CN219223450U - 一种基于螺旋管散热的储热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于螺旋管散热的储热结构，属于飞行器装备热控系统技术领域，解决了现有储热结构，管路与相变材料的接触不充分导致换热效率低的问题。本实用新型包括包括：储能器外壳、散热管路和相变材料；所述散热管路用于流通液冷工质；所述相变材料用于与所述液冷工质进行热交换；所述散热管路包括：第一直管段、第二直管段、第一螺旋管、第二螺旋管、第一弧形管和第二弧形管。本实用新型利用直径不等双螺旋管的实现了流通工质与相变材料的均匀换热。

Description

一种基于螺旋管散热的储热结构

技术领域

本实用新型涉及飞行器装备热控系统技术领域，尤其涉及一种基于螺旋管散热的储热结构。

背景技术

近年来，各类飞行器不断向着高功率、远视距的方向发展，设备功能越来越复杂，发热功率成倍增加，同时，飞行器也在向小型化、轻量化方向不断发展，在这两个技术背景下，飞行器的热流密度急剧增加，如何在有限的空间内实现更有效的热控已成为制约飞行器技术发展的关键。

由于难以实现与外界的热交换，飞行器的热控目前主要聚焦于被动热控技术，但随着各类飞行器不断向超声速、高超声速的方向发展，其面临的热环境越来越严苛，目前主要通过在电子元器件近端布置相变材料来进行散热，然而由于相变材料焓值和体积重量的限制，目前越来越难以满足热控需求。

因此，为了满足长时间、超高热流密度电子元器件的散热，需要提供一种新的储热结构，满足有限空间内的循环散热，提高换热效率。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种基于螺旋管散热的储热结构，用以解决现有储热结构，管路与相变材料的接触不充分导致换热效率低的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于螺旋管散热的储热结构，包括：储能器外壳、散热管路和相变材料；所述散热管路用于流通液冷工质；所述相变材料用于与所述液冷工质进行热交换；所述散热管路包括：第一直管段、第二直管段、第一螺旋管、第二螺旋管、第一弧形管和第二弧形管。

进一步地，所述第一直管段一端伸出储能器外壳作为储能器入口，另一端与第一螺旋管的上端连接。

进一步地，所述第二螺旋管的上端连接第一弧形管，且通过第一弧形管与第二直管段连接。

进一步地，所述第二直管段一端伸出储能器外壳作为储能器出口，另一端与第一弧形管连接。

进一步地，所述第一螺旋管下端和第二螺旋管的下端通过第二弧形管连接。

进一步地，所述第一螺旋管的直径大于所述第二螺旋管的直径。

进一步地，所述第二螺旋管和第一螺旋管的螺距相等。

进一步地，所述第二螺旋管的直径为所述第一螺旋管的直径的三分之一。

进一步地，所述储能器入口能够通过连接管路与主动热控系统的电磁泵连接；所述电磁泵用于实现液冷工质的流动。

进一步地，所述储能器出口用于输出降温后的液冷工质。所述储能器出口通过连接管路与近端散热冷板的工质入口连接。

本实用新型技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本实用新型中，设置了双螺旋形的散热管路，液冷工质流动时，减少了液体金属流动时的流阻，使得本实用新型的基于螺旋管散热的储热结构具有更好的工作性能，同时降低了对电磁驱动泵的功率要求，节约了能源。

2.本实用新型的本实用新型的基于螺旋管散热的储热结构，通过在储能器内部设置双螺旋形管路，能够与相变材料进行充分的热交换，充分利用了有限空间内的热沉，在有限空间内极大地提升了储热能力。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型的基于螺旋管散热的储热结构在热控系统中的使用状态原理图；

图2为本实用新型基于螺旋管散热的储热结构的结构示意图一；

图3为本实用新型基于螺旋管散热的储热结构的结构示意图二；

图4为图3中的储能结构的俯视图；

图5为图3中的储能结构的螺线形金属管路。

附图标记：

1-近端散热冷板；2-电磁驱动泵；3-储热结构；4-连接管路；5-电子元器件；301-储能器外壳；302-第一直管段；303-第二直管段；304-第一螺旋段；305-第二螺旋段；306-第一弧形管；307-第二弧形管。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型的一个具体实施例，公开了一种基于螺旋管散热的储热结构，如图2-图4所示，所述储热结构3包括：储能器外壳301、散热管路和相变材料；所述储能器外壳301内部填充相变材料；所述储能器外壳301内部设置有散热管路和相变材料。使用时，所述散热管路的两端分别与电磁驱动泵2和近端散热冷板1连通；储热结构3用来存储导出的热量，通过在其内部布置散热管路，液冷工质在散热管路中流通用以换热；储热结构3的内部空腔装填有相变材料，用以储存导出的热量。

本实用新型的一种具体实施方式中，如图2、图3所示，储能器外壳301为矩形。储热结构3内部设置双螺旋形的散热管路，且在储能器外壳301内部填充相变材料；实施时，吸热后的液冷工质在双螺旋形的散热管路内流通，与散热管路外侧的相变材料进行热交换，相变材料发生相变吸热，实现对热能的储存。

如图4、图5所示，本实用新型的双螺旋形的散热管路包括：第一直管段302、第二直管段303、第一螺旋管304、第二螺旋管305、第一弧形管306和第二弧形管307。

具体地，所述第一直管段302和第二直管段303均穿过储能器外壳301，且第一直管段302和第二直管段303伸出储能器外壳301的部分分别作为储能器入口和储能器出口，用于引入和引出液冷工质。

进一步地，所述第一螺旋管304的直径大于所述第二螺旋管305的直径。

具体地，第一螺旋管304的上端与第一直管段302连接，第一螺旋管304的下端与第二螺旋管305通过第二弧形管307连接。第二直管段303和第二螺旋管305之间通过所述第一弧形管306连接。

实施时，液冷工质由第一直管段302处进入储热结构3，首先经由第一直管段302流入第一螺旋管304中，液冷工质在第一螺旋管304中多次盘旋流动，直至流动到第一螺旋管304的底部；随后，液冷工质在第一螺旋管304的底部经由第二弧形管307流入第二螺旋管305；液冷工质在第二螺旋管305中盘旋上升，最后依次流经第一弧形管306和第二直管段303从第二直管段303流出。

液冷工质在双螺旋形的散热管路中流动时，与储热结构3内部的相变材料进行热交换，相变材料储存热量同时液冷工质的温度降低，低温液冷工质能够再次流入近端散热冷板1，对电子元器件5进行循环散热。

优选地，如图4所示，第一弧形管306和第二弧形管307均为半圆弧形的金属管。

进一步地，如图4所示，第一直管段302伸出储能器外壳301的部分作为储能器入口，能够接入热控系统进而引入液冷工质。第二直管段303伸出储能器外壳301的部分作为储能器出口，用于导出冷却后的工质，进而冷却后的工质能够实现对热源的循环散热。

如图5所示，第一弧形管306的高度与第二直管段303的高度齐平，且第一弧形管306连接在第二螺旋管305的上端和第二直管段303之间。第一螺旋管304的下端与第二弧形管307的一端连接，第二弧形管307的另一端连接第二螺旋管305的下端。

进一步地，如图5所示，所述第二螺旋管305和第一螺旋管304的螺距相等。

进一步地，如图5所示，所述第二螺旋管305的直径为所述第一螺旋管304的直径的三分之一。本实用新型通过设置第一螺旋管304和第二螺旋管305的尺寸比例，使得散热管路在相变材料中的分布更加均衡，获得更好的储能效果。

实施时，储热结构3的尺寸及内部填充的相变材料量可根据空间尺寸要求及散热要求调整，满足极限储热量≥发热量即可。电磁驱动泵2的设计使用需要能克服液冷工质工质在流道内的流阻，通常液冷工质压降不超过200kPa。

本实用新型的基于螺旋管散热的储热结构接入主动热控系统，能够用于储存发热电子元器件产生的热能，如图1所示；具体地，主动热控系统包括：近端散热冷板1、电磁驱动泵2、储热结构3和连接管路4；所述近端散热冷板1设置在需要散热的电子元器件5的下方；所述近端散热冷板1的内部设置流道；所述近端散热冷板1、电磁驱动泵2和储热结构3通过所述连接管路4依次连通，形成循环通路；所述循环通路中流通有液冷工质；所述电磁驱动泵2用于驱动所述液冷工质在所述循环通路中流动；所述储热结构3内存储有相变材料。

如图1所示：近端散热冷板1与发热的电子元器件5直接接触，负责将热量第一时间导出，同时，近端散热冷板1内布置有用于流通液冷工质的流道，液冷工质工质流经近端散热冷板1，将近端散热冷板1储存的热量迅速导出。工质流出近端散热冷板1后，经电磁驱动泵2进行加压以保证流体的正常流动，加压后液冷工质流经储热结构3，将热量储存在储热结构3中，液冷工质工质在储热结构3中散热后再次流回近端散热冷板1，实现循环散热。

值得注意的是：近端散热冷板1、电磁驱动泵2、连接管路4和电子元器件5均不属于本实用新型的储能器的结构。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于螺旋管散热的储热结构，其特征在于，包括：储能器外壳(301)、散热管路和相变材料；所述散热管路用于流通液冷工质；所述相变材料用于与所述液冷工质进行热交换；所述散热管路包括：第一直管段(302)、第二直管段(303)、第一螺旋管(304)、第二螺旋管(305)、第一弧形管(306)和第二弧形管(307)；

所述第一直管段(302)一端伸出储能器外壳(301)作为储能器入口，另一端与第一螺旋管(304)的上端连接；

所述第二螺旋管(305)的上端连接第一弧形管(306)，且通过第一弧形管(306)与第二直管段(303)连接；

所述第二直管段(303)一端伸出储能器外壳(301)作为储能器出口，另一端与第一弧形管(306)连接；

所述第一螺旋管(304)下端和第二螺旋管(305)下端通过第二弧形管(307)连接。

2.根据权利要求1所述的基于螺旋管散热的储热结构，其特征在于，所述第一螺旋管(304)的直径大于所述第二螺旋管(305)的直径。

3.根据权利要求2所述的基于螺旋管散热的储热结构，其特征在于，所述第二螺旋管(305)和第一螺旋管(304)的螺距相等。

4.根据权利要求3所述的基于螺旋管散热的储热结构，其特征在于，所述第二螺旋管(305)的直径为所述第一螺旋管(304)的直径的三分之一。

5.根据权利要求4所述的基于螺旋管散热的储热结构，其特征在于，所述储能器入口能够通过连接管路(4)与主动热控系统的电磁泵(2)连接；所述电磁泵(2)用于实现液冷工质的流动。

6.根据权利要求5所述的基于螺旋管散热的储热结构，其特征在于，所述储能器出口用于输出降温后的液冷工质。

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