CN117848125A - 一种重力式液态导热散热一体装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于传热和散热技术领域，尤其是涉及一种重力式液态导热散热一体装置，包括导热组件和散热组件；导热组件包括上导热板和下导热板，上导热板和下导热板之间连接有若干重力式热管，重力式热管内部下部填充有导热介质，下导热板的底面用于接触热源，散热组件包括若干蛇形散热管、第一抽吸泵和冷凝器，若干蛇形散热管上下平行设置且盘绕在重力式热管上，冷凝器包括冷凝管路和风机，第一抽吸泵、蛇形散热管、冷凝管路依次连接构成散热导热回路，蛇形散热管和冷凝管路中填充有液态换热介质。由于重力式热管和蛇形散热管双重导热散热，并且导热介质和液态换热介质循环利用，使得本装置导热散热效率高，导热散热快，总体导热散热效果佳且能耗低。

Description

一种重力式液态导热散热一体装置

技术领域

本发明属于传热和散热技术领域，尤其是涉及一种重力式液态导热散热一体装置。

背景技术

重力式液态传热一般采用重力式热管，当热管的蒸发段受热时热管内的介质蒸发汽化，蒸汽在微小压差下流向冷凝段放出热量凝结成液体，在重力的作用下流回蒸发段。如此循环不已，热量就由一端传到了另一端，巧妙的组织了热阻较小的沸腾和凝结两种相变过程，使它的导热系数高达紫铜导热系数的数倍以至数千倍，拥有较大的传热能力，且热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽由蒸发段流向冷凝段的压力差很小，因而热管具有优良的等温性，从而使重力式热管具有高效、节能和可靠的优点，被广泛应用于航天、航空、军事、工业和民用等领域。

但是热管本身的外形限制了蒸发段的吸热面积，因此一般蒸发段吸热范围比较小，在热源中有时候需要设置多个热管来满足吸热需求，当热管对面积小且热量高的热源进行吸热时，由于热源面积小，热量集中，多个热管对其进行吸热，效率低且散热慢。

因此，现在需要一种重力式液态导热散热一体装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重力式液态导热散热一体装置，以解决上述存在的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：包括导热组件和散热组件；

所述导热组件包括平行设置的上导热板和下导热板，所述上导热板和下导热板之间连接有呈阵列分布的垂直设置的若干重力式热管，所述重力式热管下部填充有导热介质，所述下导热板的底面与热源连接；

所述散热组件包括若干蛇形散热管、第一抽吸泵和冷凝器，若干蛇形散热管上下平行设置且盘绕在重力式热管上，所述冷凝器包括冷凝管路和用于对冷凝管路制冷的风机，所述蛇形散热管的入口与第一抽吸泵的出口连通，出口与冷凝管路的入口连通，所述冷凝管路的出口与第一抽吸泵的入口连通，所述蛇形散热管和冷凝管路中填充有液态换热介质。

上述技术方案，具备以下有益效果：

下导热板与热源接触，热源的热量首先导入到下导热板上，然后通过垂直阵列分布的重力式热管吸收热量，从而实现散热，并且盘绕在重力式热管上的蛇形散热管对重力式热管进一步进行导热，在第一抽吸泵的抽吸下，蛇形散热管中的液态换热介质吸热后流入到冷凝管路中，风机对冷凝管路散热，散热后的液态换热介质重新流回到蛇形散热管中，循环导热。由于重力式热管和蛇形散热管双重导热散热，并且导热介质和液态换热介质循环利用，使得本装置导热散热效率高，导热散热快，总体导热散热效果佳且能耗低。

作为改进，所述蛇形散热管与重力式热管之间的缝隙中填充有导热填料；设置导热填料，增加蛇形散热管与重力式热管之间的接触面积和导热效率，提高导热效果。

作为改进，还包括换热介质存储箱和补液管路，所述补液管路的一端与换热介质存储箱连通，另一端经第一电控三通阀分别与第一抽吸泵的入口和冷凝管路的出口连通，所述换热介质存储箱的顶部开设有补液口；换热介质存储箱储存换热介质，当重力式液态导热散热一体装置长期使用后，换热介质出现损耗时，可通过换热介质存储箱参与导热散热回路的循环，补充回路中的换热介质。

作为改进，还包括清洁组件，所述清洁组件包括容纳盒和排污管，所述容纳盒设置于换热介质存储箱与补液管路之间且两侧分别与换热介质存储箱与补液管路连通，所述容纳盒用于放置清洗球，顶部设有投球口，所述排污管的入口经第二电控三通阀分别与蛇形散热管的出口和冷凝管路的入口连通；通过设置清洗组件，可实现对导热散热回路中的易积垢部分进行清洗和排污，保证导热散热回路的畅通和导热散热效率。

作为改进，所述容纳盒与补液管路之间设置有第二抽吸泵；通过设置第二抽吸泵，进一步提高清洗功能的实现。

作为改进，所述容纳盒底部安装有缓冲板，所述缓冲板呈倾斜设置，且自换热介质存储箱向补液管路方向倾斜；当清洗球进入容纳盒时，缓冲板不仅能够起到缓冲作用，而且由于具有倾斜度，可以保证清洗球集中在补液管路一侧，利于后续的清洗工作。

作为改进，还包括回收箱，所述排污管的出口与回收箱的入口连接，所述回收箱底部设有排污口；排污口排出的换热介质、污垢和清洗球通过回收箱回收，然后再通过后续其他工艺进行分离，有利于换热介质和清洗球的循环利用，并且避免污垢污染环境。

作为改进，所述回收箱内部设有过滤组件；通过过滤组件对回收箱中的回收物进行过滤分离，易于分类回收和避免污染环境。

作为优选，所述过滤组件包括导流板和收集仓，所述导流板设置于回收箱内部上方且位于回收箱的入口下方，所述导流板远离回收箱入口的一个侧边与回收箱内壁存在间距，其他三个侧边连接于回收箱内壁上，所述导流板自回收箱入口向下倾斜设置，所述收集仓设置于回收箱内部且位于导流板下方；通过导流板将回收物导入到收集仓，再通过收集仓实现回收物的过滤分离，结构简单，易于实现。

作为改进，所述收集仓采用抽拉式结构；方便倾倒收集仓中的废物和回收清洗球。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中重力式热管和蛇形散热管的连接示意图。

图3为本发明中A处的放大图。

图4为本发明中自洁组件的结构示意图。

图5为本发明中容纳盒的结构示意图。

图6为本发明中回收箱的结构示意图。

附图标记：

1、上导热板；

2、下导热板；

3、重力式热管；

4、蛇形散热管，401、直管，402、弯管；

5、第一抽吸泵；

6、冷凝器，601、冷凝管路，602、风机；

7、补液管路；

8、第二管路；

9、导热填料；

10、换热介质存储箱，1001、补液口；

11、补液管路；

12、第一电控三通阀；

13、容纳盒，1301、清洗球，1302、投球口，1403、缓冲板；

14、排污管；

15、第二电控三通阀；

16、第二抽吸泵；

17、回收箱，1701、排污口；

18、导流板；

19、收集仓；

20、污液腔；

21、热源。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1和图2所示，一种重力式液态导热散热一体装置，包括导热组件和散热组件；

导热组件包括平行设置的上导热板1和下导热板2，上导热板1和下导热板2之间连接呈阵列分布的垂直设置的若干重力式热管3，重力式热管3内部下部填充有导热介质，下导热板2的底面与热源21连接；

散热组件包括若干蛇形散热管4、第一抽吸泵5和冷凝器6，若干蛇形散热管4上下平行设置且盘绕在重力式热管3上，每个蛇形散热管均包括若干平行分布的直管401，每列重力式热管3设置于相邻的两个直管401之间，所有直管401通过弯管402依次顺序连接，冷凝器6包括冷凝管路601和用于对冷凝管路制冷的风机602，蛇形散热管3的入口与第一抽吸泵5的出口连通，出口与冷凝管路601的入口连通，冷凝管路601的出口与第一抽吸泵5的入口连通，蛇形散热管3和冷凝管路601中填充有液态换热介质。实际应用时，若干蛇形散热管3的入口可以并联后经补液管路7与第一抽吸泵5的入口连通，若干蛇形散热管3的出口可以并联后经第二管路8与冷凝管路601的入口连通出口。

其中：

蛇形散热管4和冷凝管路601可采用导热效果好的金属材质，有利于提高整体导热散热效率；

液态换热介质可以采用水，例如工厂循环利用管道中的生产废水，通过对废水的回收利用进行换热。

上述方案的工作原理是：

下导热板2与热源21接触，热源21的热量首先导入到下导热板2上，然后通过垂直阵列分布的重力式热管3吸收热量，重力式热管3内部下部的导热介质吸收热量后蒸发上升到重力式热管3内部上部，冷凝后落回到重力式热管3内部下部，从而实现散热，并且盘绕在重力式热管3上的蛇形散热管4对重力式热管进一步进行导热，在第一抽吸泵5的抽吸下，蛇形散热管4中的液态换热介质吸热后流入到冷凝管路601中，风机602对冷凝管路601散热，散热后的液态换热介质重新流回到蛇形散热管4中，循环导热。由于重力式热管3和蛇形散热管4双重导热散热，并且导热介质和液态换热介质循环利用，使得本装置导热散热效率高，导热散热快，总体导热散热效果佳且能耗低。

实施例2

如图2和图3所示，为了进一步提高蛇形散热管4与重力式热管3之间的导热效率，在两者之间的缝隙中填充导热填料9，导热填料9采用比空气导热效果好的材质，通过导热填料9增加蛇形散热管4与重力式热管3之间的换热面积和导热效率，进而提高整体导热散热效率和改善导热散热效果。

实施例3

如图1和图4所示，当上述重力式液态导热散热一体装置长期使用后，由于无法做到完全密封，必然带来液态换热介质的损耗，因此需要补充液态换热介质，因而在实施例1或实施例2的基础上增设补液回路。补液回路的具体构成包括：换热介质存储箱10和补液管路11，补液管路11的一端与换热介质存储箱10连通，另一端经第一电控三通阀12分别与第一抽吸泵5的入口和冷凝管路601的出口连通，换热介质存储箱10的顶部开设有补液口1001。

正常导热散热时，第一电控三通阀12位于补液管路11的一侧关闭，位于第一抽吸泵5和冷凝管路601的两侧开启，导热散热回路导通，启动第一抽吸泵5，由第一抽吸泵5、蛇形散热管4、冷凝管路601构成的导热散热回路进行导热散热；当时需要补液时，第一电控三通阀12位于冷凝管路的一侧关闭，位于第一抽吸泵5和补液管路11的两侧开启，补液回路导通，使第一抽吸泵5处于不工作状态，换热介质存储箱10中的液态换热介质经第一抽吸泵5流入到导热散热回路中，当补液完成后，关闭第一电控三通阀12位于补液管路11的一侧，开启位于冷凝管路601的一侧，补液管路11和换热介质存储箱10构成的补液回路断开，导热散热回路重新连通。换热介质存储箱10中的液态换热介质通过补液口1001补充。

实施例4

如图1、图4和图5所示，由于上述重力式液态导热散热一体装置长期使用后，同时还可能产生导热散热管路尤其是蛇形散热管4构成的回路部分容易积垢的问题(例如使用工业循环水，水质本身问题；或者长期导热散热后，管路中热水产生的钙化结垢问题)，需要对导热散热管路进行清洗，因此进一步在实施例3的基础上增设清洁组件，清洁组件主要包括容纳盒13和排污管14，容纳盒13设置于换热介质存储箱10与补液管路11之间且两侧分别与换热介质存储箱10与补液管路11连通，容纳盒13用于放置清洗球1301，顶部设有投球口1302，排污管14的入口经第二电控三通阀15分别与蛇形散热管4的出口和冷凝管路601的入口连通。容纳盒13底部安装有缓冲板1303，缓冲板1303呈倾斜设置，且自换热介质存储箱向补液管路方向倾斜，清洗球可采用塑料、橡胶或者其他材质，只要是能够在管路内壁产生摩擦进行除污且能够被液态换热介质的流动力携带的材质即可。清洁组件的工作原理如下：

正常导热散热时，第一电控三通阀12位于补液管路11的一侧关闭，位于第一抽吸泵5和冷凝管路601的两侧开启，第二电控三通阀15位于排污管14的一侧关闭，位于蛇形散热管4和冷凝管路601的两侧开启，导热散热回路导通，启动第一抽吸泵5，由第一抽吸泵5、蛇形散热管4、冷凝管路601构成的导热散热回路进行导热散热；当需要清洗导热散热回路时，第一电控三通阀12位于冷凝管路的一侧关闭，位于第一抽吸泵5和补液管路11的两侧开启，第二电控三通阀15位于冷凝管路601的一侧关闭，位于蛇形散热管4和排污管14的两侧开启，清洗回路导通，向容纳盒13的投球口投入清洗球1301，启动第一抽吸泵5，第一抽吸泵5抽吸换热介质存储箱10中的液态换热介质和容纳盒13中的清洗球1301进入蛇形散热管4构成的导热散热回路进行清洗，清洗完成后，污物、清洗球、液态换热介质通过排污管14排出。

容纳盒13底部呈倾斜设置，有利于清洗球1301的集中以及从容纳盒13排出，容纳盒13顶部的投球口1301用于向盒内补充清洗球1301，平时不用时可以加设盖体进行关闭。

在本实施例的方案中，补液回路和清洁回路共用，区别仅在于，当只需要补液时，容纳盒中不投入清洗球，换热介质存储箱10、容纳盒13和补液管路11构成的回路仅作补液用，而当需要清洗时，换热介质存储箱10、容纳盒13和补液管路11构成的回路作为清洗用，液态换热介质此时不仅充当清洗液而且作为清洗球的载体，便于在管路中运送清洗球。还可以在换热介质存储箱10增设出液口，通过补液口1001和出液口更换换热介质存储箱10的液体，例如将液体换热介质更换为管道清洗液，方便实现对管路的清洗。

为了进一步提高清洗效果，在容纳盒13与补液管路11之间增设第二抽吸泵16，通过第二抽吸泵16进一步提高抽吸力，使得清洗球1301快速进入管道进行清洗。

实施例5

如图1、图4-6所示，为了避免实施例4中的排污管排污对环境造成污染，以及解决清洗球回收的问题，设计回收箱17，排污管14的出口与回收箱17的入口连接，回收箱17底部设有排污口1701，回收箱17内部设有过滤组件，过滤组件包括导流板18和收集仓19，导流板18设置于回收箱17内部上方且位于回收箱17的入口下方，导流板18远离回收箱17入口的一个侧边与回收箱17内壁存在间距，其他三个侧边连接于回收箱内壁上，导流板18自回收箱17入口向下倾斜设置，收集仓19设置于回收箱17内部且位于导流板18下方，收集仓19外壁四周与回收箱17内壁贴合，收集仓19底部为过滤结构(例如采用活性炭)且与回收箱17底部之间形成有污液腔20，排污口1701位于污液腔20底部。

当液态换热介质携带着清洗球通过排污管14进入回收箱17时，通过导流板18将液体和固体导入到收集仓19内，收集仓19底部过滤结构对固定进行拦截并且吸附液体中的污染物质后，液体从过滤结构中渗入到污液腔20内并从排污口1701排出，为了方便固液分离，收集仓19采用抽拉式结构(例如收集仓19两侧外壁通过抽屉滑轨与回收箱17内壁滑动连接)，可从回收箱中抽出，然后可以对收集仓19内的污物和清洗球1301进行分拣，方便清洗球1301的回收利用。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：包括导热组件和散热组件；

所述导热组件包括平行设置的上导热板(1)和下导热板(2)，所述上导热板(1)和下导热板(2)之间连接有呈阵列分布的垂直设置的若干重力式热管(3)，所述重力式热管(3)内部下部填充有导热介质，所述下导热板(2)的底面用于接触热源；

所述散热组件包括若干蛇形散热管(4)、第一抽吸泵(5)和冷凝器(6)，若干蛇形散热管(4)上下平行设置且盘绕在重力式热管(3)上，所述冷凝器(6)包括冷凝管路(601)和用于对冷凝管路制冷的风机(602)，所述蛇形散热管(3)的入口与第一抽吸泵(5)的出口连通，出口与冷凝管路(601)的入口连通，所述冷凝管路(601)的出口与第一抽吸泵(5)的入口连通，所述蛇形散热管(3)和冷凝管路(601)中填充有液态换热介质。

2.根据权利要求1所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：所述蛇形散热管(4)与重力式热管(3)之间的缝隙中填充有导热填料(9)。

3.根据权利要求1所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：还包括换热介质存储箱(10)和补液管路(11)，所述补液管路(11)的一端与换热介质存储箱(10)连通，另一端经第一电控三通阀(12)分别与第一抽吸泵(5)的入口和冷凝管路(601)的出口连通，所述换热介质存储箱(10)的顶部开设有补液口(1001)。

4.根据权利要求3所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：还包括清洁组件，所述清洁组件包括容纳盒(13)和排污管(14)，所述容纳盒(13)设置于换热介质存储箱(10)与补液管路(11)之间且两侧分别与换热介质存储箱(10)与补液管路(11)连通，所述容纳盒(13)用于放置清洗球(1301)，顶部设有投球口(1302)，所述排污管(14)的入口经第二电控三通阀(15)分别与蛇形散热管(4)的出口和冷凝管路(601)的入口连通。

5.根据权利要求4所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：所述容纳盒(13)与补液管路(11)之间设置有第二抽吸泵(16)。

6.根据权利要求4所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：所述容纳盒(13)底部安装有缓冲板(1303)，所述缓冲板(1303)呈倾斜设置，且自换热介质存储箱(10)向补液管路(11)方向倾斜。

7.根据权利要求4所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：还包括回收箱(17)，所述排污管(14)的出口与回收箱(17)的入口连接，所述回收箱(17)底部设有排污口(1701)。

8.根据权利要求7所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：所述回收箱(16)内部设有过滤组件。

9.根据权利要求8所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：所述过滤组件包括导流板(18)和收集仓(19)，所述导流板(18)设置于回收箱(17)内部上方且位于回收箱(17)的入口下方，所述导流板(18)远离回收箱(17)入口的一个侧边与回收箱内壁存在间距，其他三个侧边连接于回收箱内壁上，所述导流板(18)自回收箱(17)入口向下倾斜设置，所述收集仓(19)设置于回收箱(17)内部且位于导流板(18)下方，所述收集仓(19)底部为过滤结构且与回收箱(17)底部之间形成有污液腔(20)，所述排污口(1701)位于污液腔(20)底部。

10.根据权利要求9所述的一种重力式液态导热散热一体装置，其特征在于：所述收集仓(19)采用抽拉式结构。