CN216205524U - 一种热交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热交换装置，包括内壳体、围设于内壳体外的外壳体、形成于内壳体内的热交换区域、吸热管路、开设于内壳体上的流体流出通口和流体流入通口，以及冷却介质流动装置、设于外壳体上和/或外壳体与内壳体间形成的安装区域的电路装置，其中吸热管路包括沿预设的排列方向呈一排或多排设置散热管和呈互为平行的凸设于散热管外表面上的平行翅片，每相邻的两个平行翅片形成有热交换通道，工作时冷却介质从热交换通道上沿预设冷却介质流动方向上的相对后侧进入、从热交换通道上沿预设的冷却介质流动方向上的相对前侧流出，散热管上的每单位长度上设置的平行翅片总面积与高度相同的呈螺旋设置的螺旋翅片总面积之比为大于1且小于等于4。

Description

一种热交换装置

技术领域

本实用新型属于换热技术系统，尤其是涉及一种热交换装置，该热交换装置用于对流经其内的温度相对较高的待放热流体进行吸热降温，以使该温度相对较高的待放热流体在流出该热交换装置时能转变为一个温度相对较低的已放热流体。

背景技术

通常因为使用需要，需要对一个温度相对较高的待放热流体(如气体、液体或气液混合体)进行降温处理，以使得降温后的流体得到应用(如直接变为成品或是作为另外的用途)。而该流体在降温过程中通常需要处在一个单独空间内处理。

为了满足上述流体的降温需求，通常采用降温装置(在本领域也可以称为热交换装置、冷却装置、吸热装置等)，该降温装置包括供流体在一个相对封闭的区域内流动的流体输送管，该流体输送管自身除承担输送流体的作用外，同时承担吸收流体中的热量的作用，然后再将吸收的热量通传递给冷却介质(如空气、水等)。

虽然通过增加流体输送管的长度能起到增加热交换面积的效果，但由于受到空间的限制，流体输送管的长度是有限的，摆在面前的问题是如何在流体输送管长度一定时，热交换面积除了所包括的流体输送管的外表面的面积外，是否还有其它解决方法能增加比流体输送管的外表面的面积还多的热交换面积。因此需要对现有的降温装置中的热交换面积进行进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种新的能增加热交换面积的结构的热交换装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本实用新型的热交换装置，包括：

内壳体；

外壳体，围设于所述内壳体外；

热交换区域，形成于所述内壳体内；

吸热管路，至少大部设于所述热交换区域内，用于供所述流体流动的同时吸收所述流体的热量；

流体流出通口，开设于所述内壳体上，供所述吸热管路内的所述流体流出至外部；

流体流入通口，开设于所述内壳体上，供外部的所述流体流入与所述吸热管路配合；

冷却介质流动装置，设于所述内壳体上，用于使呈流动状态的冷却介质在所述热交换区域内沿着预设的冷却介质流动方向流动，以在流经所述热交换区域内的所述吸热管路时吸收热量；

电路装置，设于所述外壳体上和/或所述外壳体与所述内壳体间形成的安装区域，与所述冷却介质流动装置电连接；

其中，所述吸热管路包括：

散热管，呈多弯折结构设置，数量为若干，沿预设的排列方向呈一排或多排设置；

平行翅片，数量若干，呈互为平行的凸设于所述散热管的外表面上；

其中，每相邻的两个所述平行翅片形成有热交换通道，工作时，所述冷却介质从所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对后侧进入、从所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对前侧流出；所述散热管上的每单位长度上设置的所述平行翅片的总面积与高度相同的呈螺旋设置的螺旋翅片的总面积之比为大于1且小于等于4。

可选的，每相邻的两个所述平行翅片的间距与所述平行翅片的高度成反比设置；

每相邻的两个所述平行翅片的间距的最小值不小于1毫米。

可选的，所述平行翅片的高度范围为不小于所述散热管的外径的四分之一且不大于所述散热管的外径。

可选的，同一排中每相邻的两根所述散热管沿所述预设的排列方向的间距最小值为所述平行翅片的高度的两倍；

同一排中每相邻的两根所述散热管沿所述预设的排列方向的间距的最大值为所述最小值与所述散热管的外径的一半之和。

可选的，每排所述散热管中任一相邻的两根沿所述预设的冷却介质流动方向呈前后交错设置；

每排所述散热管中任一相邻的两根沿所述预设的冷却介质流动方向前后交错设置的间距小于等于位于同一根所述散热管上相邻的两根散热直管上的相离一端的距离。

可选的，所述平行翅片呈环形设置于所述散热管上；

所述热交换通道呈环形围设于所述散热管上，工作时，所述冷却介质在所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对后侧分成两股分别沿着所述热交换通道的相对称的弧形两侧向所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对前侧流动。

可选的，所述冷却介质在所述热交换通道内的流动方向与所述预设的冷却介质流动方向大致平行。

可选的，所述预设的冷却介质流动方向整体为沿着所述热交换区域的高度方向自下向上设置；

所述预设的排列方向为沿着所述热交换区域的长度方向或宽度方向；

所述吸热管路，整体为沿着所述热交换区域的高度方向自上而下设置；

所述散热管，沿所述热交换区域的高度方向自上向下设置。

可选的，其特征在于，所述冷却介质流动装置包括：

抽吸风机，用于抽取呈气态的所述冷却介质的抽吸风机，与所述电路装置电连接；

出风通口，开设于所述内壳体上沿所述预设的冷却介质流动方向的相对前侧；

进风通口，开设于所述内壳体上沿所述预设的冷却介质流动方向的相对后侧；

其中，所述抽吸风机设于所述出风通口上。

可选的，所述冷却介质流动装置还包括：

喷淋管路，设于所述内壳体内，且对应于所述散热管上靠近所述流体流出通口的一段设置，用于向所述散热管喷洒呈液态的所述冷却介质，包括：

喷淋泵，提供使呈液态的所述冷却介质流动的动力；

喷淋管，输送具有由所述喷淋泵提供动力的呈液态的所述冷却介质；

喷淋阀，设于所述喷淋管上；

其中所述喷淋泵与所述电路装置电连接。

与现有技术相比，通过在所述散热管上设置结构呈互为平行的所述平行翅片，通过控制所述平行翅片的高度和间距来实现使所述平行翅片上的面积之和能超过其所对应的所述散热管的外表面面积，使成倍增加热交换面积成为可能。另外在增加所述平行翅片的同时，也成倍地增加了由所述平行翅片所形成的供冷却介质流动的热交换通道，为冷却效率实现增倍成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1提供了一种降温装置中的散热直管与连接箱装配完成时的结构示意图。

图2提供了图1中的连接箱的主视示意图。

图3提供了本实用新型一实施方式中的位于壳体内的散热管路位于正面的主视示意图。

图4提供了本实用新型一实施方式中的位于壳体内的散热管路位于一侧面的侧视示意图。

图5提供了本实用新型一实施方式中的位于壳体内的散热管路位于与图4中的侧面相对应的另一侧面的侧视示意图。

图6提供了本实用新型一实施方式中的一种管状连接件的结构示意图。

图7提供了本实用新型一实施方式中的另一种管状连接件的结构示意图。

图8提供了本实用新型一实施方式的整体结构的一侧的侧视示意图。

图9提供了本实用新型一实施方式的整体结构的另一侧的侧视示意图。

图10提供了本实用新型一实施方式的整体结构的俯视示意图。

图11提供了本实用新型一实施方式中的散热管路中的设有一种环形翅片的散热直管的主视示意图。

图12提供了图11的侧视示意图。

图13提供了本实用新型一实施方式中的散热管路中的设有另一种环形翅片的散热直管的侧视示意图。

图14提供了本实用新型一实施方式中的散热管路中的不同散热管上的设有环形翅片的散热直管之间以间距为零的方式布置的侧视示意图。

附图仅出于示意的目的，而不旨在按照比例绘制。在附图中，相同的参考符号被用于指示相同的元素。出于简明的目的，不是每一个组件在每张附图中均被标号。

具体实施方式

本文描述本公开的实施方案。然而，将理解，所公开的实施方案仅仅是示例并且其他实施方案可以采取各种形式和替代形式。图不一定按比例；一些特征可能经过夸示或缩减到最小以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节将不被理解为具限制性，而是仅仅理解为用于教导本领域技术人员不同地采用本发明的代表性基础。本领域技术人员将理解，参考图中的任一者而说明和描述的各种特征可以与在一个或多个其他图中说明的特征进行组合以产生未明确说明或描述的实施方案。所说明的特征的组合提供典型应用的代表性实施方案。然而，特定应用或实现方式可能需要对与本公开的教导一致的所述特征的各种组合和修改。

除了明确指示之外，在此描述中的指示尺寸或材料性质的所有数值量应理解为是通过词语“约”进行修饰以便描述本公开的最广范围。

详细参考发明人已知的本发明的组成、实施方案和方法。然而，应理解，所公开的实施方案仅仅示范了本实用新型，可以通过各种形式和替代形式体现本实用新型。因此，本文公开的具体细节不应理解为具限制性，而是仅仅理解为用于教导本领域技术人员不同地采用本实用新型的代表性基础。

本实用新型的降温装置的示例，包括工作壳体，所述工作壳体内形成一个热交换区域 120，所述工作壳体内的热交换区域120内安装有供温度相对较高的待放热流体流入的散热管路，另外所述工作壳体上还设有冷却介质流动装置，该冷却介质流动装置用于与所述散热管路上外表面进行热交换，即所述冷却介质流动装置通过控制呈流体形态的流经所述散热管路上外表面冷却介质的流速和流量，以达到吸收所述散热管路上外表面热量，从而使位于所述散热管路内的流体得以降温，所述的工作壳体上开设有供温度相对较高的待放热流体流入的流体流入通口111和供温度相对较低的已放热流体流出的流体流出通口112。相应地，为了与外部管路连接的方便，在流体流入通口111上设置了流体接入管113，在流体流出通口112上设置了流体接出管114。

为了提高热交换效率，可考虑将所述工作壳体设置为一个密闭结构，这样所述热交换区域120也是一个由所述工作壳体形成一个与外界隔绝的密闭区域。

散热管路由散热管210组成，由于受到所述工作壳体内的热交换区域的尺寸限制，散热管210通常不设置为一字型，而只能在所述工作壳体内的所述热交换区域120内呈多个弯折设置，即所述散热管210经多次弯折形成了类似折线的结构，此时所述散热管210包括多个呈直线段结构的直线部。

为了使上述流体在散热管210中能借助其自身重力流动，在一个示例中，所述散热管 210沿所述热交换区域120的高度方向呈由上至下的弯折设置，这样所述流体流入通口111 设于所述工作壳体的相对上部，所述的流体流出通口112设于所述工作壳体的相对下部。所述散热管210由上至下的设置方式可以实现不借助其它设备(如泵)来带动流体流动，简化了设备和运行该设备所需的能量。另外作为一个考虑方向是，可使流体流经所述散热管210时的速度不宜太快，如果太快，所述散热管210就缺少足够时间来吸收流体上的热量，从而可能导致流出流体流出通口112的流体的温度达不到所设定的温度的效果。

需要说明的是，也可根据需要在上述散热管210或与所述散热管210连通的其它管路上设置电动抽吸装置(如泵等)，以根据需要开启所述电动抽吸装置以控制所述散热管210 内的流体的流动速度和流量。

由于所述散热管210自身承担吸收流体中的热量的作用，所述散热管210需由导热性好的材料(如固态金属材料)制成，同时又由于要兼顾经济、生态等因素，因此通常选择不锈钢，当然具体可以根据需要设置成别的固态金属材料(如铁、铜)。此外，也可考虑在所述散热管210外设置(如电镀等方式)导热层。

所述散热管路的路径设计具体可根据需求而定。通常为了提高所述散热管路对在使用时流入于其内流体的降温效果，会通过增加路径的长度，而在所述工作壳体内的热交换区域内的尺寸限制的情况下，通常通过缩短所述散热管路中的呈多个弯折设置的所述散热管 210上的相邻的直线部的夹角的方式来腾出有限的空间以增加散热管210的总长度，从而达到增加所述散热管路的路径的长度的目的。

当进入本降温装置中的相对温度较高的流体的流量增大的情况下，由单根所述散热管 210组成的所述散热管路已不能满足降温需求，即相对温度较高的流体经本降温装置进行降温处理后流出的流体的温度不能达到预定的相对较低的温度。因此通常采用增加多根散热管210的方式，这样可以对进入本降温装置的相对温度较高的流体进行分流，即分流的流体各自流入一根与其一一对应的所述散热管210，被分流的流体运行于其所流入的一根所述散热管210，最后在本降温装置的流体流出通口112处与其它分流的流体汇合。

需要说明的是，当本降温装置采用多根所述散热管210的方式设置时，可能是考虑到安装方便，其通常采用排成一排或多排设置，所排列的方向可以根据需要设定，例如，所述排列的方向为沿所述热交换区域的长度方向或宽度方向排列呈一排或多排，所有所述散热管210的一端端口基本位于一个平面上、而所有所述散热管210的另一端端口基本位于另一个平面上。而且为了在有限的所述热交换区域120内设置更多的所述散热管210，相邻的两根所述散热管210所形成的流通空隙会在能满足所述冷却介质通过的条件下设置为较小的尺寸，以毫米级为好，具体为2毫米至10毫米内。优选地，可选择在4毫米至6毫米之间。

需要说明的是，上述通过控制流通空隙的大小，在于防止由于所述流通空隙过大导致有可能会使冷却介质(尤其为呈气态的冷却介质)的大部分在流动时避开所述散热管210 而是直接流向每相邻的两根所述散热管210所形成的所述流通空隙处，这样导致冷却介质未能与所述散热管210的外表面得到充分接触，从而使冷却介质吸热不充分。

为了解决上述可能存在的问题，在一个示例中，将每排中的所述散热管210采用交错设置(当然此时，相邻的两根所述散热管210之间仍需流出供所述呈流体状态的冷却介质流过的流通空隙)，所述交错的方向可根据需要设置，如设置为沿所述预设的冷却介质流动方向A呈前后交错设置。即每相邻的两根所述散热管210的一端的端口不位于一个平面上而是呈错开设置，且每根所述散热管210的横向两侧的延伸方向上的与其相邻的两根所述散热管210的一端的端口是基本位于在一个平面上的。由于通常所述散热管210是设置呈多个弯折的弯折状态，这样每根所述散热管210上的多个直线部中的任一个与相邻的一根所述散热管210上的多个直线部的对应一个也形成交错设置。这样的设置使所述冷却介质在流动时有机会与与所述散热管210上的更多的外表面接触，即冷却介质中的大部分会在流经所述散热管210的外表面后再通过所述流通空隙流出，而不是直接通过流通空隙流出，从而所述冷却介质吸收热量的效率得以提高。另外相较于原来的非交错的排列设置，可减少冷却介质的流动时遇到的阻力。

需要说明的是，所述预设的冷却介质流动方向A主要是指连接所述冷却介质进入所述热交换区域120的入口至流出所述热交换区域120的出口的线段所指向的方向。

相邻的呈交错设置的两根所述散热管210在交错方向上的间距控制在小于等于位于同一根所述散热管210上相邻的两个所述直线部上的相离一端的距离。这样的设置能实现达到交错的目的的同时，也尽可能的减小因交错所需增加的空间，可在不对现有的所述热交换区域120的大小做改动的情况下实现交错。

呈多个弯折设置的所述散热管210由于通常采用不锈钢制造，制造时不能通过挤塑的方式一体成型，而是通常由多根长度、外径、内径等尺寸大小相同的呈一字型的散热直管 211组成，而每相邻两根所述的散热直管211之间需要有一个呈中空结构的过渡连接件来密封连接。

需要说明的是，上述散热直管211作为呈多个弯折设置的所述散热管21中的直线部，即每个所述散热直管211，而过渡连接件作为连接所述散热管21上相邻的两个所述直线部上的相邻端。

需要说明的是，上述散热直管211是指在其轴向方向上整体呈直线的形式，即上述散热直管211也可以包括沿其轴向方向上呈波形等形状设置。

另外需要说明的是，任意相邻的两根所述散热直管211可以呈平行设置。如图3所示，当然也可以呈一个角度小于90度的夹角α设置，当然考虑为了减小相邻的两根所述散热直管211之间形成的区域，可考虑将相邻的两根所述散热直管211所形成的所述夹角α的范围进一步控制在大于等于20度至小于等于60度之间，具体地，如30度、40度、45度、 50度或55度等。在上述的相邻的两根所述散热直管211呈夹角的设置，在所述散热管210 在上向下弯折设置时更好地有利于所述散热管210内的流体借助自身重力自发地自上而下地流动。而在工作完成后，所述散热管210内不会驻留流体，所述流体最后都从所述流体流出通口112流出，这样就避免了后期的新流入至本降温装置中的流体就不存在与前期驻留在所述散热管210内的所述流体发生混合的情况的出现，而这对于所述流体为食品时尤为重要。

如图1和2所示，可能是从安装方便的角度来设计，通常的过渡连接件采用一个箱体结构的连接箱220’,所述连接箱220’的一侧上分别开设有流入连接孔221’和流出连接孔222’，这样安装时将相邻两根所述的散热直管211’位于同一方向的一端分别插入流入连接孔221’和流出连接孔222’，然后采用焊接等其它密封方式将该两根散热直管211’密封连接在所述连接箱220’上。但采用上述连接箱220’的连接结构，有可能存在部分流体在进入连接箱220’后未及时从连接孔222’流出，而是驻留在了连接箱220’内。而这些驻留在连接箱220’内的流体不仅使最后流出本降温装置的流体的流量受到损失，同时若对流体的品质要求较高，如食品，在本降温装置不工作时驻留在了连接箱220’内的剩余流体有更多的机会与空气中的微生物发生作用，使剩余流体发酵，影响了剩余流体的品质。更进一步地，在本降温装置重新工作时，上述变质的剩余流体与新流入所述连接箱220’的流体产生混合，影响着新流入的流体的品质。

此外上述连接箱220’由于其上要开设流入连接孔221’和流出连接孔222’，因此对连接箱220’的宽度要求是必然是大于所述散热直管211’的外径，这样当有多根设置所述散热直管211’时，由于受到工作壳体内的热交换区域120的水平方向的尺寸(如宽度、长度)的限制，可设置的所散热直管211’的数量除了与其外径有关外，更受到连接箱220’的宽度限制。由于连接箱220’的宽度必须大于所述散热直管211’的外径，导致热交换区域120内的基本同一高度上可设置的所述散热直管211’的数量缩减。这导致影响本散热箱的散热效果的可能。而本降温装置中的过渡连接件由于采用的是管状连接件220，这样通常该管状连接件220的外径和内径的大小可以和所述散热直管211’的外径和内径的大小相同，当然根据需要，所述管状连接件220的外径和/或内径的大小设置的比所述散热直管 211’的外径和/或内径更小。这样可以在热交换区域120的宽度或长度方向上布置数量更多的所述散热直管211’。

作为一个示例，所述散热管210中的连接每相邻两根所述的散热直管211的过渡连接件为一个管状连接件220。在所述散热管210沿所述热交换区域120的高度方向呈由上至下的弯折设置时，该管状连接件220上的两个管口一个位于相对上部、一个位于相对下部。由所述管状过渡件220的内壁围合而成的过渡通道呈自上向下的下降趋势，即所述过渡通道上自相对上部向相对下部的方向上相对靠前的任一横截面上的相对低侧所处位置的高度都低于或等于处于该横截面后的任一横截面上的相对低侧所处位置的高度。该管状连接件 220的一个相对上部的管口与位于上方的一根所述散热直管211上的一个与所述管状连接件 220相邻的管口密封连接(如通过焊接，法兰等形式)，该管状连接件220的一个相对下部的管口与位于下方的一根所述散热直管211上的一个与所述管状连接件220相邻的管口密封连接(如通过焊接，法兰等形式)。另外为了使流入所述散热管210中的流体在不借助外部动力源而只利用流体自身重力下最后都能从位于相对下端的流出端流出，还需满足以下条件：由所述散热直管的内壁围合而成的直通道，自相对上部向相对下部的方向上相对靠前的任一横截面上的相对低侧所处位置的高度都低于或等于处于该横截面后的任一横截面上的相对低侧所处位置的高度；与所述过渡通道进口处相通的所述直通道上任一横截面的相对低侧所处位置的高度都大于或等于该过渡通道上进口处的横截面的相对低侧所处位置的高度；与所述过渡通道出口处相通的所述直通道上任一横截面的相对低侧所处位置的高度都小于或等于该过渡通道上出口处的横截面的相对低侧所处位置的高度。

另外，为了在有限的热交换区域120内增加单根所述散热管210的总管长，呈多个弯折设置的所述散热管21中的相邻的所述直线部之间所形成的区域大小也越小越好，但为了满足冷却介质流通的要求，所述管状过渡件220上两端的间距不小于所述散热管210的外径，这也是由于上述间距若太小，不便于制造管状过渡件220。

另外，为了便于安装，在一个示例中，可考虑使所述散热直管211的外径和所述管状连接件220的外径相同。而外为了使流体在所述散热管210内流动时较平稳，可考虑使所述散热直管211的内截面(即所述直通道的横截面)和所述管状连接件220的内截面(即所述过渡通道的横截面)的形状、大小相一致。

所述管状连接件220可以有多种结构，如图6所示，作为一个示例，所述管状连接件220只包括一个弧形过渡分段221,安装时该弧形过渡分段221上的两个管口分别与一对所述散热直管211上的各一个与所述弧形过渡分段221相邻的管口密封连接。如图7所示，作为另一个示例，所述管状连接件220包括两个呈一字形的直形过渡分段222和一个弧形过渡分段221，该弧形过渡分段221上的两个管口分别与两个呈一字形的直形过渡分段222 上的与所述弧形过渡分段221相邻的管口密封连接，安装时将上述两个呈一字形的直形过渡分段222上的另外两个管口分别与一对所述散热直管211上的与两个所述直形过渡分段 222相邻的管口密封连接。作为又一个示例，包括一个呈一字形的所述直形过渡分段222和一个所述弧形过渡分段221，该直形过渡分段222上的一个管口与所述弧形过渡分段221上的一个管口密封连接，安装时该直形过渡分段222上的另一个管口与一对所述散热直管211 中的一根的一个管口连接、该弧形过渡分段221上的另一个管口与该对散热直管211中的另一根的一个管口连接。

为了便于所述管状连接件220的安装，在一个示例中，将该管状连接件220设置在所述热交换区域120的外侧。具体地，即在工作壳体上一对应侧开设若干直管安装通孔115，让所述散热管210上的每根所述散热直管211的两端伸出与其一一对应的一对直管安装通孔115，这样可通过焊接等固定方式将一所述管状连接件220的两端与所述散热直管211上的两端密封地连接在一起。当然，所述散热直管211上对应于所述直管安装通孔115的部位也要和所述工作壳体密封固定连接，以防止所述冷却介质从所述直管安装通孔115上流出，以影响散热效率。

由于本降温装置上可能还安装了电路装置，而为了使所述电路装置正常运行。所述工作壳体包括内壳体110和外壳体120，由所述内壳体110形成所述热交换区域120，这样电路装置中的部件可以在所述外壳体120上，也可以设置在由所述内壳体110和外壳体120所围成的一个安装区域内或者单独一个控制箱410内。

上述电路装置包括显示面板、操控按钮和控制电路板，控制电路板还与用于检测放热流体、流动的冷却介质的流速、温度、压力等性质的各类传感器通过有限网络和/或无线网络连接进行数据传输。为了便于操控，将所述电路装置上的显示类部件、操作类部件设置在所述外壳体120的外表面上，而将控制电路板安装在所述控制箱410内。当然为了安装方便，如图8所示，也可将变频器420、触摸屏430、按钮440等设置在所述控制箱410上。

另外，如图9所示，在所述外壳体120上一对应侧都设置了工作门121，该对应侧分别相邻于设置有所述管状连接件220的所述内壳体110上的一对应侧。此时还可以把上述的辅助排气口331、辅助排气管332设置在所述内壳体110上设置有所述管状连接件220的一对应侧上。这样便于对所述管状连接件220、辅助排气管332等进行检测、维修。

冷却介质流动装置所控制的呈流体状的冷却介质可以是气态，也可以是液态，或者既有气态又有液态。

当冷却介质为气态时(常用的如空气等)，可通过冷却介质流动装置中冷却风机来带动冷却介质流动，以使吸收了热量的呈气态的冷却介质通过冷却风机排出所述热交换区域 120，另外同时通过冷却风机让更多地位于所述热交换区域120外部的温度相对较低的呈气态的冷却介质进入所述热交换区域120内。

当冷却介质为液态时(常用的如水等)，可通过冷却介质流动装置中冷却泵来带动其流动，以使吸收了热量的呈液态的冷却介质通过冷却泵排出所述热交换区域120，另外同时通过冷却泵让更多地位于所述热交换区域120外部的温度相对较低的呈液态的冷却介质进入所述热交换区域120内。

需要说明的是，气态的冷却介质对制造所述散热管210的材料的防腐蚀性能的要求可能相对于采用液态的冷却介质时的所述散热管210所使用材料的防腐蚀性能要低一些。另外由于液态的冷却介质的质量要远大于气态的冷却介质，因此运行同样的距离，对气态的冷却介质所做的功要远小于对液态的冷却介质所做的功。而相同体积的液态的冷却介质相较于气态的冷却介质能吸收更多的热量。基于上述气态的冷却介质和液态的冷却介质的各自特点，可以根据需要，进行对冷却介质的选取。

作为一个示例，采用气态的冷却介质。由于所述流体流入通口111设于所述工作壳体的相对上部，所述流体流出通口112设于所述工作壳体的相对下部，为了控制冷却介质的流向与自流体流入通口111至流体流出通口112的方向互为相反，将供气态的冷却介质流入所述热交换区域120的进风通口设于所述工作壳体的相对下部，将供气态的冷却介质流出所述热交换区域120的出风通口设于所述工作壳体的相对上部，这样所述冷却介质的流向整体为沿着所述热交换区域120的高度方向自下向上设置。作为优选，所述出风通口，设于所述工作壳体的顶侧中心部；所述进风通口，开设于所述工作壳体的底侧中心部；所述出风通口的中心线和所述进风通口的中心线重合。这样的设计主要是可能考虑到缩短呈气态的冷却介质在所述热交换区域120内的行程，以达到其在所述热交换区域120内的停留时间，因为呈气态的所述冷却介质在所述热交换区域120内由于不断吸收热量、温度得到不断提高，如果呈气态的所述冷却介质如果逗留时间过长的话，其所具有的温度可能会超过所述散热管210外表面的温度，造成所述散热管210反过来吸收呈气态的所述冷却介质的情况。虽然，也可以通过提高所述冷却介质流动装置中的冷却风机的功率来提升该冷却介质在所述热交换区域120内的流速，从而达到减少该冷却介质在所述热交换区域120 内的停留时间，但这样会消耗更多的能源。

如图3至5和10所示，所述冷却介质流动装置中的冷却风机设于所述工作壳体的顶部，所述冷却风机是一个用于启到到抽吸冷却介质作用的抽吸风机310，在所述热交换区域120 的底部设有供呈气态的冷却介质进入的冷却介质入口351，在所述热交换区域120的顶部设有供呈气态的冷却介质流出的冷却介质出口352。在运行时，由于气态的冷却介质吸收了热量导致温度升高，此时其密度相对于未吸收热量的气态的冷却介质轻，该吸收热量的气态的冷却介质就自然向上流动，这样可有效降低抽吸风机310为吸收冷却介质向上运动所消耗的能量。

需要说明的是，上述冷却介质的流向的设置的缘由为，冷却介质先与温度相对较低的已放热流体进行热交换有利于已放热流体的进一步放热降温，在冷却介质流动过程中，虽然冷却介质由于吸热，其温度会升高，但是冷却介质流经的所述散热管路内的流体温度亦处于不断升高的趋势，即冷却介质的温度始终低于其所流经的所述散热管路的外表面的温度，这样保证冷却介质在所述热交换区域120内流动的过程中，基本始终是在吸收热量的过程中，从而使冷却介质的冷却效果的实现得以保证。而如果冷却介质的流向与自流体流入通口111至流体流出通口112的方向相同的话，有可能出现位于热交换区域120内的所述吸收了热量的冷却介质的温度高于与其接触的所述散热管路上的部位的外表面的温度的情况，这样所述散热管路上该部位的外表面上热量就不能传递到与其接触的所述冷却介质上，相反还可能吸收与其接触的所述冷却介质自带的一部分热量，达不到散热的效果，从而使位于流体流出通口112处的冷却介质的温度高于位于所述散热管路内流动于该流体流出通口112处的流体的温度，即冷却介质在热交换区域120内流动的全过程中并不是一直起到冷却作用、而是有可能起到相反的作用，从而可能实现不了预设的冷却效果。

为了增强对所述热交换区域120内的所述呈气态的冷却介质的气压、温度等性质的调节，如图3至5所示，在一个示例中，在所述内壳体110上开设了辅助排气口331，为便于排放和/或与外部管路连接，相应地在所述辅助排气口331上设置了辅助排气管332。另外为了进一步增强对所述呈气态的冷却介质的调节，所述辅助排气口331的数量设置若干，且呈间隔均匀分布。另外为了使从所述辅助排气口331排出的呈气态的冷却介质在排出前能在与所述散热管进行热交换后再排出，该辅助排气口331的设置在所述冷却介质流动方向A的相对后侧。

为了增强对所述热交换区域120内的所述呈气态的冷却介质的排出效率，如图3至5 所示，在一个示例中，在所述冷却风机310的入口设置了一个呈倒锥形的吸风罩340。

如图3至5所示，在一个示例中，在当所述工作壳体内的热交换区域120内设置多根用于起到分流作用的呈多次弯折设置的所述散热管210时，每相邻的两根所述散热管210在所述热交换区域120的高度方向呈上下错开的交错设置。这样即形成两排所述散热管210, 即位置相对较高的一排所述散热管210和位置相对交低的一排所述散热管210，且沿排列方向以一根为位置相对较高或相对较低的所述散热管210后，紧跟着是一根为位置相对较低或相对较高的所述散热管210，这样依次交替排列。这样流动的冷却介质在流动时会先流经所述散热管210的直线部然后再从所述流体空隙中流出，这样避免冷却介质在未流经所述散热管210的情况下而直接流出所述流体空隙，从而使所述冷却介质的冷却作用没有得到应用的发挥。

采用所述散热管210与流动的所述冷却介质进行热交换的方式，虽然可以通过增加所述散热管210的长度来增加热交换面积，但是由于受所述热交换区域120的空间的限制，所述散热管210的总长度毕竟有限。为了能增加热交换面积，通常的方式是在所述散热管 210上增加翅片的方式。通常，可能是处于便于制造的目的，翅片为螺旋形固定地绕设在所述散热管210的周向外表面上。这样的螺旋形的翅片的设置一方面可能存在阻碍所述冷却介质沿流动方向正常流动，从而所述散热管210上的位于所述螺旋形的翅片背侧的部分的外表面由于没有或只要较少的不够充分的冷却介质经过，导致位于所述螺旋形的翅片背侧的部分的外表面上的热量不能有效被流动的所述冷却介质带走，影响了散热效率；另一方面，由于螺旋形的翅片的螺距由于受到工艺的限制不能设置的很小，即通常螺距都设置在厘米级以上，这样在螺距一定的情况下，要增加单位长度内的翅片面积就只能通过增长翅片的高度，而翅片的高度因为由于也受到工艺的限制不能设置的很大，否则翅片固定在所述散热管210的牢固度就会受到影响，而且由于在工作时不断受到流动的冷却介质的正面的冲击，这样对所述螺旋形的翅片固定于所述散热管210上的牢固度就提出了更高的要求。另外由于受到所述热交换区域120的空间的限制，也决定着所述螺旋形的翅片的高度不能太高，因此通常翅片的高度控制在不大于所述散热管210的外径为好。

为了解决上述可能存在的问题，如图11至13所示，在一个示例中，采用在所述散热管210上的外表面上设置若干环形翅片510，且环形翅片510之间彼此平行设置，而所述环形翅片510的设置方向基本与所述冷却介质沿所述热交换区域120内的流动方向大致相同，这样相邻的两个所述环形翅片510所形成的热交换通道530的设置方向也就与所述冷却介质沿所述热交换区域120内的流动方向也大致相同，从而可减缓阻力，有利于呈流体的所述冷却介质的流动。另外，有相邻两个所述环形翅片510所形成的热交换通道530呈环形结构围绕在所述散热管210外表面上，这样所述冷却介质流动时可以沿着该环形的热交换通道530完整的流经所述散热管210的周向外表面，以使所述散热管210的外表面的每个部分与流动的所述冷却介质进行接触成为了可能。

上述环形翅片510只是平行翅片的一种形式，只要满足凸设于所述散热管的外表面上的翅片互为平行这个条件，其它形状的平行翅片(如扇形、弧形等)也可以，可根据需要(如热交换表面积等)来选择。这样每相邻的两个所述平行翅片形成的热交换通道530，在工作时，所述冷却介质就可以从所述热交换通道530上沿所述预设的冷却介质流动方向A 上的相对后侧进入、从所述热交换通道530上沿所述预设的冷却介质流动方向A上的相对前侧流出。

另外，需要说明的是，所述环形翅片510可以是指，如图12所示的一个呈环形的一体式结构的翅片，也可以是指如图13所示由数量若干间隔均匀的扇形翅片环绕在所述散热直管211上而形成的，组成一个该所述环形翅片510的所有扇形翅片基本位于同一平面。

另外，需要说明的是，由于在所述散热管210上设置了所述平行翅片，且所述平行翅片间所形成了供所述冷却介质流过的所述热交换通道530，这样上述提到的流通空隙的功能可以就由所述热交换通道530来替代，这样同一排中每相邻的两根所述散热管沿所述预设的排列方向的间距最小值为所述平行翅片的高度的两倍，即这些设有所述平行翅片的所述散热管在排成一排时，如图14所示，其间距可以为零。当然也可以考虑流出适当的空隙，但需要控制该空隙的宽度，使其小于所述散热管的外径的一半(即同一排中每相邻的两根所述散热管沿所述预设的排列方向的间距的最大值为所述平行翅片的高度的两倍与所述散热管的外径的一半之和)，因为太大的话，容易发生冷却介质不经过所述热交换通道530而直接通过该空隙流出，导致影响热效率。

上述相邻一对所述环形翅片510形成的所述热交换通道530呈环形围设于所述散热管 210上，工作时，所述冷却介质在呈环形的所述热交换通道530上沿所述预设的冷却介质流动方向A上的相对后侧分成两股分别沿着所述热交换通道530的相对称的弧形两侧向所述热交换通道530上沿所述预设的冷却介质流动方向A上的相对前侧流动。这样使冷却介质 (尤其是呈气态的冷却介质)在流动时可以同时流经所述散热管210的横向两侧，即基本能实现所述散热管的外表面中的绝大部分都能有所述冷却介质流过与其进行热交换。

为了减少对流动的所述冷却介质的阻力，所述冷却通道设置方向与预设的所述冷却介质的流动方向平行。这样有利于流动的所述冷却介质在吸收了所述散热管210上热量后，能及时得到排出，放置因其逗留在所述热交换区域120时间过久，反而由于吸收了过多的热量时其温度高出所述散热管210外表面上的温度，导致热传递的方向倒转过来。

需要说明的是，所述平行翅片的高度除了根据所需的总热交换面积的大小有关外。另外，该高度也和所述平行翅片分布在所述散热管210上的分布密度成反比，即所述平行翅片的高度与每相邻的两个所述平行翅片的间距成反比设置。

具体地，以所述环形翅片510为例，相邻的两个所述环形翅片510之间的间距可以控制在毫米级，可选地有8毫米、5毫米、3毫米、2毫米，甚至可以是1毫米，而环形翅片510可采用焊接(如激光焊接)等固定方式固定于所述散热管210上的外表面上。相比于上述螺旋形的翅片,在翅片高度不变的情况下，一个螺距内的所述环形翅片510的总面积可以是成倍于该螺旋形的翅片的总面积，这样热交换面积得到成倍的增长成为了可能。

在翅片高度相同的情况且长度为1个螺距时围绕在所述散热管210上的螺旋形翅片面积S1和环形翅片510的面积S2的计算如下所示：

由于通常所述散热管210为圆柱形，因此呈螺旋形围绕在所述散热管210上的翅片的面积S1的计算公式为：

S1＝n×L×H，n为螺旋线的圈数，L为单圈螺旋线的长度，H为翅片的高度；

L＝sqrt((πD)^2₊P^2)，D为所绕设的所述散热管210的外直径，P为螺距；

由上述可知1个螺距的螺旋形翅片的面积为：

S1＝1×sqrt((πD)^2₊P^2)×H＝sqrt((πD)^2₊P^2)×H；

S2＝πR^2×([P÷(δ₊s)]+1)×H，R为所绕设的所述散热管210的外半径，P为螺距，δ为翅片厚度，s为相邻两个翅片的间距；

假设P为20mm，δ为1mm，s为5mm，且P＝D，此时一个P内可设置3至4片环形翅片 510(这里设为4片)，即此时一个P内S2的值为:4HπR^2＝HπD^2，而S1＝HD(sqrt(π^2 ₊1))≈HπD，可见环形翅片510设置后大大增加了热交换面积。这样可以实现S1与S2的比值在大于1且小于等于4。从而实现可在不增加额外安装空间的情况下，成倍的提高热交换面积。

另外，在已知上述的D和P时，可以算出外径为D、高度为P的圆柱形的外表面积：

S3＝π×D×P；

比较S1和S3，两者的大小基本在一个等级内，当P≤H时，S3要小于S1，即此时螺旋翅片的一个散热表面的面积就要大于承载该螺旋翅片的圆柱形的所述散热管210外表面积，况且所述螺旋翅片上这样面积相同的所述散热表面有两个。

而由于翅片的高度不能设置的太大，不仅浪费，而且对翅片与所述散热管的连接牢固度提出了更高的要求，基于上述原因，所述翅片的高度范围为不小于所述散热管的外径的四分之一且不大于所述散热管的外径。

在运行时，通常只需使用气态的冷却介质就能达到降温的目的，即气态的冷却介质在所述热交换区域120内沿着所述放热流体流动的相反方向。在上述中所述放热流体是从相对上部的所述流体流入通口111流入、从相对下部的所述流体流出通口112流出，则气态的冷却介质在从相对下部进入所述热交换区域120后从相对上部流出。但有时可能受到环境因素(如作为气态冷却介质的空气的温度)、工作需求(如流入所述流体流入通口111的流体的温度、预设的流体出口温度)等的影响，可能出现现实中流出所述流体流出通口112的流体的温度仍高于预设的流体出口温度。

为了解决上述可能存在的有关流出所述流体流出通口112的流体的温度仍高于预设的温度的问题，如图4、5和8所示，在一个示例中，在所述热交换区域120内靠近所述流体流出通口112处设置了喷淋装置，该喷淋装置可用于吸热效率比空气等气态冷却介质更好的液态冷却介质(如水)，该喷淋装置包括喷淋管361和设在喷淋管361上的多个雾化喷头362，由高压雾化泵363提供使呈液态的所述冷却介质流动的动力，而高压雾化泵363的开闭和功率调节可由所述电路装置调控，该雾化喷头362设于所述散热管210的下方、且所述雾化喷头362上的喷射口对准所述散热管210。这样所述散热管210上靠近所述流体流出通口112处的部位通过喷射吸热效率更高的液态冷却介质以达到使被喷射到的所述散热管 210中的流体迅速降温、最终达到预设的流体出口温度。

需要说明的是，上述高压雾化泵363只是冷却泵中的一种，根据需要本领域技术人员可根据需要设置为其它类型的泵。将所述雾化喷头362设置在所述散热管210的下方，可对即将流出的放热的流体进行最后的降温，这样以便有效控制流体的流出温度。另外所述雾化喷头362的设置位置使得喷出的呈液态的所述冷却介质只需要对所述散热管210中位于最下面的一层所述散热直管211进行冷却，而不是对整个所述散热管210进行喷洒，不仅节省了喷洒所需的电功耗，同时也有利于节约对呈液态的所述冷却介质的消耗量。另外，由于是雾化喷洒，对于降低呈液态的所述冷却介质的消耗量也起到了积极作用。

另外，为了便于对上述由所述雾化喷头362喷出的呈液态的所述冷却介质在与所述散热管路吸热后能较好的收集，如图5所示，在一个示例中，在所述喷淋管361的下方设置了液态冷却介质收集箱364。这样不仅起到所述的收集便利的作用，还可以为循环利用呈液态的所述冷却介质提供了基础。

另外，如图4所示，在一个示例中，所述喷淋管361的长度与所述热交换区域120的一个尺寸(如长度、宽度或高度)基本相同，另外也可考虑将所述喷淋管361的长度方向设置成与所述散热管210的排列方向一致，这样每根所述喷淋管361上的雾化喷头362的设置数量可与所述散热管210数量相同、且一一对应的设置与其对应的一根所述散热管210 的正下方。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他单元或步骤；词语“一”或“一个”并不排除多个。在权利要求书中，使用诸如“第一”“第二”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素具有较另外一个权利要求元素的优先级、次序或者动作执行的时间顺序，而仅仅出于将一个权利要求的元素与另一个权利要求元素相区别的目的。尽管在互不相同的从属权利要求中分别记载了某些特定技术特征，但这并不意味着这些特定技术特征不能被组合利用。本发明的各个方面可单独、组合或者以未在前述实施例中具体讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前文所描述或附图中所示的组件的细节和排列。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的多个方面与其他实施例中描述的多个方面组合。多个模块或单元中所记载的步骤、功能或特征，可以由一个模块或一个单元执行或满足。本文所公开的方法的步骤不限于以任何特定的顺序执行，以其他的顺序执行部分或者全部的步骤时可能的。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对权利要求范围的限制。

尽管已经通过附图和实施例的方式描述的本发明，但这样的描述和说明应当被认为是说明性或示例性而非限制性的。本领域的普通技术人员应当意识到,在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下,各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种热交换装置，其特征是，所述热交换装置包括：

内壳体；

外壳体，围设于所述内壳体外；

热交换区域，形成于所述内壳体内；

吸热管路，至少大部设于所述热交换区域内，用于供流体流动的同时吸收所述流体的热量；

流体流出通口，开设于所述内壳体上，供所述吸热管路内的所述流体流出至外部；

流体流入通口，开设于所述内壳体上，供外部的所述流体流入与所述吸热管路配合；

冷却介质流动装置，设于所述内壳体上，用于使呈流动状态的冷却介质在所述热交换区域内沿着预设的冷却介质流动方向流动，以在流经所述热交换区域内的所述吸热管路时吸收热量；

电路装置，设于所述外壳体上和/或所述外壳体与所述内壳体间形成的安装区域，与所述冷却介质流动装置电连接；

其中，所述吸热管路包括：

散热管，呈多弯折结构设置，数量为若干，沿预设的排列方向呈一排或多排设置；

平行翅片，数量若干，呈互为平行的凸设于所述散热管的外表面上；

其中，每相邻的两个所述平行翅片形成有热交换通道，工作时，所述冷却介质从所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对后侧进入、从所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对前侧流出；所述散热管上的每单位长度上设置的所述平行翅片的总面积与高度相同的呈螺旋设置的螺旋翅片的总面积之比为大于1且小于等于4。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：

每相邻的两个所述平行翅片的间距与所述平行翅片的高度成反比设置；

每相邻的两个所述平行翅片的间距的最小值不小于1毫米。

3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：

所述平行翅片的高度范围为不小于所述散热管的外径的四分之一且不大于所述散热管的外径。

4.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：

同一排中每相邻的两根所述散热管沿所述预设的排列方向的间距最小值为所述平行翅片的高度的两倍；

同一排中每相邻的两根所述散热管沿所述预设的排列方向的间距的最大值为所述最小值与所述散热管的外径的一半之和。

5.根据权利要求1至4任一所述的热交换装置，其特征在于：

每排所述散热管中任一相邻的两根沿所述预设的冷却介质流动方向呈前后交错设置；

每排所述散热管中任一相邻的两根沿所述预设的冷却介质流动方向前后交错设置的间距小于等于位于同一根所述散热管上相邻的两根散热直管上的相离一端的距离。

6.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：

所述平行翅片呈环形设置于所述散热管上；

所述热交换通道呈环形围设于所述散热管上，工作时，所述冷却介质在所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对后侧分成两股分别沿着所述热交换通道的相对称的弧形两侧向所述热交换通道上沿所述预设的冷却介质流动方向上的相对前侧流动。

7.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：

所述冷却介质在所述热交换通道内的流动方向与所述预设的冷却介质流动方向大致平行。

8.根据权利要求6至7任一所述的热交换装置，其特征在于：

所述预设的冷却介质流动方向整体为沿着所述热交换区域的高度方向自下向上设置；

所述预设的排列方向为沿着所述热交换区域的长度方向或宽度方向；

所述吸热管路，整体为沿着所述热交换区域的高度方向自上而下设置；

所述散热管，沿所述热交换区域的高度方向自上向下设置。

9.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述冷却介质流动装置包括：

抽吸风机，用于抽取呈气态的所述冷却介质的抽吸风机，与所述电路装置电连接；

出风通口，开设于所述内壳体上沿所述预设的冷却介质流动方向的相对前侧；

进风通口，开设于所述内壳体上沿所述预设的冷却介质流动方向的相对后侧；

其中，所述抽吸风机设于所述出风通口上。

10.根据权利要求9所述的热交换装置，其特征在于，所述冷却介质流动装置还包括：

喷淋管路，设于所述内壳体内，且对应于所述散热管上靠近所述流体流出通口的一段设置，用于向所述散热管喷洒呈液态的所述冷却介质，包括：

喷淋泵，提供使呈液态的所述冷却介质流动的动力；

喷淋管，输送具有由所述喷淋泵提供动力的呈液态的所述冷却介质；

喷淋阀，设于所述喷淋管上；

其中所述喷淋泵与所述电路装置电连接。

Images