CN107782193A - 一种多孔介质散热板 - Google Patents

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CN107782193A CN201711202970.XA CN201711202970A CN107782193A CN 107782193 A CN107782193 A CN 107782193A CN 201711202970 A CN201711202970 A CN 201711202970A CN 107782193 A CN107782193 A CN 107782193A
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沈珂珂
贺群武
谢公南
金鑫
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Abstract

本发明涉及暖通空调领域，具体公开了一种带金属骨架的多孔介质散热板，包括传热元件、金属骨架和多孔介质填充物。金属骨架与传热元件紧密接触，将传热元件内的冷热能量通过导热传递给散热板内部，并进一步经过散热板表面传递到室内环境。多孔介质填充物充满金属骨架内的孔隙，在制冷工况下吸附冷凝水。本发明提高了散热板的热性能和吸湿能力。

Description

一种多孔介质散热板
技术领域
本发明涉及暖通空调领域，尤其涉及一种多孔介质散热板。
背景技术
暖气片是一种常见的室内取暖设备。常规的暖气片一般由金属材料加工而成，因此只能用于冬季制暖，包括集中供暖或分布式供暖。夏季制冷情况下，由于存在冷凝水，限制了暖气片的使用。
发明专利“一种冷暖两用的散热片系统”(申请号：201710069031.6)提出了一种外表面覆盖多孔介质的暖气片系统设计方案，解决了暖气片制冷时的冷凝水问题。发明专利“一种多孔介质辐射板”(申请号201610814496.5)提出了一种辐射空调用的辐射板，在制冷制热的同时分别吸收和释放水份，以此来带走冷凝水或者调节室内湿度。上述专利中使用的多孔介质为单一材质或者多种多孔介质的均匀混合物。多孔介质材料同时作为传热材料和吸收冷凝水材料时，一方面需要多孔介质材料具有良好的导热性，能够将传热工质的冷热能量传递到多孔介质表面，并进一步通过自然对流和辐射传递给外部空间；另一方面，又要求多孔介质具有良好的吸水性，能够吸收足够多的冷凝水，并通过内部的干燥气体或者外部的干燥环境干燥。此外，还要求多孔介质具有一定的比热容，以减缓室内空气变化速度，提供稳定的室内温度环境。上述专利都不能很好的解决上述矛盾。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种带金属骨架的多孔介质散热板，提高散热板的传热速度，同时增强散热板的吸水性。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种多孔介质散热板，包括传热元件、金属骨架和多孔介质填充物，所述传热元件与所述金属骨架紧密接触，所述多孔介质填充物填满所述金属骨架内的孔隙。
进一步地，所述传热元件位于所述金属骨架内，以便将冷热能量传递给金属骨架。
进一步地，所述传热元件两侧的所述金属骨架形成孔隙度不同的第一区域和第二区域，分别有针对性的用于传热和吸收冷凝水。
进一步地，第一区域的孔隙度渐变。
进一步地，第二区域的孔隙度渐变。
进一步地，所述金属骨架设置为两处，将所述传热元件夹在中间。
进一步地，所述传热元件材料优选为铜。
进一步地，所述金属骨架设置为通孔泡沫金属。
进一步地，所述多孔介质填充物设置为烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、水泥、氧化锆陶瓷及硅化物中的一种或多种，优选为硅化物。
进一步地，所述多孔介质填充物中包含有金属粉末，以进一步提高传热。
本发明具有如下有益效果：本发明将金属骨架良好的导热性和多孔介质填充物良好的吸水性和较高的比热容结合起来，在提高了散热板的传热性能同时，提高了散热板吸水性能。
附图说明
图1是本发明的带金属骨架的多孔介质散热板截面图；
图2(a)-(d)为有序二维金属点阵金属骨架示意图；
图3为有序三维金属点阵金属骨架示意图；
图4为无序通孔泡沫金属的金属骨架示意图；
图5为孔隙度渐变的金属骨架示意图；
图6为传热元件两侧设置金属骨架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
附图1所示为本发明的带金属骨架的多孔介质散热板截面图。如图所示，本发明的散热板包括传热元件10、金属骨架11和多孔介质填充物12。金属骨架11形成了散热板板体的骨架，传热元件10位于金属骨架11内部并与金属骨架11紧密接触，多孔介质填充物12充满金属骨架11内部的孔隙。
传热元件10与外部的冷源、热源连接，通过传热工质将冷热能量导入散热板内部，并进一步通过金属骨架11快速的传导到多孔介质填充物12中，最后通过散热板外表面，以对流或者辐射方式将冷热能量传递给四周环境，以此调节环境温度。在制冷工况下，如果散热板表面的温度低于空气露点温度，空气中的水蒸气就会在散热板表面冷凝，冷凝水被多孔介质填充物12吸收后，通过散热板另外一面干燥空气干燥，也可以通过在散热板内部设置专用的除湿通道对散热板进行干燥除湿。本发明将金属骨架11的传热功能与多孔介质填充物12的吸湿功能分开，充分利用各自的性能优势，在提高传热效率的同时，增强了散热板的吸湿能力，降低散热板的外形尺寸。
传热元件10与金属骨架11的材质都是金属，如铜、钢、铁、铝或者合金，优选为铜。传热元件10与金属骨架11可以是同一种金属，也可以采用不同种的金属。传热元件10与金属骨架11之间紧密接触，可以采用焊接或者胀管工艺连接，优选为焊接。
金属骨架11可以是有序的金属结构点阵，从其结构上分可以是二维的，即所谓金属二维点阵材料，由其代表性胞元在平面两个特征方向拓展而成，常见的二维点阵构型如图2(a)-(d)所示，主要包括图2(a)正方形胞元、图2(b)三角形胞元、图2(c)六边形胞元、图2(d)混合型胞元(米字型胞元)。金属点阵还可以是三维的，即所谓的金属三维点阵，如图3所示的网架结构等。金属骨架11也可是无序的金属结构，即所谓的通孔金属泡沫，或者金属纤维,如图4所示。金属骨架11所用多孔金属或者通孔金属泡沫的孔隙率范围是0.5-99％，孔密度变化的范围是2PPI-130PPI。
金属骨架11的稠密度(以孔隙率表示)可以根据需要进行调整，稠密程度设置为逐渐变化的结构，相应的局部孔隙率也随之变化，稠密程度较高的区域孔隙率较低，稠密程度较低的区域孔隙率较高。如图5所示，传热元件10两侧的金属骨架11形成第一区域111和第二区域112，其中第一区域111的孔隙度不同于第二区域112的孔隙度。具体地，第一区域111的孔隙度小于第二区域112的孔隙度。散热板面对室内环境一侧为制冷/制热侧，另外一面为除湿侧。散热板使用时，第一区域111作为制冷/制热侧，金属骨架11相对比较稠密，孔隙率较低，以便更有效的将冷热能量从传热元件10传导到散热板表面；第二区域112作为除湿侧，金属骨架11相对比较稀疏，孔隙率较高，相同体积内具有较多的多孔介质填充物12，以便更有效的由散热板外的干燥空气干燥带走多孔介质填充物12中的水份。在散热板高度方向金属骨架11的稠密度也可以根据需要进行优化，在传热元件10进口附近，传热元件内传热工质与散热板外空气温差较大，冷凝水量比较大，金属骨架11比较稀疏，孔隙率较高，以便更有效的吸收冷凝水；在传热元件10出口段附近温差较小，冷凝水量较小甚至没有冷凝水，因此金属骨架11设置比较稠密，孔隙率较低，以便提高传热效率。
进一步地，第一区域111的孔隙度是渐变的。具体地，沿远离传热元件10向散热板外部的方向，金属骨架11的孔隙度逐渐变小，单位体积内金属骨架11的体积占比逐渐增加，相应的单位体积内多孔介质填充物12的体积占比逐渐减少。进一步地，第二区域112的孔隙度是渐变的。具体地，沿远离传热元件10向散热板外部的方向，金属骨架11的孔隙度逐渐变大，单位体积内金属骨架11的体积占比逐渐减少，相应的单位体积内多孔介质填充物12的体积占比逐渐增加。
多孔介质填充物12以无机多孔介质为主，包括但不限于烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、水泥、氧化锆陶瓷、硅化物类等中的一种或多种，以及其他具有上述多孔介质性能的新型材料。优选为硅化合物，如硅藻土、多孔质玻璃、二氧化硅、沸石、磷灰石、高岭石、海泡石、活性白土、水铝英石、伊毛缟石、二氧化硅-氧化铝复合氧化物、二氧化硅-二氧化钛复合氧化物、二氧化硅-氧化镧、二氧化硅-氧化钡、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化铝复合氧化物、二氧化硅-二氧化钛复合氧化物、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化镁、二氧化硅-氧化锶等复合金属氧化物等。其中作为硅化合物优选二氧化硅、海泡石、沸石等，也可以采用上述材料的一种或多种的组合。多孔介质填充物12还可以混入金属粉末，如金、银、铜、铝、铁或者合金，以进一步提高换热效率或者防腐。上述材料以粉末或桨状混入金属骨架11内，填充金属骨架11的孔隙并固化。
以下是本发明的另一个实例。
因为传热元件10的冷热能量最终是通过散热板的表面传递出去，因此可以在散热板表面附近有针对性的设置金属骨架11。如图6所示，沿着散热板内两个较大的散热面铺设金属骨架11，传热元件10夹在两个金属骨架11中间，并与金属骨架11紧密接触。在金属骨架11中的孔隙内填充多孔介质填充物12，两个金属骨架11之间也填充满多孔介质填充物12，用于吸收和存储冷凝水。这样传热元件10内的冷热能量可以更有效的传递到散热板的表面。
对于本领域的技术人员而言，可根据以上描述的技术方案及构思，进一步如改变金属骨架11的结构形式和多孔介质填充物12的成份，以增加换热能力、提高吸湿能力，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔介质散热板，包括传热元件、金属骨架和多孔介质填充物，其特征在于：所述传热元件与所述金属骨架紧密接触，所述多孔介质填充物填满所述金属骨架内的孔隙。
2.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述传热元件位于所述金属骨架内。
3.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述传热元件两侧的所述金属骨架形成孔隙度不同的第一区域和第二区域。
4.根据权利要求3所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：第一区域的孔隙度渐变。
5.根据权利要求3所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：第二区域的孔隙度渐变。
6.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述金属骨架设置为两处，将所述传热元件夹在中间。
7.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述传热元件材料优选为铜。
8.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述金属骨架设置为通孔泡沫金属。
9.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述多孔介质填充物设置为烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、水泥、氧化锆陶瓷及硅化物中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种多孔介质散热板，其特征在于：所述多孔介质填充物中包含有金属粉末。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108224743A (zh) * 2018-03-10 2018-06-29 苏州暖舍节能科技有限公司 一种带有喷嘴的散热系统及基于其的调温方法

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