CN106524782A - 一种沉浸式液冷模块换热器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉浸式液冷模块换热器，包括壳体、置于壳体内的若干换热模块和用于支撑换热模块的支撑架，所述换热模块由上而下相距叠置，每个换热模块由两块设有若干槽道的换热板扣合连接构成，其中一块换热板的槽道与另一块换热板的槽道一一对应并形成流道。本发明涉及换热设备领域，通过将两块模具压制的带沟槽的换热铜板点焊在一起，用沟槽来取代换热管，不同换热铜板具有相同的结构，可以互相替换使用，节省了换热管材，大大提升了加工效率；同时将其完全浸入在液体中，不但换热效率提高，而且有效的避免了换热不均和重力作用对换热的影响；制作简单，成本低，安装维护都非常方便，应用前景广阔。

Description

一种沉浸式液冷模块换热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及换热设备领域，更具体地，涉及一种沉浸式液冷模块换热器及其制作方法。

背景技术

管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。

管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体内部装有管束，管束两端固定在管板上，进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。管壳式换热器由于管内外流体的温度不同，因而换热器的壳体与管束的温度也不同，如果两者温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：

1、固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。

2、浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。

3、U型管式换热器 每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。

4、涡流热膜换热器涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能，但成本高。

虽然列管式换热器采用以上几种补偿措施在某种程度上改进其在壳体与管束温差较大时出现管子弯曲、断裂或从管板上拉脱现象的缺陷，但在生产制造方面一直采用常规的工艺和制作方法，加工效率低，换热方案也没有突破，无法摆脱换热不均和重力对换热的影响，污垢清洁难题也一直无法得到解决，因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种换热效率高、结构简单、加工便利、制作成本低、易于安装维护的沉浸式液冷模块换热器，本发明的另一个目的在于提供所述沉浸式液冷模块换热器的制作方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种沉浸式液冷模块换热器，包括壳体、置于壳体内的若干换热模块和用于支撑换热模块的支撑架，所述换热模块由上而下相距叠置，每个换热模块由两块设有若干槽道的换热板扣合连接构成，其中一块换热板的槽道与另一块换热板的槽道一一对应并形成流道。

本发明通过将两块具有槽道的换热板相互扣合连接形成换热模块，其中一块换热板的槽道与另一块换热板的槽道一一对应并形成相当于换热管的流道，以取代换热管，节省换热管的使用，换热板上除了槽道以外平板部相互贴合，天然形成流道的散热翅片，而且由于槽道可以直接将平板通过压制成型的方法得到，槽道和平板部连接为一个整体，相比在换热管外部加装翅片而言，大大降低两者接触处的热阻，提高传热效率；相当于换热管的流道与相当于散热翅片的换热板平板部相间连接成一体，可以保证同一换热模块上每一部位换热均匀，避免因温差出现翘曲，更不会出现普通列管式换热器发生的换热管拉脱的问题，提高换热器寿命。与此同时，槽道的设置使得换热板或换热模块表面形成凹凸起伏的面，多个换热模块叠置时，换热介质流经时多次形成湍流或涡流，降低热阻，提高换热效率，而且由于换热介质的这种流动特性对换热管和散热肋片形成撞击使得换热管和散热肋片的表面不易结垢。将换热模块完全浸入在液体中，不但换热效率提高，而且有效的避免了换热不均和重力作用对换热的影响。另外，将换热元件模块化，即换热模块的形成，有利于实现标准化，进行换热器清洗维护时，可以用其他换热模块替代需要清洗维护的换热模块，不会耽误生产线的运行，其中某些换热模块发生故障时也便于进行更换，加快维修速度。

为了提高换热速度，所述槽道并列且相距布置于换热板上，在垂直于槽道的换热板边缘形成多个流道入口，管程流体可以实现分流换热的目的，从而提高管程流体的流速。

为提高换热效率，所述槽道在换热板所在平面上呈波纹状，增加管程流体在每个流道中流程，增加换热面积，从而提高换热效率，而且管程流体流经波纹状槽道时会对槽道形成冲击，增加管程流体与槽道的接触，加强换热效果，提高换热效率的同时防止槽道内表面结垢。

两块对应扣合的所述换热板至少在与槽道平行的两侧边缘通过密封条密封连接，避免管程流体从与槽道平行的换热板两侧边缘溢出造成泄漏。

为进一步提高换热模块的密封性，两块对应扣合的所述换热板的四周通过密封条密封连接。

为方便换热器的维护与维修，所述壳体开口向上，所述沉浸式液冷模块换热器还包括罩于壳体开口的顶盖。

所述顶盖上方设有排气阀，排除液冷循环出现中出现的气体。

所述沉浸式液冷模块换热器的制作方法，包括如下步骤：

S1.通过压制成型得到具有槽道的换热板；

S2.将两块步骤S1得到的换热板扣合焊接，得到换热模块；

S3.制作一个可容纳若干步骤S1得到的换热模块的壳体；

S4.在步骤S3制得的壳体内部设置支撑架并将步骤S2制得的换热模块安装于支撑架上，得到沉浸式液冷模块换热器；

本发明通过压制成型的方法成型具有槽道的换热板，并用焊接的方式将两块换热板扣合连接形成换热模块，加工工艺简单，生产成本低，而且 本专利的换热器安装简单，便于维护。

步骤S2中，焊接前用密封条对两块换热板的边缘进行密封。

步骤S4中还包括制作一个与壳体配合的顶盖并在安装好换热模块后将顶盖与壳体扣合。

本发明与现有技术相比较有如下有益效果：本专利通过将两块模具压制的带沟槽的换热铜板点焊在一起，用沟槽来取代换热管，不同换热铜板具有相同的结构，可以互相替换使用，节省了换热管材，大大提升了加工效率；同时将其完全浸入在液体中，不但换热效率提高，而且有效的避免了换热不均和重力作用对换热的影响；制作简单，成本低，安装维护都非常方便，应用前景广阔。

附图说明

图1是沉浸式液冷模块换热器的俯视图；

图2是沉浸式液冷模块换热器的侧视图；

图3是换热模块的结构示意图；

附图标记说明：壳体100，换热模块200，换热板210，槽道211，支撑架300，顶盖400，排气阀410。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1~2所示，一种沉浸式液冷模块换热器，包括壳体100、置于壳体100内的若干换热模块200和用于支撑换热模块200的支撑架300，所述换热模块200由上而下相距叠置，每个换热模块200由两块设有若干槽道211的换热板210扣合连接构成，其中一块换热板210的槽道211与另一块换热板210的槽道211一一对应并形成流道。

本实施例通过将两块具有槽道211的换热板210相互扣合连接形成换热模块200，其中一块换热板210的槽道211与另一块换热板210的槽道211一一对应并形成相当于换热管的流道，以取代换热管，节省换热管的使用，换热板210上除了槽道211以外平板部相互贴合，天然形成流道的散热翅片，而且由于槽道211可以直接将平板通过压制成型的方法得到，槽道211和平板部连接为一个整体，相比在换热管外部加装翅片而言，大大降低两者接触处的热阻，提高传热效率；相当于换热管的流道与相当于散热翅片的换热板210平板部相间连接成一体，可以保证同一换热模块200上每一部位换热均匀，避免因温差出现翘曲，更不会出现普通列管式换热器发生的换热管拉脱的问题，提高换热器寿命。与此同时，槽道211的设置使得换热板210或换热模块200表面形成凹凸起伏的面，多个换热模块200叠置时，换热介质流经时多次形成湍流或涡流，降低热阻，提高换热效率，而且由于换热介质的这种流动特性对换热管和散热肋片形成撞击使得换热管和散热肋片的表面不易结垢。将换热模块200完全浸入在液体中，不但换热效率提高，而且有效的避免了换热不均和重力作用对换热的影响。另外，将换热元件模块化，即换热模块200的形成，有利于实现标准化，进行换热器清洗维护时，可以用其他换热模块200替代需要清洗维护的换热模块200，不会耽误生产线的运行，其中某些换热模块200发生故障时也便于进行更换，加快维修速度。

为了提高换热速度，所述槽道211并列且相距布置于换热板210上，在垂直于槽道211的换热板210边缘形成多个流道入口，管程流体可以实现分流换热的目的，从而提高管程流体的流速。

如图3所示，为提高换热效率，所述槽道211在换热板210所在平面上呈波纹状，增加管程流体在每个流道中流程，增加换热面积，从而提高换热效率，而且管程流体流经波纹状槽道211时会对槽道211形成冲击，增加管程流体与槽道211的接触，加强换热效果，提高换热效率的同时防止槽道211内表面结垢。

两块对应扣合的所述换热板210至少在与槽道211平行的两侧边缘通过密封条密封连接，避免管程流体从与槽道211平行的换热板210两侧边缘溢出造成泄漏。

为进一步提高换热模块200的密封性，两块对应扣合的所述换热板210的四周通过密封条密封连接。

为方便换热器的维护与维修，所述壳体100开口向上，所述沉浸式液冷模块换热器还包括罩于壳体100开口的顶盖400。

所述顶盖400上方设有排气阀410，排除液冷循环出现中出现的气体。

所述沉浸式液冷模块换热器的制作方法，包括如下步骤：

S1.通过压制成型得到具有槽道211的换热板210；

S2.将两块步骤S1得到的换热板210扣合，用密封条对两块换热板210的边缘进行密封焊接，得到换热模块200；

S3.制作一个可容纳若干步骤S1得到的换热模块200的壳体100；

S4.在步骤S3制得的壳体100内部设置支撑架300并将步骤S2制得的换热模块200安装于支撑架300上，制作一个与壳体100配合的顶盖400并将其与壳体100扣合得到沉浸式液冷模块换热器。

本实施例通过压制成型的方法成型具有槽道211的换热板210，并用焊接的方式将两块换热板210扣合连接形成换热模块200，加工工艺简单，生产成本低，而且 本专利的换热器安装简单，便于维护。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种沉浸式液冷模块换热器，包括壳体，其特征在于，还包括设置于壳体内的若干换热模块和用于支撑换热模块的支撑架，所述换热模块由上而下相距叠置，每个换热模块由两块设有若干槽道的换热板扣合连接构成，其中一块换热板的槽道与另一块换热板的槽道一一对应并形成流道。

2.根据权利要求1所述的沉浸式液冷模块换热器，其特征在于，所述槽道并列且相距布置于换热板上。

3.根据权利要求1所述的沉浸式液冷模块换热器，其特征在于，所述槽道在换热板所在平面上呈波纹状。

4.根据权利要求1所述的沉浸式液冷模块换热器，其特征在于，两块对应扣合的所述换热板至少在与槽道平行的两侧边缘通过密封条密封连接。

5.根据权利要求4所述的沉浸式液冷模块换热器，其特征在于，两块对应扣合的所述换热板的四周通过密封条密封连接。

6.根据权利要求1所述的沉浸式液冷模块换热器，其特征在于，所述壳体开口向上，所述沉浸式液冷模块换热器还包括罩于壳体开口的顶盖。

7.根据权利要求6所述的沉浸式液冷模块换热器，其特征在于，所述顶盖上方设有排气阀。

8.一种制作如权利要求1~7所述的沉浸式液冷模块换热器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.通过压制成型得到具有槽道的换热板；

S2.将两块步骤S1得到的换热板扣合焊接，得到换热模块；

S3.制作一个可容纳若干步骤S1得到的换热模块的壳体；

S4.在步骤S3制得的壳体内部设置支撑架并将步骤S2制得的换热模块安装于支撑架上，得到沉浸式液冷模块换热器；

根据权利要求8所述的沉浸式液冷模块换热器制作方法，其特征在于，步骤S2中，焊接前用密封条对两块换热板的边缘进行密封。

9.根据权利要求8所述的沉浸式液冷模块换热器制作方法，其特征在于，步骤S4中还包括制作一个与壳体配合的顶盖并在安装好换热模块后将顶盖与壳体扣合。