CN216204482U - 一种相变冷却系统用的高效换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相变冷却系统用的高效换热器，旨在提供一种能够改变散热风道内的气流的流动状态，以提高气流的换热性能，从而有效提高冷凝效果的相变冷却系统用的高效换热器。它包括换热器芯体、位于换热器芯体顶部的上气室、位于换热器芯体底部的下水室及若干连通上气室与下水室的冷却水道，任意相邻的两个冷却水道之间的空间形成散热风道，散热风道内设有散热翅片组件，散热翅片组件包括若干自上而下依次分布的风侧翅片，以将散热风道分隔成若干自上而下依次分布的气流通道，风侧翅片的上下表面上均设有若干沿气流通道内的气流流动方向依次分布的扰流片，扰流片与风侧翅片之间具有间隙，且该间隙形成搅流通道。

Description

一种相变冷却系统用的高效换热器

技术领域

本实用新型涉及一种冷却换热器，具体涉及一种相变冷却系统用的高效换热器。

背景技术

相变冷却系统用的高效换热器是指气态冷媒通过管道进入换热器，通过换热器散热使气态冷媒在散热通道内冷凝成液态冷媒。目前的相变冷却系统用的高效换热器一般包括换热器芯体、位于换热器芯体顶部的上气室、位于换热器芯体底部的下水室、若干连通上气室与下水气室的冷却水道、与上气室连通的进气口及与下水室连通的出液口，换热器芯体的一侧为迎风侧，相对的另一侧为背风侧，任意相邻的两个冷却水道之间的空间形成散热风道，散热风道内设有散热翅片组件。气态冷媒通过进气口进入上气室，接着进入各冷却水道内，这过程中，风扇工作中产生的气流吹向换热器芯体的迎风侧，然后通过散热风道由背风侧流出，从而带走热量，使气态冷媒在散热通道内冷凝成液态冷媒，液态冷媒聚集到下水室并由出液口流出。

目前的相变冷却系统用的高效换热器的散热翅片一般为平直的翅片，发明人发现由迎风侧进入散热风道并由背风侧流出的气流的流动状态是以层流为主，这使得进入散热风道内的气流的换热性能不佳，从而影响冷却换热器的冷凝效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种能够改变散热风道内的气流的流动状态，以提高气流的换热性能，从而有效提高冷凝效果的相变冷却系统用的高效换热器。

本实用新型的技术方案是：

一种相变冷却系统用的高效换热器，包括换热器芯体、位于换热器芯体顶部的上气室、位于换热器芯体底部的下水室及若干连通上气室与下水室的冷却水道，换热器芯体的一侧为迎风侧，相对的另一侧为背风侧，任意相邻的两个冷却水道之间的空间形成散热风道，散热风道内设有散热翅片组件，所述散热翅片组件包括若干自上而下依次分布的风侧翅片，以将散热风道分隔成若干自上而下依次分布的气流通道，所述风侧翅片的上下表面上均设有若干沿气流通道内的气流流动方向依次分布的扰流片，扰流片与风侧翅片之间具有间隙，且该间隙形成搅流通道，搅流通道的一端口朝向迎风侧，搅流通道的另一端口朝向背风侧，由迎风侧进入气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流。

本方案的高效换热器中由迎风侧进入气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流，从而极大的提高气流的换热性能，提高相变冷却系统用的高效换热器的冷凝效果，加快气态冷媒冷凝成液态；另一方面，扰流片与连接片的设置还可以提高流道换热面积，以提高散热效果，加快气态冷媒冷凝成液态。

作为优选，扰流片沿气流通道内的气流流动方向倾斜布置，且搅流通道的横截面积沿气流通道内的气流流动方向逐渐减小。如此，有利于加快气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流，从而进一步的提高气流的换热性能。

作为优选，同一风侧翅片中，风侧翅片的上表面上的扰流片与风侧翅片的下表面上的扰流片错开分布，所述风侧翅片上与扰流片对应的部位设有扰流口，扰流口连通相邻分布的两个气流通道。通过横截面积沿气流通道内的气流流动方向逐渐减小的搅流通道，虽然可以有利于改变气流的流态（由层流逐渐发展为紊流），来实现提高换热性能；但同时也提高气流通道的流阻，降低了气流的流速，带来了不利于散热的因素；为此，本方案进行了改进，将风侧翅片的上表面上的扰流片与风侧翅片的下表面上的扰流片错开分布，并通过扰流口连通相邻分布的两个气流通道，如此一方面可以降低搅流通道的流阻，从而降低气流通道的流阻，有利于提高气流的流速，以提高散热效果；更重要的是，进入搅流通道的气流中的一部分的气体将通过该搅流通道保留在原气流通道内流动，另一部分的气体将通过扰流口进入相邻的气流通道内，以使相邻分布的两个气流通道内的气流交错混合，从而有利于使气流通道内的气流的流动状态迅速的由层流逐渐发展为紊流，提高气流通道内的气流发展为紊流的效果和效率，即其既可以降低气流通道内的流阻，提高气流的流速，以提高散热效果；又可以提高气流通道内的气流发展为紊流的效果和效率。

作为优选，扰流片沿气流通道内的气流流动方向倾斜布置。

作为优选，扰流片的倾斜角度为5-15度。

作为优选，各散热翅片组件的风侧翅片上朝向迎风侧的一侧往散热风道的外侧延伸，并在散热风道的外侧形成翅片迎风部，任意相邻的两个翅片迎风部之间形成迎风通道，迎风通道与对应的气流通道连通，迎风通道具有端部进风口与侧面进风口，端部进风口朝向迎风侧，侧面进风口位于端部进风口与散热风道之间。

现有技术中的冷却换热器，在风扇工作中产生的气流吹向换热器芯体的迎风侧的过程中，气流受到冷却水道（冷却水道壳体）的风阻很大，导致气流损耗很大，从而极大的影响了进入散热风道内的气流的流速和流量；为了解决这一问题，本方案对风侧翅片进行了改进，在风扇工作中产生的气流吹向换热器芯体的迎风侧的过程中，正对气流通道的这部分气流将通过端部进风口进入迎风通道，然后流入气流通道内，这过程中，在附壁效应的作用下，会带动周边的气流进入迎风通道内，从而使正对冷却水道（冷却水道壳体）的这部分气流中的很大一部分在流入到相邻两个翅片迎风部之间的空间内后，将通过侧面进风口被带入到进入迎风通道内，然后一同流入气流通道内；从而使风扇工作中吹向换热器芯体的迎风侧的气流，尽可能的进入到气流通道内，有效降低这一过程中的气流损耗，从而进一步的提高散热效率。

作为优选，迎风通道长度为相邻两个冷却水道之间的间距的2-5倍。

作为优选，气流通道在沿气流流通方向上依次包括导风段、发展段、成型段及保持段，导风段的气流流阻小于发展段的气流流阻，成型段的气流流阻小于发展段的气流流阻，保持段的气流流阻小于成型段的气流流阻。

由于导风段的气流流阻小于发展段的气流流阻，如此，有利于气流进入气流通道，并使气流的流态在发展段内尽快发展为紊流，然后，减小成型段内的气流流阻，以使紊流态的气流一方面能够迅速流动，另一方面，能够进一步提高紊流效果；最后，进一步减小保持段的气流流阻，可以使紊流态的气流快速的在保持段内流动，从而提高紊流态的气流的流速，以进一步的提高散热效果。

作为优选，导风段的长度为气流通道的长度1/8-1/6，发展段的长度为气流通道的长度1/6-1/5，保持段的长度为气流通道的长度1/6-1/4。

作为优选，冷却水道内设有水侧翅片，水侧翅片呈锯齿状。如此，能够提升冷却水道的换热性能，加快气态冷媒冷凝成液态，提高冷凝效果。

本实用新型的有益效果是，能够改变散热风道内的气流的流动状态，以提高气流的换热性能，从而有效提高冷凝效果，加快气态冷媒冷凝成液态。

附图说明

图1是本实用新型的具体实施例一的相变冷却系统用的高效换热器的一种结构示意图。

图2是本实用新型的具体实施例一的相变冷却系统用的高效换热器的冷却水道与散热风道处的一种局部剖面结构示意图。

图3是本实用新型的具体实施例一的相变冷却系统用的高效换热器的散热翅片组件一种正视图。

图4是图3中A处的一种局部放大图。

图5本实用新型的具体实施例二的相变冷却系统用的高效换热器的一种局部结构示意图。

图中：

换热器芯体1；

上气室2，进气口2.1；

下水室3，出液口3.1；

冷却水道4；

散热风道5；

散热翅片组件6，风侧翅片6.1，翅片迎风部6.11，迎风通道6.12，端部进风口6.13，侧面进风口6.14，气流通道6.2，扰流片6.3，搅流通道6.4，扰流口6.5；

水侧翅片7。

具体实施方式

为使本实用新型技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本实用新型方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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实用新型中的具体含义。

具体实施例一：如图1 、图2、图3、图4所示，一种相变冷却系统用的高效换热器，包括换热器芯体1、位于换热器芯体顶部的上气室2、位于换热器芯体底部的下水室3、与上气室连通的进气口2.1及与下水室连通的出液口3.1及若干连通上气室与下水室的冷却水道4。各冷却水道并排设置，且各冷却水道位于上气室与下水气室之间。本实施例中，冷却水道竖直分布。换热器芯体的一侧为迎风侧，相对的另一侧为背风侧。任意相邻的两个冷却水道之间的空间形成散热风道5。散热风道的一端口朝向迎风侧，散热风道的另一端口朝向背风侧。散热风道内设有散热翅片组件6。散热翅片组件包括若干自上而下依次分布的风侧翅片6.1，以将散热风道分隔成若干自上而下依次分布的气流通道6.2。本实施例中，风侧翅片水平分布。气流通道的一端口朝向迎风侧，气流通道的另一端口朝向背风侧。

风侧翅片的上下表面上均设有若干沿气流通道内的气流流动方向依次分布的扰流片6.3。扰流片通过连接片与风侧翅片连接为一体。扰流片与风侧翅片之间具有间隙，且该间隙形成搅流通道6.4。搅流通道的一端口朝向迎风侧，搅流通道的另一端口朝向背风侧。扰流片与搅流通道一一对应。由迎风侧进入气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流。

本实施例的相变冷却系统用的高效换热器的具体工作如下，气态冷媒通过进气口进入上气室，接着进入各冷却水道内，这过程中，风扇产生的气流吹向换热器芯体的迎风侧，然后通过散热风道由背风侧流出，从而带走热量，使气态冷媒在散热通道内冷凝成液态冷媒，液态冷媒聚集到下水室并由出液口流出。由于气流通道内的扰流片与搅流通道的设置，使得由迎风侧进入气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流，从而极大的提高气流的换热性能，提高相变冷却系统用的高效换热器的冷凝效果，加快气态冷媒冷凝成液态；另一方面，扰流片与连接片的设置还可以提高流道换热面积，以提高散热效果，加快气态冷媒冷凝成液态。

进一步的，如图1所示，进气口2.1的开口面积为出液口3.1的开口面积的4-5倍。如此，可以满足气态冷媒通过进气口的顺利流入，减小局部口径变化造成的阻力损失。

进一步的，如图2所示，冷却水道内设有水侧翅片7，水侧翅片呈锯齿状。如此，能够提升冷却水道的换热性能，加快气态冷媒冷凝成液态，提高冷凝效果。

进一步的，如图3、图4所示，扰流片6.3沿气流通道内的气流流动方向倾斜布置，且搅流通道6.4的横截面积沿气流通道内的气流流动方向逐渐减小。本实施例中，扰流片的倾斜角度为5-15度。如此，有利于加快气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流，从而进一步的提高气流的换热性能。

进一步的，如图3、图4所示，同一风侧翅片6.1中，风侧翅片的上表面上的扰流片与风侧翅片的下表面上的扰流片错开分布，风侧翅片上与扰流片对应的部位设有扰流口6.5，扰流口连通相邻分布的两个气流通道6.2。通过横截面积沿气流通道内的气流流动方向逐渐减小的搅流通道，虽然可以有利于改变气流的流态（由层流逐渐发展为紊流），来实现提高换热性能；但同时也提高气流通道的流阻，降低了气流的流速，带来了不利于散热的因素；为此，本方案进行了改进，将风侧翅片的上表面上的扰流片与风侧翅片的下表面上的扰流片错开分布，并通过扰流口连通相邻分布的两个气流通道，如此一方面可以降低搅流通道的流阻，从而降低气流通道的流阻，有利于提高气流的流速，以提高散热效果；更重要的是，进入搅流通道的气流中的一部分的气体将通过该搅流通道保留在原气流通道内流动，另一部分的气体将通过扰流口进入相邻的气流通道内，以使相邻分布的两个气流通道内的气流交错混合，从而有利于使气流通道内的气流的流动状态迅速的由层流逐渐发展为紊流，提高气流通道内的气流发展为紊流的效果和效率，即其既可以降低气流通道内的流阻，提高气流的流速，以提高散热效果；又可以提高气流通道内的气流发展为紊流的效果和效率。

具体实施例二，本实施例的其余结构参照具体实施例一，其不同之处在于：

如图5所示，各散热翅片组件的风侧翅片6.1上朝向迎风侧的一侧往散热风道的外侧延伸，并在散热风道的外侧形成翅片迎风部6.11。同一散热翅片组件中，任意相邻的两个翅片迎风部之间形成迎风通道6.12。迎风通道与对应的气流通道连通。迎风通道具有端部进风口6.13与侧面进风口6.14，端部进风口朝向迎风侧，侧面进风口位于端部进风口与散热风道之间。本实施例中，迎风通道长度为相邻两个冷却水道之间的间距的2-5倍。

现有技术中的冷却换热器，在风扇工作中产生的气流吹向换热器芯体的迎风侧的过程中，气流受到冷却水道（冷却水道壳体）的风阻很大，导致气流损耗很大，从而极大的影响了进入散热风道内的气流的流速和流量；为了解决这一问题，本方案对风侧翅片进行了改进，在风扇工作中产生的气流吹向换热器芯体的迎风侧的过程中，正对气流通道的这部分气流将通过端部进风口进入迎风通道，然后流入气流通道内，这过程中，在附壁效应的作用下，会带动周边的气流进入迎风通道内，从而使正对冷却水道（冷却水道壳体）的这部分气流中的很大一部分在流入到相邻两个翅片迎风部之间的空间内后，将通过侧面进风口被带入到进入迎风通道内，然后一同流入气流通道内；从而使风扇工作中吹向换热器芯体的迎风侧的气流，尽可能的进入到气流通道内，有效降低这一过程中的气流损耗，从而进一步的提高散热效率。

具体实施例三，本实施例的其余结构参照具体实施例一或具体实施例二，其不同之处在于：

气流通道在沿气流流通方向上依次包括导风段、发展段、成型段及保持段，导风段的气流流阻小于发展段的气流流阻，成型段的气流流阻小于发展段的气流流阻，保持段的气流流阻小于成型段的气流流阻。导风段的长度为气流通道的长度1/8-1/6，发展段的长度为气流通道的长度1/6-1/5，保持段的长度为气流通道的长度1/6-1/4。由于导风段的气流流阻小于发展段的气流流阻，如此，有利于气流进入气流通道，并使气流的流态在发展段内尽快发展为紊流，然后，减小成型段内的气流流阻，以使紊流态的气流一方面能够迅速流动，另一方面，能够进一步提高紊流效果；最后，进一步减小保持段的气流流阻，可以使紊流态的气流快速的在保持段内流动，从而提高紊流态的气流的流速，以进一步的提高散热效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种相变冷却系统用的高效换热器，包括换热器芯体、位于换热器芯体顶部的上气室、位于换热器芯体底部的下水室及若干连通上气室与下水室的冷却水道，换热器芯体的一侧为迎风侧，相对的另一侧为背风侧，任意相邻的两个冷却水道之间的空间形成散热风道，散热风道内设有散热翅片组件，其特征是，所述散热翅片组件包括若干自上而下依次分布的风侧翅片，以将散热风道分隔成若干自上而下依次分布的气流通道，所述风侧翅片的上下表面上均设有若干沿气流通道内的气流流动方向依次分布的扰流片，扰流片与风侧翅片之间具有间隙，且该间隙形成搅流通道，搅流通道的一端口朝向迎风侧，搅流通道的另一端口朝向背风侧，由迎风侧进入气流通道内的气流的流动状态，在扰流片与搅流通道的作用下由层流逐渐发展为紊流。

2.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，所述扰流片沿气流通道内的气流流动方向倾斜布置，且搅流通道的横截面积沿气流通道内的气流流动方向逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，同一风侧翅片中，风侧翅片的上表面上的扰流片与风侧翅片的下表面上的扰流片错开分布，所述风侧翅片上与扰流片对应的部位设有扰流口，扰流口连通相邻分布的两个气流通道。

4.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，所述扰流片沿气流通道内的气流流动方向倾斜布置。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，扰流片的倾斜角度为5-15度。

6.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，各散热翅片组件的风侧翅片上朝向迎风侧的一侧往散热风道的外侧延伸，并在散热风道的外侧形成翅片迎风部，任意相邻的两个翅片迎风部之间形成迎风通道，迎风通道与对应的气流通道连通，迎风通道具有端部进风口与侧面进风口，端部进风口朝向迎风侧，侧面进风口位于端部进风口与散热风道之间。

7.根据权利要求6所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，所述迎风通道长度为相邻两个冷却水道之间的间距的2-5倍。

8.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，所述气流通道在沿气流流通方向上依次包括导风段、发展段、成型段及保持段，导风段的气流流阻小于发展段的气流流阻，成型段的气流流阻小于发展段的气流流阻，保持段的气流流阻小于成型段的气流流阻。

9.根据权利要求8所述的一种相变冷却系统用的高效换热器，其特征是，所述导风段的长度为气流通道的长度1/8-1/6，发展段的长度为气流通道的长度1/6-1/5，保持段的长度为气流通道的长度1/6-1/4。

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