CN106091764A

CN106091764A - 传热器

Info

Publication number: CN106091764A
Application number: CN201610657603.8A
Authority: CN
Inventors: 谢龙; 谢大为; 江仲辉; 彭卫根
Original assignee: Guangdong Mw Thermal Energy Polytron Technologies Inc
Current assignee: Guangdong Mw Thermal Energy Polytron Technologies Inc
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明涉及传热器，包括：壳体，所述壳体内设置有密闭腔体，所述密闭腔体内填充设置有导热工质。根据热声效应，使得填充于密闭腔体内的导热工质通过压力波的方式进行热能和机械能的转换，实现能量转换和传递，进而使得腔体内的导热工质的温度分布发生变化，形成热量的传递，实现高效传热。具有适用范围广，传热性能高的特点，且可靠性和安全性较高。

Description

传热器

技术领域

本发明涉及传热技术领域，特别是涉及传热器。

背景技术

热能工程是研究能源（着重于热能）传递、转换与利用的科学，其中热量传递是热能工程的基础，高效的热量传递是热能工程的重要保障。为了实现高效的热量传递，一种方法是进行传热强化，即增大传热面积，增大传热温差，或增大传热系数，对于导热可以选用导热系数大的材料，对于辐射可以提高表面黑度，对于对流可以选用导热系数比较大的流体、加大流动速度提高湍流度、采用异型结构管增加流体扰动、采用相变换热等；另一种方法是采用高效传热器件。

热管是最常用的高效传热器件，能在较小的温差下传递较多热能，近似于热的超导体。热管由管壳、毛细管芯和工质组成，其中一端为蒸发段，一端为冷凝段，工作时液态工质在蒸发段吸热蒸发，蒸汽由毛细力驱动至冷凝段放热冷凝，冷凝液在毛细力作用下又回流到蒸发段，如此循环往复，不断将热量从热管的一端传递至另一端。热管的传热机制是有条件的，当热管的毛细力无法克服外加力场时热管便会失效，因此热管基本没有反重力能力和抗加速能力。热管的传热能力也不是无限制的，黏性传热极限、声速传热极限、携带传热极限、毛细传热极限、沸腾传热极限等约束了热管的最小启动功率、最大传热能力、最大热流密度、使用温度范围等，热管只有在各种传热极限包络范围以内才能有效传热。

发明内容

基于此，有必要针对传统热管使用条件苛刻，传热能力有限的缺陷，提供一种传热器，具有适用范围广，传热性能高的特点。

一种传热器，包括：壳体，所述壳体内设置有密闭腔体，所述密闭腔体内填充设置有导热工质。

进一步地，所述壳体为管状壳体。

进一步地，所述管状壳体为环形。

进一步地，所述管状壳体为树形。

进一步地，所述管状壳体具有网状结构。

进一步地，所述壳体为板状壳体。

进一步地，所述腔体的当量直径大于或等于1 mm。

进一步地，所述壳体的材质为铜。

进一步地，所述壳体的材质为铝合金。

进一步地，所述壳体的材质为不锈钢。

本发明的有益效果是：根据热声效应，使得填充于密闭腔体内的导热工质通过压力波的方式进行热能和机械能的转换，实现能量转换和传递，进而使得腔体内的导热工质的温度分布发生变化，形成热量的传递，实现高效传热。具有适用范围广，传热性能高的特点，且可靠性和安全性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为一实施例的传热器的局部剖解结构示意图；

图2为一实施例的传热器的立体结构示意图；

图3为另一实施例的传热器的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，其为本发明一较佳实施例的传热器10，包括：壳体100，所述壳体100内设置有密闭腔体101，所述密闭腔体101内填充设置有导热工质。

在本实施例中，根据热声效应，使得填充于密闭腔体101内的导热工质通过压力波的方式进行热能和机械能的转换，实现能量转换和传递。具体地，导热工质进行热能和机械能的转换包括热能转换为机械能和机械能转换为热能：①热能转换为机械能——当导热工质被热量加热，温度上升时，导热工质体积膨胀，膨胀过程同时被推入温度较低的区域而失热收缩，同时，膨胀的导热工质产生的压力波以声速向外传播，压力波在腔体101内传播过程中碰到壳体100内产生压力波反射，反射的回波将上述受冷失热的导热工质再次推回到加热区域，进行再次膨胀，以此循环往复形成热-压力波的自激过程，即热产生压力波的过程；②机械能转换为热能——由于压力波的纵波特性，导热工质在不同区域或者位置因相位的不同而压缩或膨胀，结合腔体101结构的谐振特性，不同区域形成不对称的膨胀与压缩，也就导致温度场分布发生变化，进而形成热量的传输。为了更好地理解能量的传播方向，在一个实施例中，该壳体100为管状壳体100，如图1所示，垂直于管状壳体100的轴向的箭头方向为热能的输入与输出方向，平行于管状壳体100的轴向的箭头方向为压力波的传播方向。这样，根据热声效应通过上述过程使得腔体101内的导热工质的温度分布发生变化，形成热量的传递，实现高效传热。具有适用范围广，传热性能高的特点。且由于其结构简单，内部封闭，具有较高的可靠性和安全性。

例如，导热工质为R14、R1150、R508A、R508B、R503、R116、R23、R13、R744、R170、R744A、R41、R504、R125、R509A、R428A、R410B、R410A、R507A、R422A、R218、R404A、R421B、R143a、R422C、R407B、R434A、R402A、R32、R419A、R403B、R422D、R115、R502、R407A、R421A、R402B、R408A、R422B、R427A、R438A、R1216、R407C、R424A、R403A、R417A、R407E、R1270、R407D、R425A、R433A、R1234yf、R501、R411B、R22、R418A、R437A、R413A、R290、R432A、R423A、R411A、R426A、R431A、R134a、R227ea、R415A、R500、R161、R420A、RE143A、R401B、R405A、R409B、R430A、R416A、R412A、R401A、R409A、R1234ze、R414B、R415B、R401C、R12、R414A、R152a、RC318、R436A、R406A、R436B、R124、R236fa、R435A、R429A、R510A、R717、RE245CB2、R600A、R142b、R236ea、R40、R114、R600、R245fa、R764、RE347MCC、R1233ZD、RE245FA2、R245ca、R21、R123、R365mfc、R601A、R601、R11、R141b和R113等的一种或多种。导热工质在腔体101传递热量，一个实施例中，填充于腔体101内的导热工质设置为超临界状态，例如，填充于腔体101内的导热工质处于超临界状态，处于超临界状态的工质，温度及压力高于其临界点，热扩散性能好，举例说明，如工质R14，在温度大于-45.64℃、压力大于3.75MPa情况下，处于超临界状态，可利用工质良好的扩散性能进行高效的热量传递，从而使得导热性能更佳，使得导热管400的导热效率提高。

在一个实施例中，如图2所示，所述壳体100为管状壳体100。例如，所述管状壳体100具有圆形截面，即管状壳体100沿径向的截面为圆形，例如，所述管状壳体100具有椭圆形截面，例如，所述管状壳体100具有半椭圆形截面，又如，所述管状壳体100具有多边形截面，例如，所述管状壳体100两端封闭，内部具有密闭空腔，例如，所述管状壳体100两端首尾连接，例如，所述管状壳体100为环形。例如，如图2所示，管状壳体100具有跑道环形结构。

在其他实施例中，所述管状壳体100为树形，例如，管状壳体100具有主管和多个支管，多个支管均与主管连接，其形状呈树形；又如，所述管状壳体100具有网状结构，例如，管状壳体100具有多重交叉结构，例如，管状壳体100具有多重纵横结构，例如，管状壳体100具有多个横排管和竖排管，多个横排管分别与多个竖排管纵横交错，且内部连通，形成密闭腔体101。值得一提的是，复杂的结构，有利于管状壳体100内的腔体101具有较为复杂的物理结构，有利于压力波的发射，形成能量较大的回波，从而使得自激过程损失的能量更少。

在一个实施例中，如图3所示，所述壳体100为板状壳体200，例如，所述板状壳体200表面凸起设置有翅管210，所述翅管210内设置有密闭的腔体，例如，所述翅管210为环形，例如，所述翅管210为六边环形，例如，所述壳体100表面凸起设置有多个翅管210，例如，多个环形翅管210的内部相互连通，例如，所述翅管210具有半椭圆形结构，例如，所述翅管210与所述板状壳体200焊接，例如，所述翅管210与所述板状壳体200通过压焊焊接。

为了提高传热效率，例如，所述腔体101的当量直径大于或等于1 mm。例如，该当量直径为壳体100的内径，例如，所述壳体100的内径大于或等于1mm，例如，导热工质的当量直径大于或等于1mm，当量直径为与水力半径相等的圆管直径。

为了使得壳体100具有良好的传热性能，例如，所述壳体100的材质为铜，例如，所述壳体100的材质为铝合金，例如，所述壳体100的材质为不锈钢，又如，所述壳体100的材质为钛。由上述材质制成的壳体100具有良好的传热性能，进而使得传热器10的整体传热性能更高，有效减小热量损失。

如图1和图2所示，其为一具体实施例的传热器10，其包括管状壳体100，壳体100内开设有腔体101，该管状壳体100为环形，管状壳体100的材质为不锈钢，截面为圆形，当量直径为6mm，腔体101内填充工质为R14，本实施例中的传热器10用于热量高效利用。

如图3所示，其为一具体实施例的传热器10，其包括板状壳体200，板状壳体200表面设置有翅管210，翅管210内设置有腔体，翅管210与板状壳体200冷压焊连接，板状壳体200和翅管210的材质为铝合金，翅管210的截面为半椭圆形，当量直径为2mm，腔体内填充工质为R23，本实施例中的传热器10用于均温。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种传热器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内设置有密闭腔体，所述密闭腔体内填充设置有导热工质。

2.根据权利要求1所述的传热器，其特征在于，所述壳体为管状壳体。

3.根据权利要求2所述的传热器，其特征在于，所述管状壳体为环形。

4.根据权利要求2所述的传热器，其特征在于，所述管状壳体为树形。

5.根据权利要求2所述的传热器，其特征在于，所述管状壳体具有网状结构。

6.根据权利要求1所述的传热器，其特征在于，所述壳体为板状壳体。

7.根据权利要求1-6任一项所述的传热器，其特征在于，所述腔体的当量直径大于或等于1 mm。

8.根据权利要求7所述的传热器，其特征在于，所述壳体的材质为铜。

9.根据权利要求7所述的传热器，其特征在于，所述壳体的材质为铝合金。

10.根据权利要求7所述的传热器，其特征在于，所述壳体的材质为不锈钢。