一种新型转轮相变换热装置及工作方法
【专利摘要】本发明提供一种新型转轮相变换热装置，包括转轮相变换热器、取冷循环系统、蓄冷循环系统和清洁预蓄冷系统，所述转轮相变换热器包括转轮换热器主体，所述转轮换热器主体内填充有填充相变材料，所述固定前分区导流板和固定后分区导流板在转轮换热器主体两侧，所述固定前分区导流板和固定后分区导流板分成4个区域分别为清洁预蓄冷区、蓄冷区、取冷区和清洁区。本发明结构简单、集成度高，蓄冷与取冷双系统可同时运行，提高了散热的连续性与可持续性，为相变高效换热在高能设备散热系统与工业高效换热系统中的运用提供了运用基础。
【专利说明】
一种新型转轮相变换热装置及工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及设备散热与工业高效换热领域，特别是涉及一种新型转轮相变换热装置及工作方法。
【背景技术】
[0002]很多设备在工作中会使激光发射器等关键部件在短时间内聚集大量的热量，为保证设备正常工作，需要高效的换热设备对电子部件进行散热，因此就需要设计相应的换热器。由于考虑相变材料的可持续使用，传统相变换热系统中取冷与蓄冷过程使用独立的双系统，系统体积大，取冷与蓄冷间歇工作，不利于高热流电子部件的持续散热。为减少换热器体积，取冷与蓄冷共用换热通道成为研究的重点，不同工质的混合与残留同样制约了共用通道系统的发展。
【发明内容】
[0003]为了解决上述存在的问题，本发明提供一种新型转轮相变换热装置及工作方法，其结构简单、集成度高，蓄冷与取冷双系统可同时运行，提高了散热的连续性与可持续性，为相变高效换热在高能设备散热系统与工业高效换热系统中的运用提供了运用基础，为达此目的，本发明提供一种新型转轮相变换热装置，包括转轮相变换热器、取冷循环系统、蓄冷循环系统和清洁预蓄冷系统，所述转轮相变换热器包括转轮换热器主体，所述转轮换热器主体内填充有填充相变材料，所述固定前分区导流板和固定后分区导流板在转轮换热器主体两侧，所述固定前分区导流板和固定后分区导流板分成4个区域分别为清洁预蓄冷区、蓄冷区、取冷区和清洁区，所述取冷循环系统由固定前分区导流板和固定后分区导流板的取冷区、高热流密度散热设备、取冷工质栗与分离器组成，所述取冷工质栗通过管道与固定后分区导流板的取冷区、高热流密度散热设备与分离器相连，所述固定前分区导流板的取冷区通过管道与高热流密度散热设备相连，所述蓄冷循环系统由固定前分区导流板和固定后分区导流板的蓄冷区、冷源、回热器组成，所述固定前分区导流板的蓄冷区通过管道与冷源相连，所述固定后分区导流板的蓄冷区通过管道与回热器相连，所述清洁预蓄冷系统由固定前分区导流板和固定后分区导流板的清洁区及清洁预蓄冷区、清洁工质栗、分离器、回热器、以及清洁工质容器组成，所述清洁工质栗通过管道接固定前分区导流板的清洁区及清洁预蓄冷区和清洁工质容器，所述分离器、回热器、固定后分区导流板的清洁区及清洁预蓄冷区通过管道相连组成回路。
[0004]作为本发明一种改进，所述固定前分区导流板和固定后分区导流板均分成4个区域分别为清洁预蓄冷区、蓄冷区、取冷区和清洁区，本发明可根据实际需要进行分区，较为常见的分区方法是使用隔板均分成4个区域。
[0005]本发明提供一种新型转轮相变换热装置工作方法，具体步骤如下:
转轮换热器主体的转动使任一换热通道依次通过取冷区、清洁区、清洁预蓄冷区、蓄冷区； 首先，相变材料在取冷区中吸收取冷循环系统热工质热量，由固态融化为液态；
取冷循环系统中，取冷工质栗驱动取冷工质在高热流密度散热设备中吸热升温，在取冷区中吸收冷却的固态相变材料冷量进行降温，并在此进入散热设备；
其次，在清洁区中由清洁工质洗去转轮换热器主体中残留的取冷循环系统中的热工质;在清洁预蓄冷区中，转轮换热器主体被进一步清洗，并由冷却了的清洁工质进行第一次冷却；
清洁预蓄冷系统中，清洁工质栗驱动清洁工质进入清洁区，冲刷残留在换热器主体中的取冷工质，随后在分离器中分离出取冷工质，分离提纯后的清洁工质进入回热器中被冷源工质冷却，再进入清洁预蓄冷区，对换热器主体进行再次清洗并预冷相变材料，随后流入清洁工质栗；
最后，在蓄冷区中，相变材料被冷源工质冷却，由液态凝固为固态；
蓄冷系统中，冷源工质进入蓄冷区，降低相变材料的温度并使其由液态凝固为固态，然后在回热器中对第一次清洁并气液分离后的清洁工质进行冷却。
[0006]本发明提供了一种新型转轮相变换热装置及工作方法，转轮换热器主体同时作为取冷循环系统中的冷凝器，也作为蓄冷系统中的蒸发器，相变材料的冷凝与蒸发同时进行，由于取冷与蓄冷不同工质共用换热器相同的通道，增加了清洁预蓄冷系统，保证了各个循环的工质纯度，提高了整个高效换热系统的集成度，新型转轮相变换热系统更适应于瞬时高热流密度散热工况，满足高能设备散热与工业高效换热需求。
【附图说明】
[0007]图1为本发明转轮相变换热器结构图；
图2为本发明取冷系统示意图；
图3为本发明蓄冷系统示意图；
图4为本发明清洁预蓄冷系统示意图；
图5为本发明新型转轮相变换热系统示意图。
[0008]图示说明；
1、转轮相变换热器;2、取冷循环系统;3、蓄冷循环系统;4、清洁预蓄冷系统;5、转轮换热器主体；6、固定前分区导流板;7、固定后分区导流板;8、填充相变材料;9、清洁预蓄冷区；10、蓄冷区；11、取冷区；12、清洁区；13、高热流密度散热设备；14、取冷工质栗；15、冷源；16、清洁工质栗；17、分离器;18、回热器;19、清洁工质容器。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
本发明提供一种新型转轮相变换热装置及工作方法，其结构简单、集成度高，蓄冷与取冷双系统可同时运行，提高了散热的连续性与可持续性，为相变高效换热在高能设备散热系统与工业高效换热系统中的运用提供了运用基础。
[0010]如图1-5所示，本发明中所述的一种新型转轮相变换热系统，该换热系统以转轮相变换热器I为核心，与取冷循环系统2、蓄冷系统3以及清洁预蓄冷冷系统4相结合，共同构成高效换热转轮相变换热系统。其中，转轮相变换热器I由填充相变材料8的转轮换热器主体5、固定前分区导流板6与固定后分区导流板7构成，固定前分区导流板6和固定后分区导流板7具有清洁预蓄冷区9、蓄冷区10、取冷区11与清洁区12。
[0011 ]取冷循环系统2由转轮相变换热器I的取冷区11、高热流密度散热设备13、取冷工质栗14与分离器17组成；蓄冷系统3由转轮相变换热器I的蓄冷区10、冷源15、回热器18组成;清洁预蓄冷系统4由转轮相变换热器I的清洁区12、清洁预蓄冷区9、清洁工质栗16、分离器17、回热器18以及清洁工质容器19组成。
[0012]本发明专利的具体工作过程如下:
转轮换热器主体5的转动使任一换热通道依次通过取冷区11、清洁区12、清洁预蓄冷区
9、蓄冷区10 ；相变材料8在取冷区11中吸收取冷循环系统热工质热量，由固态融化为液态；在清洁区12中由清洁工质洗去转轮换热器主体5中残留的取冷循环系统2中的热工质;在清洁预蓄冷区9中，转轮换热器主体5被进一步清洗，并由冷却了的清洁工质进行第一次冷却；在蓄冷区10中，相变材料8被冷源工质冷却，由液态凝固为固态;转轮相变换热器I可根据不同的设计需求改变设计的分区体积与组合顺序；
取冷循环系统2中，取冷工质栗驱动取冷工质在高热流密度散热设备13中吸热升温，在取冷区11中吸收冷却的固态相变材料冷量进行降温，并在此进入散热设备13;
蓄冷系统3中，冷源工质进入蓄冷区10，降低相变材料的温度并使其由液态凝固为固态，然后在回热器18中对第一次清洁并气液分离后的清洁工质进行冷却；
清洁预蓄冷系统4中，清洁工质栗驱动清洁工质进入清洁区12，冲刷残留在换热器主体5中的取冷工质，随后在分离器17中分离出取冷工质，分离提纯后的清洁工质进入回热器18中被冷源工质冷却，再进入清洁预蓄冷区9，对换热器主体5进行再次清洗并预冷相变材料8，随后流入清洁工质栗；
转轮换热器主体5同时作为取冷循环系统2中的冷凝器，也作为蓄冷系统3中的蒸发器，相变材料8的冷凝与蒸发同时进行，由于取冷与蓄冷不同工质共用换热器相同的通道，增加了清洁预蓄冷系统4，保证了各个循环的工质纯度，提高了整个高效换热系统的集成度。
[0013]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
【主权项】
1.一种新型转轮相变换热装置，包括转轮相变换热器(I)、取冷循环系统(2)、蓄冷循环系统(3)和清洁预蓄冷系统(4)，其特征在于:所述转轮相变换热器(I)包括转轮换热器主体(5)，所述转轮换热器主体(5)内填充有填充相变材料(8)，所述固定前分区导流板(6)和固定后分区导流板(7)在转轮换热器主体(5)两侧，所述固定前分区导流板(6)和固定后分区导流板(7)分成4个区域分别为清洁预蓄冷区(9)、蓄冷区(10)、取冷区(11)和清洁区(12)，所述取冷循环系统(2)由固定前分区导流板(6)和固定后分区导流板(7)的取冷区(11)、高热流密度散热设备(13)、取冷工质栗(14)与分离器(17)组成，所述取冷工质栗(14)通过管道与固定后分区导流板(7)的取冷区(11)、高热流密度散热设备(13)与分离器(17)相连，所述固定前分区导流板(6)的取冷区(11)通过管道与高热流密度散热设备(13)相连，所述蓄冷循环系统(3)由固定前分区导流板(6)和固定后分区导流板(7)的蓄冷区(10)、冷源(15)、回热器(18)组成，所述固定前分区导流板(6)的蓄冷区(10)通过管道与冷源(15)相连，所述固定后分区导流板(7)的蓄冷区(10)通过管道与回热器(18)相连，所述清洁预蓄冷系统(4)由固定前分区导流板(6)和固定后分区导流板(7)的清洁区(12)及清洁预蓄冷区(9)、清洁工质栗(16)、分离器(17)、回热器(18)、以及清洁工质容器(19)组成，所述清洁工质栗(16)通过管道接固定前分区导流板(6)的清洁区(12)及清洁预蓄冷区(9)和清洁工质容器(19)，所述分离器(17)、回热器(18)、固定后分区导流板(7)的清洁区(12)及清洁预蓄冷区(9)通过管道相连组成回路。2.根据权利要求1所述的一种新型转轮相变换热装置，其特征在于:所述固定前分区导流板(6)和固定后分区导流板(7)均分成4个区域分别为清洁预蓄冷区(9)、蓄冷区(10)、取冷区(11)和清洁区(12)。3.一种新型转轮相变换热装置工作方法，具体步骤如下，其特征在于: 转轮换热器主体(5)的转动使任一换热通道依次通过取冷区(11)、清洁区(12)、清洁预蓄冷区(9)、蓄冷区(10); 首先，相变材料(8)在取冷区(11)中吸收取冷循环系统热工质热量，由固态融化为液态； 取冷循环系统(2)中，取冷工质栗驱动取冷工质在高热流密度散热设备(13)中吸热升温，在取冷区(11)中吸收冷却的固态相变材料冷量进行降温，并在此进入散热设备(13); 其次，在清洁区(12)中由清洁工质洗去转轮换热器主体(5)中残留的取冷循环系统(2)中的热工质;在清洁预蓄冷区(9)中，转轮换热器主体(5)被进一步清洗，并由冷却了的清洁工质进行第一次冷却； 清洁预蓄冷系统(4)中，清洁工质栗驱动清洁工质进入清洁区(12)，冲刷残留在换热器主体(5)中的取冷工质，随后在分离器(17)中分离出取冷工质，分离提纯后的清洁工质进入回热器(18)中被冷源工质冷却，再进入清洁预蓄冷区(9)，对换热器主体(5)进行再次清洗并预冷相变材料(8)，随后流入清洁工质栗； 最后，在蓄冷区(10)中，相变材料(8)被冷源工质冷却，由液态凝固为固态； 蓄冷系统(3)中，冷源工质进入蓄冷区(10)，降低相变材料的温度并使其由液态凝固为固态，然后在回热器(18)中对第一次清洁并气液分离后的清洁工质进行冷却。
【文档编号】F28D15/02GK106052439SQ201610579542
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610579542.8, CN 106052439 A, CN 106052439A, CN 201610579542, CN-A-106052439, CN106052439 A, CN106052439A, CN201610579542, CN201610579542.8
【发明人】徐雷, 陈健, 牟福元
【申请人】金陵科技学院