[发明专利]抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业余热回收和电子芯片冷却等热交换领域，尤其涉及一种抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置。

背景技术

热交换现象广泛存在于工业和工程领域，并且与人类生产生活息息相关。热交换的基本要求是将热量快速高效地从一个物体转移到另一个物体，例如工厂的余热回收是将烟气或者乏汽的热量转移给工质进行再利用，电子器件的散热是将电子器件产生的热量迅速转移到散热器进而释放到空气中。

在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热称为余热。余热资源普遍存在，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可回收利用的部分约为余热总资源的60％，因此余热利用在节约能源中占有重要地位。通过热交换器将余热收集起来是余热再利用的重要环节。

功耗问题已经成为制约电子器件发展的重要因素。例如计算机处理器、大功率LED灯等。随着制造工艺的不断升级，电子器件体积越来越小，单位体积的发热量越来越大，巨大的发热量无法得到有效转移，严重限制了其性能发展。高效散热设备的开发始终是需要持续研究的问题。

提高换热效率对于降低能源消耗和促进工业发展都具有很重要的意义。在常规材料导热性能达到极限时，为达到高效快速换热目的，热管技术在各个领域得到广泛应用。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成，内部被抽成负压状态，充入适当的液体。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)。其工作原理是：当热量自高温热源传入热管时，处于热管加热段内的工质吸热汽化变成蒸汽，蒸汽瞬间流向热管另一端，到达另一端时遇冷放出潜热后凝结成液体，冷凝液体沿吸液芯回流到加热段，循环相变而实现热量传递。在热管导热过程中，工质的循环相变换热是热管高效传热的重要支撑。热管的到导热能力超过任何已知金属的导热能力。将多根热管组合排列在换热器内形成热管换热器，冷热流体均在热管外部横向流过，通过热管轴向传输热量。当加热段在下，冷却段在上，热管呈竖直放置时，工作液体的回流靠重力足可满足，无须毛细结构的吸液芯，这种不具有多孔体管芯的热管被称为热虹吸管。热虹吸管结构简单，工程上广泛应用。针对计算机处理器等体积小发热量大的电子器件，热管一端与之紧密接触，快速将热量传导至另一端，然后通过与之相连接的翅片进行散热。

然而，对于传统的相变取热器而言，传统取热器-管路-散热器系统工作时受重力影响较大，无法实现多角度、多方位启动。常规热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善。受传热机理限制，热管只能实现热量从一端到另一端的传导，无法实现多热源耦合传热，在过载情况下也无法达到平稳换热效果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置，以克服传统热管受重力影响较大的缺点，提高传热效果。

(二)技术方案

本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置包括：取热部件，其内部形成工质容纳腔，其外部形成至少一个与热源贴合的取热面；以及螺旋盘管，设置于取热部件的径向外围，沿其轴向延伸呈螺旋状，其两端分别通过连通管连接至取热部件内部的工质容纳腔，构成工质的密闭循环通路。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，对于螺旋盘管，其最窄处的螺旋直径D满足：D≥2d，其中，d为取热部件在螺旋盘管内径向延伸的长度。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，对于螺旋盘管，其为以下形状其中之一：其轴向两端的直径和中间的直径相同；其轴向一端的直径大于另一端的直径；或其轴向两端的直径大于中间的直径。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，取热部件位于螺旋盘管轴向的中间位置或者一端。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，取热部件位于螺旋盘管(20)轴向的中间位置

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管的整段或某一段的外侧面具有散热翅片。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管的材料为以下材料其中的一种或多种组成的合金：不锈钢、金、银、铝、钛、镍和铜。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管的材料为铜或不锈钢。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，螺旋盘管和连通管为一整段中空管或焊接在一起的三段中空管。

优选地，本发明抗重力型螺旋盘管式非相变取热装置中，连通管呈“L”形或直线形。