CN117628949B - 一种微通道散热塔及其焊接工装 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微通道散热塔及其焊接工装，包括塔身，所述塔身包括若干沿竖直方向同轴堆叠相连冷却模组；冷却模组上还设置有相互分离的第一冷却流道和第二冷却流道，塔身上还设置有进液流道、出液流道和进气道；第一冷却流道的两端分别与进液流道和出液流道连通；第二冷却流道的入口端与进气道连通，出口端沿塔身的径向方向排空；进气道内设置有循环风扇；所述焊接工装包括定位桶和定位组件，定位组件设置于定位桶内，定位组件与定位桶同轴，各冷却模组通过进气口与定位组件套制相连；与现有技术相比，本申请不但提高了待冷却流体与冷却空气的接触面积，同时还通过塔身的周向排气将基坑内壁的土壤作为冷却源，提高散热塔的降温能力。
Description
技术领域
本申请涉及散热设备技术领域，具体涉及一种微通道散热塔及其焊接工装。
背景技术
换热器是调配不同物流之间能量、完成热量输运的通用工艺设备，广泛应用于发电、化工、动力、冶金等大量行业中，尤其是在以超临界二氧化碳为工质的动力循环系统中，换热器对于传递、调配工质之间的能量有着重要作用。随着科技水平的不断提升，人们对核电站、火电站、航空发动机所涉及的动力系统的特殊应用场景越来越重视，缩小设备体积、提高效率、降低设备制造运行成本和自然资源消耗是换热器未来发展的方向之一。目前在常规工业领域在用的换热器主要包括管壳式换热器、套管式换热器、板式换热器、板翅式换热器等，它们不能同时满足换热比表面积大、焊接强度高、体积小的要求。近年来，随着工业制造水平的提升，以高精度化学蚀刻和真空扩散焊为工艺核心的微通道换热器逐渐走向应用阶段，其微通道尺寸小、紧凑程度高，焊接方式无焊渣、连接处强度接近母材强度，具有明显优势。
然而，在大量发电厂、化工厂等工业工厂附近大量布置的散热塔体积大、建造成本高，给工程项目建设带来困难，不符合节能环保的运行理念，同时此类冷却主要采用大气中空气进行冷却，大气中的空气温度相比于土壤温度而言，全年变化较大，因此冷却能力受自然环境影响明显。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种微通道散热塔及其焊接工装，旨在解决现有技术中存在的冷却能力有限的缺陷。
本申请通过以下技术方案实现上述目的：
一种微通道散热塔，包括塔身，所述塔身包括若干冷却模组，各所述冷却模组同轴堆叠相连；
第一冷却流道，所述第一冷却流道设置于所述冷却模组上；
第二冷却流道，所述第二冷却流道设置于所述冷却模组上，各所述第一冷却流道与各所述第二冷却流道相互独立；
进液孔，所述进液孔设置于所述冷却模组上，各所述进液孔同轴贯通构成进液流道，所述进液流道分别与各所述第一冷却流道的入口端连通；
出液孔，所述出液孔设置于所述冷却模组上，各所述出液孔同轴贯通构成出液流道，所述出液流道分别与各所述第一冷却流道的出口端连通；
进气口，所述进气口设置于所述冷却模组上，各所述进气口同轴贯通构成进气道，所述进气道分别与各所述第二冷却流道的入口端连通，各所述第二冷却流道的出口端沿所述塔身的径向方向排空；所述进气道内设置有循环风扇。
可选的，冷却模组包括同轴堆叠的第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却流道设置于所述第一冷却板上，所述第二冷却流道设置于所述第二冷却板上；所述进气口贯穿所述第一冷却板和所述第二冷却板；所述进液孔和所述出液孔对称分置于所述进气口的两侧，贯穿所述第一冷却板和所述第二冷却板。
可选的，第一冷却流道包括若干同圆心布置的弧形微流道，所述进液孔和所述出液孔分别设置于各所述弧形微流量的两端，各所述弧形微流道分别与所述进液孔和所述出液孔连通。
可选的，第二冷却流道包括若干线性微流道；各所述线性微流道绕所述第二冷却板的圆心呈放射状布置；所述进气口与所述第二冷却板同圆心，各所述线性微流道的入口端分别与所述进气口连通，各所述线性微流道的出口端开口设置。
可选的，散热塔还包括放置于所述塔身顶部的顶板，所述顶板上设置有若干与所述进气道连通的排气孔。
可选的，散热塔还包括放置于所述塔身底部的底板，所述底板上设置有与所述进气道连通的进气孔。
可选的，散热塔还包括防尘罩，所述防尘罩套置于所述塔身上。
相应的，本申请还公开了用于制造上述散热塔的焊接工装，包括定位桶；
定位组件，所述定位组件设置于所述定位桶内，所述定位组件与所述定位桶同轴设置，各冷却模组通过所述进气口与所述定位组件套制相连。
可选的，定位组件包括至少一级定位柱，沿所述定位桶的轴线方向，各级所述定位柱同轴依次拼接相连；各所述进气口内壁分别与各所述定位柱的外周面紧密贴合。
可选的，定位组件还包括上压板和下压板，所述上压板与所述下压板分别与第一级所述定位柱和最后一级所述定位柱相连；所述上压板与所述下压板的外周面与所述定位桶内壁贴合。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请包括塔身，所述塔身包括若干冷却模组，各所述冷却模组沿竖直方向堆叠相连；所述冷却模组上还设置有相互分离的第一冷却流道和第二冷却流道；各所述冷却模组上还设置有进液孔、出液孔和进气口，各所述进液孔同轴贯通为进液流道，各所述出液孔同轴贯通为出液流道，各所述进气口同轴贯通为进气道；所述第一冷却流道的两端分别与所述进液流道和所述出液流道连通；所述第二冷却流道的入口端与所述进气道连通，出口端沿所述塔身的径向方向排空；所述进气道内设置有循环风扇；
同时本申请还公开了用于上述散热塔的焊接工装，包括定位桶和定位组件，所述定位组件设置于所述定位桶内，所述定位组件与所述定位桶同轴设置，各冷却模组通过所述进气口与所述定位组件套制相连；
使用时，进液流道和出液流道分别连接进液管和出液管，进而连接待冷却流体循环管路；进气道则直接与外部大气连通；
待冷却流体进入到散热塔后将随着进液流道分散到各个第一冷却流道内，在经过第一冷却流道后再进入到出液流道，并最终从出液流道排出；冷却空气则在所述循环风扇的带动下从底部进入散热塔中，部分冷却空气将直接从散热塔顶部排出，部分冷却空气将从进气道进入到各个第二冷却流道内，并最终沿垂直于塔身轴线的方向从塔身的外周面上排出；
同时，区别于现有技术中的散热塔，本申请还可以设置于基坑中；
与现有技术相比，首先，本申请通过堆叠设置的若干冷却模组在塔身内部形成若干层交替设置第一冷却流道和第二冷却流道，尽可能提高了待冷却流体与冷却空气之间的接触面积，提高了散热塔的冷却能力；
其次，本申请的冷却空气共有两条流动路径，其中一条与现有技术相同，另一条路径将由底部进入，并经过第二冷却流道后从塔身的外周面排出，实现了对塔身外周面的充分利用，有利于扩大冷却的进气量，进而调动更多的空气参与冷却，有利于提高冷却的冷却降温能力；
最后，相对于现有技术，本申请所述散热塔不但能够直接放置于大气环境中，同时还可以通过放置于基坑的方式设置于地下，从散热塔外周面排出的换热空气将直接冲击基坑内壁，进而通过土壤实现对换热空气的降温，与传统的空冷式散热塔相比，不但使用场景更加多元化；同时相对于通过大气环境对换热空气进行冷却循环的方式相比，土壤温度不但更加稳定，且低于大气环境温度；因此本申请所述技术方案能够在通过温度更低、更稳定的冷却源对换热空气进行冷却循环，进而保证在换热空气和待冷却流体之间保持稳定的温差，从而提高对待冷却流体的冷却效率。
附图说明
图1为本申请实施方式1提供的一种微通道散热塔及其焊接工装的结构示意图；
图2为第一冷却板结构示意图；
图3为第二冷却板结构示意图；
图4为散热塔安装于地面的示意图；
图5为散热塔安装于地下的示意图；
图6为焊接工装的结构示意图；
附图标记：1-冷却模组，2-进液孔，3-进液流道，4-出液孔，5-出液流道，6-进气口，7-进气流道，8-循环风扇，9-第一冷却板，10-第二冷却板，11-弧形微流道，12-线性微流道，13-顶板，14-排气孔，15-底板，16-进气孔，17-防尘罩，18-堤定位桶，19-定位柱，20-上压板，21-下压板，101-散热塔。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施方式1
参照图1到图2，本实施方式作为本申请一可选的实施方式，其公开了一种微通道散热塔，包括塔身，所述塔身包括若干冷却模组1，各所述冷却模组1沿竖直方向堆叠相连；
各所述冷却模组1均包括第一冷却板9和第二冷却板10，所述第一冷却板9与所述第二冷却板10同轴堆叠；所述第一冷却板9与第二冷却板10的外形均优选圆形；在所述第一冷却板9与所述第二冷却板10上均设置有进液孔2、出液孔4和进气口6，其中各个所述进气口6与所述第一冷却板9和所述第二冷却板10同轴，所述进液孔2和所述出液口分置于所述进气口6两侧，所述进液孔2与所述出液孔4之间的夹角为180°为最佳；
在所述第一冷却板9与所述第二冷却板10同轴堆叠后，两所述进液孔2同轴连通，两所述出液口同轴连通，两所述进气口6同轴连通；
需要指出的是，所述进液口和所述出液口均为圆柱形通孔结构；所述进气口6为通孔，但是其内壁的形状可以为锥形、圆柱形或其他结构，但是相邻的两通气口的内壁需平滑相连。
在各所述冷却模组1相互堆叠后，各所述冷却模组1的进液孔2同轴相连并贯通构成进液流道3，各所述冷却模组1的出液孔4同轴相连并贯通构成出液流道5，所述冷却模组1的进气口6同轴相连并贯通构成进气道，由于进气口6外型的变化，所述进气道的内壁为柱面或曲面结构，但是其内壁平滑；在所述进气道内还设置有循环风扇8；
通过上述结构设置能够实现在竖直方向输送换热空气和待冷却流体，同时其结构简单。
参照图2，沿所述第一冷却板9的径向方向，在所述第一冷却板9上设置有第一冷却流道，所述第一冷却流道包括若干弧形微流道11，各所述弧形微流道11同心设置，同时各所述弧形微流道11均分为两组，两组弧形微流道11对称布置于所述第一冷却板9的上下两侧；在所述第一冷却板9的左右两侧均设置有汇流槽，所述进液孔2和所述出液孔4分置于两所述汇流槽内，各所述弧形微流道11的一端与一所述汇流槽连通，另一端则与另一汇流槽连通；
从而通过所述第一冷却流道将所述进液孔2和所述出液孔4贯通；
参照图3，沿所述第二冷却板10的径向方向，在所述第二冷却板10上设置有第二冷却流道，所述第二冷却流道包括若干线性微流道12，各所述线性微流道12为直线形、折线形或S形；各所述线性微流道12呈放射状布置，各线性微流道12的进口端交汇于所述第二冷却板10的中心，同时由于所述进气口6与所述第二冷却板10同轴，因此各个线性微流道12将分别与所述进气口6连通；
各所述线性微流道12的出口端为开口结构，以方便沿塔身的径向方向直接排除换热空气；
所述散热塔还包括顶板13和底板15，其中所述顶板13中部设置有若干排气孔14，所述底板15上设置有进气孔16，所述顶板13与所述塔身的顶部相连，所述底板15则与所述塔身的底面相连，所述排气孔14与所述进气道的排气端连通，所述进气孔16则与所述进气道连通，且其内壁与所述进气道内壁平滑过渡；
通过顶板13和底板15的设置能够增强对塔身的防护；
所述散热塔还包括防尘罩17，所述防尘罩17套置于所述塔身上；在散热塔安装于基坑内时，通过防尘罩17能够有效防止泥块进入到第二冷却流道内，进而造成第二冷却流道被封堵，保证设备的连续，稳定运行。
本申请所述散热塔包括地上和地下两种使用模式，参照图4，其公开了地上使用模式，在地上使用模式下，散热塔安装于地面，进液流道3进液流道3和出液流道5分别连接进液管和出液管，进而连接待冷却流体循环管路；进气道则直接与外部大气连通；
参照图5，其公开了地下使用模式，在地下使用模式下，其管路连接不变，但是散热塔需要放置于预先挖掘的基坑内；
待冷却流体进入到散热塔后将随着进液流道3分散到各个第一冷却流道内，在经过第一冷却流道后再进入到出液流道5，并最终从出液流道5排出；冷却空气则在所述循环风扇8的带动下从底部进入散热塔中，部分冷却空气将直接从散热塔顶部排出，部分冷却空气将从进气道进入到各个第二冷却流道内，并最终沿垂直于塔身轴线的方向从塔身的外周面上排出；
与现有技术相比，本申请通过堆叠设计和径向布置冷却流道的方式在塔身内部形成若干层交替设置第一冷却流道和第二冷却流道，因此第一冷却板9与所述第二冷却板10的接触面均为换热面，从而尽可能提高了待冷却流体与换热空气之间的接触面积，提高了散热塔的冷却能力；另一发明，上述设置充分利用了塔身的内部空间，使整个散热塔的内部结构更加紧凑，循环管路更加密集，能够在单位时间能输入更多的待冷却流体和换热空气，提高换热能力；
其次，与现有的竖直方向双向对流的换热方式相比，本申请的冷却空气共有两条流动路径，其中一条与现有技术相同，另一条路径将由底部进入，并经过第二冷却流道后从塔身的外周面排出，实现了对塔身外周面的充分利用，有利于扩大冷却的进气量，进而调动更多的空气参与冷却，有利于提高冷却的冷却降温能力。
最后，由于本申请还可以通过放置于基坑的方式设置于地下，从散热塔外周面排出的换热空气将直接冲击基坑内壁，进而通过土壤实现对换热空气的降温，与传统的空冷式散热塔相比，不但使用场景更加多元化；同时相对于通过大气环境对换热空气进行冷却循环的方式相比，土壤温度不但更加稳定，且低于大气环境温度；因此本申请所述技术方案能够在通过温度更低、更稳定的冷却源对换热空气进行冷却循环，进而保证在换热空气和待冷却流体之间保持稳定的温差，从而提高对待冷却流体的冷却效率。
实施方式2
参照图6，本实施方式作为本申请又一可选的实施方式，其公开了一种用于散热塔的焊接工装，包括定位桶和定位组件，其中所述定位组件包括至少一级定位柱19，沿所述定位桶的轴线方向，各级所述定位柱19同轴依次拼接相连，各所述定位柱19拼接后的定位组件的外型与进气道的内壁紧密贴合；
所述定位柱19的级数需要根据所述进气道的内壁形状确定，其满足以下关系m=N+1，其中m表示定位柱19级数，N表示进气道内壁曲线的极值点个数，即通过上述方式将进气道内壁划分为若干段，每段的曲率变化单调；通过上述划分方式能够保证所有冷却模组1均能够被套置于定位组件上。
同时所述定位组件还包括上压板20和下压板21，所述上压板20与所述下压板21分别与第一级所述定位柱19和最后一级所述定位柱19相连；所述上压板20与所述下压板21的外周面与所述定位桶内壁贴合；
使用时，各个冷却模组通过进气口套接于定位柱上，并逐级堆叠形成塔身，最后套制定位桶，最后通过扩散焊进行焊接即可；
采用上述定位桶和定位轴的设置，本申请所述焊接工装能够实现各个冷却模组的快速同轴对正，不但对正精度高，同时对正效率高，有利于提高塔身的生产效率；
同时对于异形结构的进气道，本申请还能够在不进行特殊标记的情况下保证各个冷却模组的正确放置，有利于简化散热塔的制造工序。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种微通道散热塔，其特征在于，包括塔身，所述塔身包括若干冷却模组(1)，各所述冷却模组(1)同轴堆叠相连；
第一冷却流道，所述第一冷却流道设置于所述冷却模组(1)上；
第二冷却流道，所述第二冷却流道设置于所述冷却模组(1)上，各所述第一冷却流道与各所述第二冷却流道相互独立；
进液孔(2)，所述进液孔(2)设置于所述冷却模组(1)上，各所述进液孔(2)同轴贯通构成进液流道(3)，所述进液流道(3)分别与各所述第一冷却流道的入口端连通；
出液孔(4)，所述出液孔(4)设置于所述冷却模组(1)上，各所述出液孔(4)同轴贯通构成出液流道(5)，所述出液流道(5)分别与各所述第一冷却流道的出口端连通；
进气口(6)，所述进气口(6)设置于所述冷却模组(1)上，各所述进气口(6)同轴贯通构成进气道，所述进气道分别与各所述第二冷却流道的入口端连通，各所述第二冷却流道的出口端沿所述塔身的径向方向排空，所述进气道内设置有循环风扇(8)；
所述散热塔还包括放置于所述塔身顶部的顶板(13)，所述顶板(13)上设置有若干与所述进气道连通的排气孔(14)；
所述冷却模组(1)包括同轴堆叠的第一冷却板(9)和第二冷却板(10)，所述第一冷却流道设置于所述第一冷却板(9)上，所述第二冷却流道设置于所述第二冷却板(10)上；所述进气口(6)贯穿所述第一冷却板(9)和所述第二冷却板(10)；所述进液孔(2)和所述出液孔(4)对称分置于所述进气口(6)的两侧，贯穿所述第一冷却板(9)和所述第二冷却板(10)。
2.根据权利要求1所述的一种微通道散热塔，其特征在于，所述第一冷却流道包括若干同圆心布置的弧形微流道(11)，所述进液孔(2)和所述出液孔(4)分别设置于各所述弧形微流道的两端，各所述弧形微流道(11)分别与所述进液孔(2)和所述出液孔(4)连通。
3.根据权利要求1所述的一种微通道散热塔，其特征在于，所述第二冷却流道包括若干线性微流道(12)；各所述线性微流道(12)绕所述第二冷却板(10)的圆心呈放射状布置；所述进气口(6)与所述第二冷却板(10)同圆心，各所述线性微流道(12)的入口端分别与所述进气口(6)连通，各所述线性微流道(12)的出口端开口设置。
4.根据权利要求1所述的一种微通道散热塔，其特征在于，所述散热塔还包括放置于所述塔身底部的底板(15)，所述底板(15)上设置有与所述进气道连通的进气孔(16)。
5.根据权利要求1所述的一种微通道散热塔，其特征在于，所述散热塔还包括防尘罩(17)，所述防尘罩(17)套置于所述塔身上。
6.基于权利要求1-5中任意一项所述微通道散热塔的焊接工装，其特征在于，包括定位桶；
定位组件，所述定位组件设置于所述定位桶内，所述定位组件与所述定位桶同轴设置，各冷却模组(1)通过所述进气口(6)与所述定位组件套制相连。
7.根据权利要求6所述的焊接工装，其特征在于，所述定位组件包括至少一级定位柱(19)，沿所述定位桶的轴线方向，各级所述定位柱(19)同轴依次拼接相连；各所述进气口(6)内壁分别与各所述定位柱(19)的外周面紧密贴合。
8.根据权利要求7所述的焊接工装，其特征在于，所述定位组件还包括上压板(20)和下压板(21)，所述上压板(20)与所述下压板(21)分别与第一级所述定位柱(19)和最后一级所述定位柱(19)相连；所述上压板(20)与所述下压板(21)的外周面与所述定位桶内壁贴合。
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