CN107072121B - 一种消除热波峰的快速均热储能散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，包括储能腔体和散热翅片，储能腔体上设有集热端和冷端，储能腔体内设有热管，热管与散热翅片相连，储能腔体内设有横向肋片，横向肋片、散热翅片与热管在储能腔体内形成三维传热网格，三维传热网格内设有潜热蓄热储能材料；本发明的优点：通过储能腔体的集热端快速的采集发热器件的热源热量并通过热管把热量迅速传导到冷端和散热，对发热量大小呈波峰波谷变化的功率变化器件的散热，热管的设置，能快速的将集热端的热量实现快速导热，实现了集热端的热量快速的均热到散热翅片和储能材料上，加快了蓄热或放热。

Description

一种消除热波峰的快速均热储能散热结构
技术领域
本发明涉及一种消除热波峰的快速均热储能散热结构。
背景技术
在真空或近似真空环境中短时间工作的大功率电子设备的散热方法为：依靠结构导热和风冷、液冷等传统散热设计方法，大功率电子设备短时工作的环境温度很高，设备局部热流密度非常大，导致大功率电子设备整体温升很快、工作中期因温度过高出现工作状态不稳定甚至设备内部昂贵元器件烧毁等问题，而现有的储能散热结构能吸收热量，但整个储能散热结构的散热效率低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，解决现有储能散热结构散热效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，包括储能腔体和贯穿在储能腔体内的散热翅片，储能腔体上设有集热端和冷端，储能腔体内设有贴合集热端的热管，集热端依靠热管快速的将热量从集热端输送至冷端，且热管与散热翅片相连，热管的热量依靠散热翅片实现快速散热，储能腔体内设有与散热翅片垂直设置的横向肋片，横向肋片、散热翅片与热管在储能腔体内形成三维传热网格，三维传热网格内设有潜热蓄热储能材料，横向肋片上设有增大与潜热蓄热储能材料接触面积的第一通孔。
优选的，横向肋片在储能腔体内的高度低于散热翅片在储能腔体内的高度，有利于散热翅片形成对流，提高散热效果。
优选的，位于储能腔体内的散热翅片上设有第二通孔，进一步增大与储能体接触面积加快均热效率，且第二通孔的设置，能降低散热翅片与潜热蓄热储能材料的接触热阻。
优选的，第一通孔和第二通孔呈圆形，且第一通孔和第二通孔的直径相等，能保证储能材料能均匀的吸热。
优选的，潜热蓄热储能材料包括以下组分组成：55～96重量份的储能材料和4～45重量份的导热增强料。
优选的，储能材料包括有机储能材料和/或无机储能材料。
优选的，有机储能材料包括碳原子数为8至50的烷烃、分子量为800至20000的聚乙二醇、脂肪酸、多元醇，工业蜡、切片石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡中一种或者两种混合物或至少两种的混合物；无机储能材料包括五水硫代硫酸钠、六水氯化钙、七水磷酸钠、七水硫酸镁、八水氢氧化钡、十水碳酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、三水醋酸钠、硫酸钠、硝酸钾、氯化铝、氯化钠铬酸锂、硝酸钠、碳酸钠、硝酸锂、氯化钾、氯化锂、碳酸锂、氯化镁中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。
优选的，导热增强料包括石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、银粉、铜粉、铝粉、石墨粉、氮化铝、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、铁粉、锌粉、镍粉、多孔碳球、氧化铝、泡沫铜、石墨烯泡沫、石墨泡沫中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。
综上所述，本发明的优点：1.通过储能腔体的集热端快速的采集发热器件的热源热量并通过热管把热量迅速传导到冷端和散热，对发热量大小呈波峰波谷变化的功率变化器件的散热，潜热蓄热储能材料起“削峰”作用，当热源功率增加，热量加大时，散热翅片来不及散热，通过储能腔体温度升高达到储能腔体内部潜热蓄热储能材料温度时，潜热蓄热储能材料发生相变，吸收相变潜热，且潜热蓄热储能材料本身温度不变或变化不大，从而起到热沉作用，而在热源功率低下时，热量较小，储能腔体温度开始降低，潜热蓄热储能材料释放热量，应用在电子通信领域、新能源汽车、航空航天、热交换器领域；
2.热管的设置，能快速的将集热端的热量实现快速导热，实现了集热端的热量快速的均热到散热翅片和储能材料上，加快了蓄热或放热，能及时消除热波峰的热量集中；
3.三维传热网格的设置，不但把热源热量快速散出去，同时，也能把潜热蓄热储能材料蓄热的热量快速散出去，便于储能材料周期性蓄放热；
4.第一通孔的设置，能降低横向肋片的接触热阻，并增大储能材料和潜热蓄热横向带孔肋片的接触面积，加快均热效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种消除热波峰的快速均热储能散热结构的结构示意图；
图2为本发明储能腔体的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，包括储能腔体1和贯穿在储能腔体1内的散热翅片2，储能腔体1上设有集热端11和冷端12，储能腔体1内设有贴合集热端11的热管13，集热端11依靠热管13快速的将热量从集热端11输送至冷端12，且热管13与散热翅片2相连，热管13的热量依靠散热翅片2实现快速散热，储能腔体1内设有与散热翅片2垂直设置的横向肋片3，横向肋片3、散热翅片2与热管13在储能腔体1内形成三维传热网格10，三维传热网格10内设有潜热蓄热储能材料4，横向肋片3上设有增大与潜热蓄热储能材料接触面积的第一通孔31。
横向肋片3在储能腔体1内的高度低于散热翅片2在储能腔体1内的高度，有利于散热翅片形成对流，提高散热效果，位于储能腔体1内的散热翅片2上设有第二通孔21，进一步增大与储能体接触面积加快均热效率，且第二通孔的设置，能降低散热翅片与潜热蓄热储能材料的接触热阻，第一通孔31和第二通孔21呈圆形，且第一通孔31和第二通孔21的直径相等，能保证储能材料能均匀的吸热，且根据不同的应用场合，可以将第一通孔和第二通孔设置成三角形或椭圆形或多边形的结构。
潜热蓄热储能材料包括以下组分组成：90重量份的储能材料和10重量份的导热增强料。
储能材料包括以下组分组成：储能材料包括有机储能材料和无机储能材料，且有机储能材料和无机储能材料的质量比为1:1；有机储能材料包括碳原子数为8至50的烷烃、分子量为800至20000的聚乙二醇、脂肪酸的混合物；烷烃、聚乙二醇、脂肪酸的质量比为1:1:1，无机储能材料包括五水硫代硫酸钠、六水氯化钙、七水磷酸钠的组合物，五水硫代硫酸钠、六水氯化钙、七水磷酸钠的质量比为3：2:1。
导热增强料包括石墨烯、碳纳米管、金刚石的组合物，石墨烯、碳纳米管、金刚石的质量比为2:1:1。
将储能腔体1的集热端11直接贴合发热器件，在热波谷时，储能腔体1只起散热作用，当热波峰时，储能腔体无法及时把所有热量全部散走，储能腔体温度升高，达到储能腔体内部潜热蓄热储能材料4的相变温度时，潜热蓄热储能材料4发生相变，吸收相变潜热，且潜热蓄热储能材料4本身温度不变或变化不大，从而起到热沉作用，同时，由于潜热蓄热储能材料4仅贴热源，传播路径短，且内部的热管13及散热翅片2的作用，使热量得以快速传导到潜热蓄热储能材料4内部，得以及时消除热波峰的热量集中。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (5)

1.一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，其特征在于：包括储能腔体(1)和贯穿在储能腔体(1)内的散热翅片(2)，储能腔体(1)上设有集热端(11)和冷端(12)，储能腔体(1)内设有贴合集热端(11)的热管(13)，集热端(11)依靠热管(13)快速的将热量从集热端(11)输送至冷端(12)，且热管(13)与散热翅片(2)相连，热管(13)的热量依靠散热翅片(2)实现快速散热，储能腔体(1)内设有与散热翅片(2)垂直设置的横向肋片(3)，横向肋片(3)、散热翅片(2)与热管(13)在储能腔体(1)内形成三维传热网格(10)，三维传热网格(10)内填充有具有潜热蓄热的储能材料(4)，横向肋片(3)上设有增大与储能材料接触面积的第一通孔(31)；
横向肋片(3)在储能腔体(1)内的高度低于散热翅片(2)在储能腔体(1)内的高度；
位于储能腔体(1)内的散热翅片(2)上设有第二通孔(21)；
第一通孔(31)和第二通孔(21)呈圆形，且第一通孔(31)和第二通孔(21)的直径相等。
2.根据权利要求1所述的一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，其特征在于：储能材料包括以下组分组成：55～96重量份的储能材料和4～45重量份的导热增强料。
3.根据权利要求2所述的一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，其特征在于：储能材料包括有机储能材料和/或无机储能材料。
4.根据权利要求3所述的一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，其特征在于：有机储能材料包括碳原子数为8至50的烷烃、分子量为800至20000的聚乙二醇、脂肪酸、多元醇，工业蜡、切片石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡中一种或者两种混合物或至少两种的混合物；无机储能材料包括五水硫代硫酸钠、六水氯化钙、七水磷酸钠、七水硫酸镁、八水氢氧化钡、十水碳酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、三水醋酸钠、硫酸钠、硝酸钾、氯化铝、氯化钠铬酸锂、硝酸钠、碳酸钠、硝酸锂、氯化钾、氯化锂、碳酸锂、氯化镁中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。
5.根据权利要求2所述的一种消除热波峰的快速均热储能散热结构，其特征在于：导热增强料包括石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、银粉、铜粉、铝粉、石墨粉、氮化铝、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、铁粉、锌粉、镍粉、多孔碳球、氧化铝、泡沫铜、石墨烯泡沫、石墨泡沫中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。
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