳-汤姆逊效应，又称节流效应）来获得低温的，现有的微型J-T效应冷却装置都设置有一根支撑用的芯轴，换热管通常采用0.5-1mm直径的不锈钢管，换热管的外壁绕设肋片后再在芯轴上缠绕成螺旋状，换热管的一端装有节流元件，节流元件可采用可调小孔、毛细管或多孔材料，然后插入杜瓦管。节流后的气液混合物在杜瓦管底部（称为蒸发器）蒸发制冷，杜瓦管内壁与芯轴间的环形缝隙是返流气体的通道，用返流的低压气体来预冷节流前的高压热气流。这种J-T效应冷却装置中，芯轴仅起支撑作用却占很大空间，而且由于换热管（翅片螺旋管）内来流与管外返流流程长度相差较多、环形缝隙间隙比较难控制，回热换热不充分，而且进气只有一至两路，制冷量比较小。这些问题使得现有J-T效应冷却装置存在着制冷量较小、效率低、体积大的缺陷，节流制冷效果受限，制约了J-T效应冷却器的发展和应用。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种制冷量大、效率高、体积小的印刷板式J-T效应冷却装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种印刷板式J-T效应冷却装置，包括换热器，及分别安装在换热器上的进口管、出口管，其特征在于：所述换热器由多个印刷板层叠而成，印刷板的板面印制有导热带，换热器内开设有入口腔、蒸发腔，并且在换热器内设有至少一个换热单元，所述入口腔的进口接到进口管；
所述换热单元包括分别开设在换热器内的高压通道、节流通道、低压通道，其中的节流通道的内径小于高压通道的内径，高压通道的入口设置在入口腔内，高压通道的出口与节流通道的进口对接，节流通道的出口及低压通道的进口都设置在蒸发腔内，低压通道的出口接到出口管。
进一步的，所述入口腔内设有多个支柱，各支柱平行间隔布设，每根支柱的两端都与入口腔内壁固接。
进一步的，所述蒸发腔的腔形呈锥体形。
进一步的，所述换热器的外表面涂覆有绝热保温层。
本发明提供的印刷板式J-T效应冷却装置，采用层叠的印刷板作为换热器，能在保持优良传热性能的同时，还具有结构紧凑，体积小的特点，并且可以设置多个换热单元，通道数目相比现有装置大大扩张，制冷量也大大提高。
附图说明
图1是本发明实施例的印刷板式J-T效应冷却装置的立体图；
图2是本发明实施例的印刷板式J-T效应冷却装置的立体分解图；
图3是本发明实施例的印刷板式J-T效应冷却装置的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
如图1-图3所示，本发明实施例所提供的一种印刷板式J-T效应冷却装置，包括换热器1，及分别安装在换热器1上的进口管2、出口管3，其特征在于：所述换热器1由多个印刷板10层叠而成（参见图2），印刷板10的板面印制有导热带，换热器内开设有入口腔11、蒸发腔12，并且在换热器内设有至少一个换热单元，所述入口腔11的进口接到进口管2；
所述换热单元包括分别开设在换热器内的高压通道13、节流通道14、低压通道（图中未示），其中的节流通道14的内径小于高压通道13的内径，高压通道13的入口设置在入口腔11内，高压通道13的出口与节流通道14的进口对接，节流通道14的出口及低压通道的进口都设置在蒸发腔12内，低压通道的出口接到出口管3。
本发明实施例中，所述入口腔11内设有多个支柱4，各支柱4平行间隔布设，每根支柱4的两端都与入口腔11内壁固接，各支柱4一方面用于支撑，另一方面可使来流气体分布均匀。
本发明实施例中，所述进口管、出口管都布设在换热器的左侧，同一换热单元中的高压通道、低压通道平行布设。
本发明实施例中，所述高压通道、低压通道可采用矩形直通道，本发明其它实施例中，高压通道、低压通道也可以采用其它形状，比如蛇形、正余弦形等，所述高压通道、低压通道可以设置在单片印刷板上，也可以将多个相邻的印刷板镂空，利用各印刷板的镂空部构成高压通道、低压通道，高压通道、低压通道的截面积根据工作介质物性来设置，以保证高低压回热换热效果。
本发明实施例中，所述节流通道的形状可为矩形、蛇形、波纹形等，蒸发腔的腔形可采用锥体形、圆柱体、长方体等，蒸发腔的腔形采用锥体形设计可以利用流体流动在壁面上产生的分力使低温气体更利于与外界换热，而且能增大与热源的换热面积。
本发明实施例中，所述换热器1的外表面涂覆有绝热保温层，以减少换热器内的工质与外界环境的换热。
本发明实施例的工作原理如下：
常温高压气体从进口管2进入换热器的入口腔11，然后再进入高压通道13，在沿着高压通道向节流通道流动的过程中，高压气体温度会有所降低，能增强节流效应，高压气体温度从高压通道进入节流通道14后发生节流效应，转变为低温低压的气体或气液混合物，然后再进入蒸发腔12与需冷却的器件进行换热（换热器的蒸发腔所在一端与需冷却的器件直接连接），在吸收了外界热量之后相变为低压气体流入低压通道，再从出口管3流出，低压气体在沿着低压通道流动过程中，还会与相邻层的高压通道内的来流高压气体进行换热，能使相邻层的高压通道内的来流高压气体降温，从而进一步增强节流效应。
本发明实施例特别适用于空间尺寸有限的设备，工质为气体（氩气、氮气、二氧化碳等），能够满足换热过程中高温、高压、泄漏少、结构紧凑、高效等要求，其可承受的最高压力为60MPa，最高温度不超过900℃，效率超过90%，甚至达到98%，由多个印刷板层叠构成的换热器相比现有螺旋翅片管式换热器具有以下优点：制造工艺上，采用光电化学刻蚀工艺和扩散粘合技术，能够形成各种形状的通道结构，可以根据预先设计在不同板片上开出不同槽道，叠装在一起，再用扩散融合焊接技术，依靠材料间表面产生原子扩散而使多层板片相互结合为整体，结合部分没有附加的热阻且密封性好，而且传热面积密度高，印刷板的传热面积密度高达2500m2/m3，刻制的槽道及叠成的通道可以为微米级尺寸，可以采用不锈钢、黄铜等材料制作，承压能力强、安全可靠。

Claims (4)

1.一种印刷板式J-T效应冷却装置，包括换热器，及分别安装在换热器上的进口管、出口管，其特征在于：所述换热器由多个印刷板层叠而成，印刷板的板面印制有导热带，换热器内开设有入口腔、蒸发腔，并且在换热器内设有至少一个换热单元，所述入口腔的进口接到进口管；
所述换热单元包括分别开设在换热器内的高压通道、节流通道、低压通道，其中的节流通道的内径小于高压通道的内径，高压通道的入口设置在入口腔内，高压通道的出口与节流通道的进口对接，节流通道的出口及低压通道的进口都设置在蒸发腔内，低压通道的出口接到出口管。
2.根据权利要求1所述的印刷板式J-T效应冷却装置，其特征在于：所述入口腔内设有多个支柱，各支柱平行间隔布设，每根支柱的两端都与入口腔内壁固接。
3.根据权利要求1所述的印刷板式J-T效应冷却装置，其特征在于：所述蒸发腔的腔形呈锥体形。
4.根据权利要求1所述的印刷板式J-T效应冷却装置，其特征在于：所述换热器的外表面涂覆有绝热保温层。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108759185A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 上海理工大学 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置
CN108759165A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 上海理工大学 具有多边形孔交错型微通道节流制冷器的冷却装置及设备
CN108895695A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 上海理工大学 回热节流板、组件、多边形孔形微通道制冷器及制冷装置
CN108954887A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 上海理工大学 回热节流板、组件、w形微通道节流制冷器及制冷装置
CN108981236A (zh) * 2018-06-08 2018-12-11 上海理工大学 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置
EP4170272A4 (en) * 2020-06-19 2024-06-05 Zhejiang Dunan Artificial Environment Co., Ltd. FLAT TUBE FOR HEAT EXCHANGERS AND HEAT EXCHANGERS WITH

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127780A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Sony Corp 熱輸送デバイス及び電子機器
CN103423911A (zh) * 2012-06-25 2013-12-04 上海理工大学 制冷器
CN104142034A (zh) * 2013-05-09 2014-11-12 中国科学院理化技术研究所 一种微型节流制冷器
WO2014181297A1 (fr) * 2013-05-10 2014-11-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de realisation d'un module d'echangeur de chaleur a au moins deux circuits de circulation de fluide
EP2880378A1 (fr) * 2012-08-01 2015-06-10 Cooltech Applications Piece monobloc comprenant un materiau magnetocalorique ne comprenant pas un alliage comprenant du fer et du silicium et un lanthanide, et generateur thermique comprenant ladite piece
CN104748448A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 约克（无锡）空调冷冻设备有限公司 壳管式冷凝器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127780A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Sony Corp 熱輸送デバイス及び電子機器
CN103423911A (zh) * 2012-06-25 2013-12-04 上海理工大学 制冷器
EP2880378A1 (fr) * 2012-08-01 2015-06-10 Cooltech Applications Piece monobloc comprenant un materiau magnetocalorique ne comprenant pas un alliage comprenant du fer et du silicium et un lanthanide, et generateur thermique comprenant ladite piece
CN104142034A (zh) * 2013-05-09 2014-11-12 中国科学院理化技术研究所 一种微型节流制冷器
WO2014181297A1 (fr) * 2013-05-10 2014-11-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de realisation d'un module d'echangeur de chaleur a au moins deux circuits de circulation de fluide
CN104748448A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 约克（无锡）空调冷冻设备有限公司 壳管式冷凝器

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108759185A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 上海理工大学 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置
CN108759165A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 上海理工大学 具有多边形孔交错型微通道节流制冷器的冷却装置及设备
CN108895695A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 上海理工大学 回热节流板、组件、多边形孔形微通道制冷器及制冷装置
CN108954887A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 上海理工大学 回热节流板、组件、w形微通道节流制冷器及制冷装置
CN108981236A (zh) * 2018-06-08 2018-12-11 上海理工大学 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置
CN108759185B (zh) * 2018-06-08 2020-02-18 上海理工大学 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置
CN108759165B (zh) * 2018-06-08 2020-06-09 上海理工大学 具有多边形孔交错型微通道节流制冷器的冷却装置及设备
CN108895695B (zh) * 2018-06-08 2020-07-14 上海理工大学 回热节流板、组件、多边形孔形微通道制冷器及制冷装置
CN108981236B (zh) * 2018-06-08 2020-07-14 上海理工大学 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置
CN108954887B (zh) * 2018-06-08 2020-12-25 上海理工大学 回热节流板、组件、w形微通道节流制冷器及制冷装置
EP4170272A4 (en) * 2020-06-19 2024-06-05 Zhejiang Dunan Artificial Environment Co., Ltd. FLAT TUBE FOR HEAT EXCHANGERS AND HEAT EXCHANGERS WITH

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