CN108711491A - 一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，包括液体循环冷却系统、相变热管散热系统，液体循环冷却系统为强迫水冷却循环、自循环油冷或强迫循环油冷系统；相变热管散热系统为相变热管；液体循环冷却系统与相变热管散热系统同时布置于一体，且表面带有散热翅片；相变热管散热系统受热产生相变将热源的热流传出散热，同时将液体循环冷却系统的热量充分吸收并随之散热。优点是：本发明应用于超大容量油浸式变压器的温升控制，将有力强化其冷却油温的能力，在大大缩小变压器油冷系统体积的同时，增强了对变压器绕组的冷却效果，对延长变压器绝缘的热老化寿命，提高变压器的运行负荷均具有积极意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置。
背景技术
在目前的传热、散热应用中，液体循环冷却散热、相变热管散热方式均是以独立运用而设计。尤其对于液体循环冷却散热方案，诸如强迫水冷却循环、自循环油冷或强迫循环油冷系统等都是以独立工作方式而设置，当液体循环冷却系统出现故障或基于特殊要求而退出运行时，其对应的系统势必被迫停运，带来诸多不便。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，相变热管与液体循环冷却相辅相成，提高冷却效果，增强了对变压器绕组的冷却效果，延长变压器绝缘的热老化寿命。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，包括液体循环冷却系统、相变热管散热系统，液体循环冷却系统为强迫水冷却循环、自循环油冷或强迫循环油冷系统；相变热管散热系统为相变热管；
液体循环冷却系统与相变热管散热系统同时布置于一体，且表面带有散热翅片；相变热管散热系统受热产生相变将热源的热流传出散热，同时将液体循环冷却系统的热量充分吸收并随之散热。
所述的液体循环冷却系统内带有液体冷却循环回路，液体冷却循环回路或相变热管由导热材料加工成型，导热材料与所流通的液体及传热工质具有相容性；所述的导热材料为铜、铝、不锈钢、碳钢或钛合金。
所述的相变热管是重力热管、虹吸热管或者由一个以上闭环回路组成的环路并行式热管。
所述的相变热管的蒸发腔内设有毛细吸液芯，毛细吸液芯为沟槽状、丝网状、粉末烧结或碳纤维毛细结构。
所述的散热翅片为波纹齿状散热翅片或嵌套式散热翅片。
所述的液体循环冷却系统与相变热管散热系统以交错、嵌套或叠装排布于一体。
该装置用于油浸式变压器散热。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
当液体循环冷却系统、相变热管散热系统同时工作时，相变热管散热系统实际上加强了对热流的传热效能，从而提高了液体循环冷却系统的散热效率，同时为降低液体循环冷却系统的工作负荷、减小液体循环冷却系统体积提供有效的辅助措施。
当液体循环冷却系统出现故障或由于特殊需求而强迫其停止工作时，由相变热管散热系统继续保证基本散热要求。
本发明应用于超大容量油浸式变压器的温升控制，将有力强化其冷却油温的能力，在大大缩小变压器油冷系统体积的同时，增强了对变压器绕组的冷却效果，对延长变压器绝缘的热老化寿命，提高变压器的运行负荷均具有积极意义。
附图说明
图1是液体循环冷却系统与相变热管散热系统交错排布的主视图。
图2是液体循环冷却系统与相变热管散热系统交错排布的俯视图。
图3是液体循环冷却系统与相变热管散热系统叠装复合排布的主视图一。
图4是液体循环冷却系统与相变热管散热系统叠装复合排布的主视图二。
图5是液体循环冷却系统与相变热管散热系统叠装复合排布的侧视图。
图6是液体循环冷却系统与相变热管散热系统复合式嵌套的主视图。
图7是液体循环冷却系统与相变热管散热系统复合式嵌套的俯视图。
图8是油浸式变压器的散热结构示意图一。
图9是油浸式变压器的散热结构示意图二。
图中：1-本体 2-散热翅片 3-相变热管 4-液体冷却循环回路 5-冷却液体进出口6-变压器本体 7-出油管 8-回油管。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1-图9，一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，该装置用于油浸式变压器散热，包括液体循环冷却系统、相变热管散热系统，液体循环冷却系统为强迫水冷却循环、自循环油冷或强迫循环油冷系统；相变热管散热系统为相变热管；液体循环冷却系统与相变热管散热系统同时布置于一体，且表面带有散热翅片；相变热管散热系统受热产生相变将热源的热流传出散热，同时将液体循环冷却系统的热量充分吸收并随之散热。散热翅片为波纹齿状散热翅片或嵌套式散热翅片。
液体循环冷却系统内带有液体冷却循环回路，液体冷却循环回路或相变热管由导热材料加工成型，导热材料与所流通的液体及传热工质具有相容性；导热材料为铜、铝、不锈钢、碳钢或钛合金。
相变热管是重力热管、虹吸热管或者由一个以上闭环回路组成的环路并行式热管。相变热管的蒸发腔内设有毛细吸液芯，毛细吸液芯为沟槽状、丝网状、粉末烧结或碳纤维毛细结构。相变热管的结构可参见专利申请号201810178992.5公开的一种风冷复合式机箱散热器中公开的热管结构。
液体循环冷却系统与相变热管散热系统以交错、嵌套或叠装排布于一体。
实施例1：
见图1、图2，相变热管3与液体循环冷却复合式散热装置，包括液体循环冷却系统、相变热管3散热系统，两个系统交错排布，液体循环冷却系统是由液体冷却循环回路4组成，相变热管3散热系统为相变热管3；液体冷却循环回路4成蛇形排布，若干相变热管3设置在液体冷却循环回路4之间，并靠近液体冷却循环回路4，相变热管3为环形或日字形结构，液体冷却循环回路4与相变热管3设置在同一平面内，液体冷却循环回路4两端设有冷却液体进出口5。液体冷却循环回路4与相变热管3设置在本体1内，本体1外部设有散热翅片2。散热翅片2为片状结构或者是带有波纹齿形结构；改变散热翅片2间距、散热翅片2厚度和散热翅片2高度来实现自然对流冷却或风机辅助散热。
相变热管3内部可设置毛细吸液芯，相变热管3的蒸发腔体内的毛细吸液芯的作用是将储液池内的工质吸附提升至与功率器件相对应的位置，以便于工质快速、大容量参与相变，达到快速传热之目的。而回流通道内的毛细吸液芯的作用是将集液通道内的工质吸附回流至储液池，以利于达到快速补充储液池内工质之目的。该毛细吸液芯可为沟槽状、丝网状、粉末烧结和碳纤维毛细等结构。
环形或日字形结构的相变热管3在增强散热效果的同时，还具有静音效果。
实施例2
见图3、图5，相变热管3与液体循环冷却复合式散热装置，包括液体循环冷却系统、相变热管3散热系统，两个系统叠装复合排布，液体循环冷却系统是由液体冷却循环回路4组成，相变热管3散热系统由若干相变热管3组成；液体冷却循环回路4成蛇形排布，并固定在本体1上，若干相变热管3并排设置在本体1内，相变热管3下部与液体冷却循环回路4层叠安装，液体冷却循环回路4设置在本体1两侧。液体冷却循环回路4可纵向设置，见图3；液体冷却循环回路4也可横向设置，见图4。液体冷却循环回路4两端设有冷却液体进出口5。本体1外部设有散热翅片2。相变热管3蒸发腔内也可设置毛细吸液芯。
实施例3
见图6、图7，相变热管3与液体循环冷却复合式散热装置，包括液体循环冷却系统、相变热管3散热系统，两个系统嵌套在一起，液体循环冷却系统是液体冷却循环回路4，相变热管3散热系统为相变热管3；液体冷却循环回路4的截面为环形，液体冷却循环回路4内嵌套相变热管，环形结构内通冷却液体，液体冷却循环回路4固定在本体1内部，本体1外部固定有散热翅片2；变相热管设置在液体冷却循环回路4中心。相变热管3蒸发腔内也可设置毛细吸液芯。
上述实施例中，相变热管3或液体冷却循环回路4由导热材料加工成型，导热材料与所流通的液体及传热工质具有相容性；导热材料为铜、铝、不锈钢、碳钢或钛合金。将液体循环冷却系统(如水冷板、液体冷却循环回路4)与相变热管3散热器采用机械压装、钎焊、熔焊技术叠装复合为一体。实施例1、实施例2中，相变热管3为环形或日字形结构，环形结构的相变热管3与日字形结构的相变热管3可交错排布，或者仅由若干环形或日字形结构的相变热管3并列排布。
见图8，本装置可用于油浸式变压器散热，变压器本体6上连接有出油管7和回油管8，将本体1安装在出油管7上，直接对出油管7进行冷却。见图9，液体冷却循环回路4在出油管7附近为蛇形结构，并在该处设置本体1，同时在本体1内设置相变热管3，用以为出油管7和液体冷却循环回路4降温散热。
Claims (7)
1.一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，包括液体循环冷却系统、相变热管散热系统，液体循环冷却系统为强迫水冷却循环、自循环油冷或强迫循环油冷系统；相变热管散热系统为相变热管；
其特征在于，液体循环冷却系统与相变热管散热系统同时布置于一体，且表面带有散热翅片；相变热管散热系统受热产生相变将热源的热流传出散热，同时将液体循环冷却系统的热量充分吸收并随之散热。
2.根据权利要求1所述的一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，其特征在于，所述的液体循环冷却系统内带有液体冷却循环回路，液体冷却循环回路或相变热管由导热材料加工成型，导热材料与所流通的液体及传热工质具有相容性；所述的导热材料为铜、铝、不锈钢、碳钢或钛合金。
3.根据权利要求2所述的一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，其特征在于，所述的相变热管是重力热管、虹吸热管或者由一个以上闭环回路组成的环路并行式热管。
4.根据权利要求2所述的一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，其特征在于，所述的相变热管的蒸发腔内设有毛细吸液芯，毛细吸液芯为沟槽状、丝网状、粉末烧结或碳纤维毛细结构。
5.根据权利要求2所述的一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，其特征在于，所述的散热翅片为波纹齿状散热翅片或嵌套式散热翅片。
6.根据权利要求1所述的一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，其特征在于，所述的液体循环冷却系统与相变热管散热系统以交错、嵌套或叠装排布于一体。
7.根据权利要求1所述的一种相变热管与液体循环冷却复合式散热装置，其特征在于，该装置用于油浸式变压器散热。
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