一体化单面平相变抑制传热板式热交换器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热交换器，特别是涉及一种一体化单面平相变抑制传热板式热交换器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]相变抑制(PCI)传热技术，是一种通过控制密闭体系中传热介质微结构状态而实现高效传热的全新技术。在传热过程中，液态介质的沸腾(或气态介质的冷凝)被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性，实现一种目前尚未被世人所认知的全新的传热方式与机理。具有高传热速率和高热流密度，在实验室中测试的热流密度可高达600W/cm2。可广泛应用于航空航天、电力电子、通讯、计算机、高铁、电动汽车、太阳能和风电等行业。
[0003]目前，用于热交换器的复合铝板大多采用单管路系统，从一端进流体，流经板上的管路，从另一端流出，连接到流体的加热或冷却的循环系统中，通常充当冰箱的蒸发器吸热部件，存在主要问题是:由于受到铝材质导热系数(220W/mk)，且板的厚度的限制，导热热阻较大，且冷媒通道不能覆盖整个板的表面，因此导致热交换器复合板整个板面温度不均匀，局部有过热或过冷现象，不能充分发挥整个蒸发器的热交换面积，同时由于管路系统过长，冷媒在热交换板内管道中流动阻力很大，造成系统能效的降低。
[0004]相变抑制传热板是相变抑制传热技术的板式器件，由于导热速率快，均温性好，通常作为单独的散热板使用。
[0005]若能将相变抑制传热板与带管路系统的板式热交换器复合在一起，利用热超导板的导热速率快，均温性好的特点，仅需将部分冷媒流通管路设置在相变抑制传热板上，就能实现板式热交换器的均温和高效换热特性，这样可大大缩短冷媒通道的长度，减小流动阻力和能耗，以及冷媒的使用量，提高热交换器效率和能效比。
[0006]本发明的目的就是提供一种将相变抑制传热板与冷媒通道板式热交换器复合在一起的一种新型高效的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器及其制成方法。
【发明内容】
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种一体化单面平相变抑制传热板式热交换器及其制造方法，用于解决现有技术中由于受到铝材质导热系数及厚度的限制，导热热阻较大，且冷媒通道不能覆盖整个板的表面，因此导致热交换器复合板整个板面温度不均匀，局部有过热或过冷现象，不能充分发挥整个蒸发器的热交换面积，同时由于管路系统过长，流体在热交换板内管道中流动阻力很大，造成系统能效的降低的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种一体化单面平相变抑制传热板式热交换器，所述一体化单面平相变抑制传热板式热交换器包括复合板式结构的热交换板；
[0009]所述热交换板的一表面为平面;所述热交换板内形成有具有特定结构形状的冷媒通道及具有特定结构形状的热超导管路;所述热超导管路为封闭管路，所述热超导管路内填充有传热工质。
[0010]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述冷媒通道及所述热超导管路均通过吹胀工艺形成。
[0011]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述热交换板包括第一板材、第二板材及第三板材;所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置，所述第一板材及所述第三板材分别位于所述第二板材的两侧，并与所述第二板材通过棍压工艺复合在一起；
[0012]所述热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间，所述第一板材的外表面为平面，所述第二板材表面形成有与所述热超导管路相对应的第一凸起结构；
[0013]所述冷媒通道位于所述第二板材及所述第三板材之间，所述第三板材表面形成有与所述冷媒通道相对应的第二凸起结构。
[0014]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述热超导管路的截面尺寸小于所述冷媒通道的截面尺寸。
[0015]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述热超导管路的形状为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。
[0016]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述冷媒通道的形状为单路进单路回循环结构、单路进两路回循环结构、两路进单路回循环结构、两路进两路回循环结构、多路进多路回循环结构或并联式循环结构。
[0017]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述冷媒通道两端形成有开口，所述开口适于与外部冷媒系统相连通，以在所述冷媒通道内通入冷媒。
[0018]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述开口外设有冷媒通道接头，所述开口通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
[0019]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述冷媒通道接头为铜接头或铝接头。
[0020]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的一种优选方案，所述热交换板的材料为铜、铜合金、铝或铝合金或其中任一种以上的任意组合。
[0021]本发明还提供一种一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的制造方法，所述制造方法包括:
[0022]提供第一板材、第二板材及第三板材共三块板材，将所述第一板材及所述第三板材的单面打毛，将所述第二板材双面打毛；
[0023]采用石墨印刷法分别在所述第一板材的打毛面及所述第三板材的打毛面定义热超导管路的形状及冷媒通道的形状；
[0024]将所述第一板材及所述第三板材分别置于所述第二板材两侧，所述第一板材及所述第三板材的打毛面与所述第二板材贴合并对齐，沿边铆合；
[0025]将铆合在一起的所述三块板材加热至一定温度并维持一段时间后进行热乳加工以形成复合板材；
[0026]向所述第一板材与所述第二板材之间充入高压流体至所述第二板材膨胀，在所述第二板材表面形成第一凸起结构的同时，在所述第一板材与所述第二板材之间形成与所述第一凸起结构相对应的热超导管路；
[0027]向所述第二板材与所述第三板材之间充入高压流体至所述第三板材膨胀，在所述第三板材表面形成第二凸起结构的同时，在所述第二板材与所述第三板材之间形成与所述第二凸起结构相对应的冷媒通道；
[0028]向所述热超导管路内充入传热工质并密封所述热超导管路。
[0029]作为本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的制造方法的一种优选方案，向所述热超导管路内充入传热工质并密封所述热超导管路之后，还包括在所述冷媒通道焊接冷媒通道接头的步骤。
[0030]如上所述，本发明的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器及其制造方法，具有以下有益效果:在一体化单面平相变抑制传热板式热交换器的热交换板内将热超导管路及冷媒通道组合在一起，在热超导管路内充入传热工质，构成相变抑制传热器件，具有导热速率快、均温性好的特点；利用热超导板的导热速率快、均温性好的特点，提高了热交换板与空气的温差和有效传热面积，大大提高了热交换板的散热能力和热交换效率;使得一体化单面平相变抑制传热板式热交换器具有均温和高效换热的特性，大大缩短冷媒通道的长度，减小流动阻力和能耗，以及流体的使用量，提高热交换器的效率和能效比；所述热交换器结构紧凑、换热效率高、体积小、重量轻、性能可靠;采用乳制吹胀工艺，在一块板上实现了具有相互连通的热超导管路与冷媒通道的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器结构，具有低成本，易加工，高可靠性的特点。
【附图说明】
[0031]图1显示为本发明实施例一中提供的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器中热交换板的截面局部结构示意图。
[0032]图2显示为本发明实施例一中提供的一体化单面平相变抑制传热板式热交换器中具有相互连通的六边形蜂窝状热超导管路的第二板材的结构示意图。
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