CN112325686A - 储能式均热板装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种储能式均热板装置,包括：相变储能结构、平板热管：所述相变储能结构、平板热管耦接；所述相变储能结构的内部采用金属泡沫(2)；所述平板热管包括：毛细结构(4)，蒸汽腔(5)；所述毛细结构内填充热管工质(6)。本发明能够实现平板热管与相变储能材料的一体化集成技术，同时兼顾平板热管的均温能力和相变材料的储能功能，能够减小周期性热源的温度冲击，有效抑制温度波动，同时也能提高平板热管对分布式热源的适应能力，和对点热源的均温能力。
Description
技术领域
本发明涉及传热设备技术领域，具体地，涉及一种储能式均热板装置。
背景技术
平板热管是一种高效的传热设备，其形状非常有利于对集中热源进行热扩散，热源在平板热管上的位置布置及热源的性质对平板热管的均温性和散热能力有较大的影响，对于单一热源的平板热管，热源多布置子在板子中心，以提高其均温能力，而对于多热源、周期性热源等，则易造成因热负荷分布不均，从而影响平板热管的均温能力。
相变储能材料在相变过程中，具有等温或近似等温、吸收释放大量潜热的优点、特别适用于具有周期性脉冲式工作的仪器设备；相变材料没有运动部件，原则上可以进行无限次的可逆工作，具有很高的可靠性。现有技术亟需一种储能式均热板装置。
专利文献CN105300152A公开了一种相变储能材料载体及其封装相变储能材料的方法，采用中空的金属材料装置作为相变储能材料的载体，其外围密封，只在顶部设置了一个圆孔进料口，仅需对其进行密封即可，封装工艺简便，而且所述金属材料装置为中空，相变材料复合量高，并且金属材料的导热性好，可以较好地进行热交换。该专利的结构和性能仍然有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种储能式均热板装置。
根据本发明提供的一种储能式均热板装置，包括：相变储能结构、平板热管：所述相变储能结构、平板热管耦接；所述相变储能结构的内部采用金属泡沫2；所述平板热管包括：毛细结构4，蒸汽腔5；所述毛细结构内填充热管工质6。
优选地，所述相变储能结构、平板热管之间能够采用环绕型结构或上下结构,中间通过铝等固体导热介质进行隔离，避免相变材料和热管工质之间相互掺混；
相变储能结构处于平板热管的环绕外围或一侧，直接与热源接触，将金属泡沫2直接加工于壳体内部,于壳体钎焊生长，金属泡沫2内填充石蜡类相变材料作为相变工质，兼顾金属材料的导热性和相变材料的储能作用，金属泡沫于壳体钎焊生长能降低相变结构的导热热阻；
所述热源采用以下任意一种：
-点热源；
-周期性热源；
-分布热源。
针对周期性热源，通过合理的设计使相变材料吸收的热量在热源下一次工作时释放完毕，能使仪器维持在材料相变温区附近，从而显著提高仪器的控温精度。
优选地，所述固体导热介质采用铝材料；所述石蜡类相变材料加热后以液态形式填充到金属泡沫2内部。
优选地，还包括：外壳体1；所外壳体包括：底板、盖板；所述底板与盖板相连接。
优选地，还包括：发热元件与蒸发端7；所述发热元件与蒸发端7接触，由外壳体1经热传导，传递给相变材料，相变材料吸热由固态向液态进行转变，相变材料在相变过程中具有等温或近似等温特性、吸收并储存大量的潜热，通过金属泡沫增强相变材料的导热系数，将热量传递给平板热管内的工质，工质受热形成蒸汽，因蒸汽腔内流动阻力小，热传导方向包含高度方向与平面方向，工质蒸汽能够迅速将热量传递到热管各个方向，工质蒸汽遇冷液化，通过毛细芯的回流作用回流到受热面，完成工质的循环和热量的不间断传输，达到平板热管的快速均温传热效果，与此同时平板热管将热量平均的传递给外围的相变材料，从而实现高效的均热作用。所述蒸发端7设置于储能式均热板装置的下部。
优选地，还包括：相变储能结构、平板热管：所述相变储能结构、平板热管之间能够采用环绕型结构或上下结构,中间通过铝等固体导热介质进行隔离，避免相变材料和热管工质之间相互掺混；所述相变储能结构的内部采用金属泡沫2；所述平板热管包括：毛细结构4，蒸汽腔5。
优选地，还包括：冷凝端8、支撑圆柱9；所述冷凝端8设置于毛细结构4的外侧。
优选地，还包括：支撑圆柱9；所述支撑圆柱9设置于储能式均热板装置的下端。
优选地，还包括：内壳体3；所述内壳体3设置于储能式均热板装置的内部；所述平板热管采用毛细结构焊接于内壳体(3)，并填充相应的热管工质。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实现平板热管与相变储能材料的一体化集成技术，同时兼顾平板热管的均温能力和相变材料的储能功能，能够减小周期性热源的温度冲击，有效抑制温度波动，同时也能提高平板热管对分布式热源的适应能力，和对点热源的均温能力；
2、本发明考虑到相变材料的低导热性系数，沿壳体内部钎焊生长金属泡沫材料，将相变材料加热以液体的状态填充于金属泡沫内部，减小导热热阻，强化相变材料的导热能力；
3、本发明的结构，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中的环绕结构形式示意图。
图2为本发明实施例中的上下结构形式示意图。
图中：1.外壳体，2.金属泡沫，3.内壳体，4.毛细结构，5.蒸发腔，6.热管工质，7.蒸发端，8.冷凝端，9.支撑圆柱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1、2所示，一种储能式均热板。由相变储能结构和平板热管耦合形成,相变储能结构与平板热管之间可采用环绕型结构图1或上下结构图2,中间通过铝等固体导热介质进行隔离，避免相变材料和热管工质之间相互掺混。
相变储能部件内部采用金属泡沫2作为导热材料，主要是为了增强相变材料的导热系数，减小装置热阻，从而获得更加优异的储能效果，在金属泡沫生产过程中，将金属泡沫直接加工于壳体内部,于壳体钎焊生长，既能避免因焊接加工引入的不确定因素，又能保证泡沫铝与壳体接触良好，金属泡沫内封装石蜡类相变材料作为固-液相变储能工质。平板热管内由毛细结构4，蒸汽腔5组成，毛细结构内填充热管工质6。
本发明的内外壳体均可由底板和盖板组成，采用真空封焊技术保证装置整体的气密性。
发热元件与蒸发端7接触，由外壳体1经热传导，传递给相变材料，相变材料吸热由固态向液态进行转变，相变材料在相变过程中具有等温或近似等温特性、吸收并储存大量的潜热，通过金属泡沫增强相变材料的导热系数，将热量传递给平板热管内的工质，工质受热形成蒸汽，因蒸汽腔内流动阻力小，热传导方向包含高度方向与平面方向，工质蒸汽能够迅速将热量传递到热管各个方向，工质蒸汽遇冷液化，通过毛细芯的回流作用回流到受热面，完成工质的循环和热量的不间断传输，达到平板热管的快速均温传热效果，与此同时平板热管将热量平均的传递给外围的相变材料，从而实现高效的均热作用。
其中发热元件可以是周期性热源，亦可以是点热源及分布式热源，本发明中,平板热管与发热元件不直接接触,通过相变储能结构进行热量的储存和传递,能有效地提高平板热管对点热源的均温性,以及对分布式热源的适应性,同时因相变材料的储能作用,能储存部分热量,从而减缓了热量对热管的地冲击,提高平板热管的极限传热能力。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种储能式均热板装置，其特征在于，包括：相变储能结构、平板热管：
所述相变储能结构、平板热管采用耦接；
所述相变储能结构的内部采用金属泡沫(2)；
所述平板热管包括：毛细结构(4)、蒸汽腔(5)；
所述蒸汽腔(5)部分或者全部包裹住毛细结构(4)；
所述毛细结构(4)内填充热管工质(6)。
2.根据权利要求1所述的储能式均热板装置，其特征在于，所述相变储能结构、平板热管之间能够采用环绕型结构或上下结构,中间通过固体导热介质进行隔离；
相变储能结构处于平板热管的环绕外围或一侧，直接与热源接触，将金属泡沫(2)直接加工于壳体内部,于壳体钎焊生长，金属泡沫(2)内填充石蜡类相变材料作为相变工质；
所述热源采用以下任意一种：
-点热源；
-周期性热源；
-分布热源。
3.根据权利要求2所述的储能式均热板装置，其特征在于，所述固体导热介质采用铝或者铜材料；
所述石蜡类相变材料加热后以液态形式填充到金属泡沫(2)内部。
4.根据权利要求1所述的储能式均热板装置，其特征在于，还包括：外壳体(1)；
所外壳体包括：底板、盖板；
所述底板与盖板相连接。
5.根据权利要求1所述的储能式均热板装置，其特征在于，还包括：发热元件与蒸发端(7)；
所述发热元件与蒸发端(7)接触；
所述蒸发端(7)设置于储能式均热板装置的下部。
6.根据权利要求1所述的储能式均热板装置，其特征在于，还包括：冷凝端(8)、支撑圆柱(9)；
所述冷凝端(8)设置于毛细结构(4)的外侧。
7.根据权利要求1所述的储能式均热板装置，其特征在于，还包括：支撑圆柱(9)；
所述支撑圆柱(9)设置于储能式均热板装置的下端。
8.根据权利要求1所述的储能式均热板装置，其特征在于，还包括：内壳体(3)；
所述内壳体(3)设置于储能式均热板装置的内部；
所述平板热管采用毛细结构焊接于内壳体(3)。
9.一种储能式均热板装置，其特征在于，包括：相变储能结构、平板热管：
所述相变储能结构、平板热管耦接；
所述相变储能结构的内部采用金属泡沫(2)；
所述平板热管包括：毛细结构(4)、蒸汽腔(5)；
所述蒸汽腔(5)部分或者全部包裹住毛细结构(4)；
所述毛细结构(4)内填充热管工质(6)；
所述相变储能结构、平板热管之间能够采用环绕型结构或上下结构,中间通过固体导热介质进行隔离；
所述固体导热介质采用铝材料；
还包括：外壳体(1)；
所外壳体包括：底板、盖板；
所述底板与盖板相连接；
还包括：发热元件与蒸发端(7)；
所述发热元件与蒸发端(7)接触；
所述蒸发端(7)设置于储能式均热板装置的下部；
还包括：冷凝端(8)、支撑圆柱(9)；
所述冷凝端(8)设置于毛细结构(4)的外侧；
还包括：支撑圆柱(9)；
所述支撑圆柱(9)设置于储能式均热板装置的下端；
还包括：内壳体(3)；
所述内壳体(3)设置于储能式均热板装置的内部。
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|---|---|---|---|---|
| CN111725144A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-29 | 上海交通大学 | 基于气液相变的高温电子封装基板材料器件及其制备方法 |
| US20210215439A1 (en) * | 2020-01-15 | 2021-07-15 | Sanjay K Roy | Rotor cooling system |
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