一种泵驱动两相流体热传输系统的制作方法_2

文档序号:10461249阅读:来源:国知局
2-蒸发器100的毛细 芯,103-蒸发器100的气体通道,104-蒸发器100的壳体。
[00411 200-组合式蒸发器,201-蒸发器200的液体通道,202-蒸发器200的毛细芯,203-蒸 发器200的气体通道,204-蒸发器200的壳体;205-蒸发器200的供液管,206-蒸发器200的出 液管,207-蒸发器200的出气管。
[0042] 1-液体栗,2-供液干路,3-液体汇总管,4-气体汇总管,5-气液混合器,6-回汽干 路,7-冷凝器,8-储液器,9-回液干路。
[0043] 31~38-蒸发支路,311-蒸发支路31的供液支路,312-蒸发支路31的回液支路, 313-蒸发支路31的气体支路,321-蒸发支路32的供液支路,322-蒸发支路32的回液支路, 323-蒸发支路32的气体支路。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。本实施例在以本实用新型技 术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保 护范围不限于下述的实施例。
[0045] 单个蒸发器实施例:图1为本实用新型中单个蒸发器实施例的纵剖面图,图2为本 实用新型中单个蒸发器实施例的横剖面图。如图1和图2所示,蒸发器100包括液体通道101、 毛细芯102、气体通道103以及壳体104。毛细芯102将蒸发器100的液体通道101和气体通道 103相互隔离。毛细芯102为多孔烧结结构,其孔径为单一孔径形式或多种孔径复合形式中 的任意一种,有效毛细孔径< 2微米,其材质为低导热率固体材料,为不锈钢、镍、聚四氟乙 烯以及陶瓷中的任意一种。与壳体104相连的毛细芯部分对毛细芯102起支撑作用。壳体104 米用尚导热材料。
[0046] 液体通道101的入口与该蒸发器100所在蒸发支路的供液支路相连通;液体通道 101的出口与该蒸发器100所在蒸发支路的回液支路相连通;蒸发器100上部的壳体上设有 气体出口,该出口连通气体通道103以及该蒸发器所在蒸发支路的气体支路。
[0047] 组合式蒸发器实施例:图3为本实用新型中组合式蒸发器实施例的结构示意图;图 4为图3的A-A剖面图;图5为图3的B-B剖面图;图6为图3的C-C剖面图。组合式蒸发器200包 括:三条由液体通道201、毛细芯202和气体通道203所组成的流体通道,壳体204,供液管 205,出液管206以及出气管207。每个流体通道中的毛细芯202将该流体通道中的液体通道 201和气体通道203相互隔离。毛细芯202为多孔烧结结构,其孔径为单一孔径形式或多种孔 径复合形式中的任意一种,最大有效毛细孔径<2微米,其材质为低导热率固体材料,为不 锈钢、镍、聚四氟乙烯以及陶瓷中的任意一种。壳体204采用高导热材料。流体通道的外围结 构为在组合式蒸发器200的壳体204内加工槽道而成。供液管205、出液管206以及出气管207 在壳体204内的部分为在壳体204上加工槽道而成。供液管205的出口与该组合式蒸发器中 的各个流体通道中的液体通道201的入口相连;出液管206的入口与该组合式蒸发器中的各 个流体通道中的液体通道201的出口相连;出气管207的入口与该组合式蒸发器中的各个流 体通道中的气体通道203相连。
[0048] 各流体通道为同程布置,以消除各流体通道中液体管路沿程阻力的差异,从而保 证各流体通道中液体通道侧的毛细芯具有压力相近的液态工质供应。供液管205的入口与 该组合式蒸发器所在蒸发支路的供液支路相连通;出液管206的出口与该组合式蒸发器所 在蒸发支路的回液支路相连通;出气管207的出口与该组合式蒸发器所在蒸发支路的气体 支路相连通。
[0049] 图7为本实用新型实施例一所述的一种栗驱动两相流体热传输系统示意图,其具 有:液体栗1、供液干路2、第一蒸发支路31、第二蒸发支路32、液体汇总管3、气体汇总管4、气 液混合器5、回汽干路6、冷凝器7、储液器8以及回液干路9。
[0050] 其中,第一蒸发支路31包括供液支路311、第一蒸发器100、回液支路312以及气体 支路313。供液支路311、第一蒸发器100的液体通道101以及回液支路312相连通;气体支路 313与第一蒸发器100的气体通道103相连通。第二蒸发支路32包括供液支路321、第二蒸发 器100、回液支路322以及气体支路323。其中供液支路321、第二蒸发器100的液体通道101以 及回液支路322相连通,气体支路323与第二蒸发器100的气体通道103相连通。
[0051] 液体栗1、供液干路2、并联后的第一蒸发支路31和第二蒸发支路32依次连接。第一 蒸发支路31的回液支路312与第二蒸发支路32的回液支路322并联后与液体汇总管3相连。 第一蒸发支路31的气体支路313与第二蒸发支路32的气体支路323并联后与气体汇总管4相 连。液体汇总管3和气体汇总管4均与气液混合器5相连。气液混合器5、回汽干路6、冷凝器7 以及回液干路9依次连接。如此循环构成回路。储液器8安装于液体栗1进口前的液体管路 上。其中,蒸发器100的结构同图1和图2所示的单个蒸发器实施例的结构。
[0052]本实用新型实施例一所述的一种栗驱动两相流体热传输系统的工作原理:液体 栗1驱动单相液态工质沿供液干路2流动,分别由第一蒸发支路31中的供液支路311和第二 蒸发支路32中的供液支路321进入第一、第二蒸发器100。第一蒸发器100中液体通道101内 的液态工质吸收热源热量而部分汽化,毛细芯102将相变产生的气体与剩余液体进行分离。 分离后的气体经气体通道103进入第一蒸发支路31中的气体支路313,而剩余的液态工质流 入回液支路312。第二蒸发器100的工作原理与第一蒸发器100的工作原理相同。第二蒸发支 路32中相变后的气态工质进入气体支路323,而剩余的液态工质流入回液支路322。两蒸发 支路中的气态工质,沿气体汇总管4进入气液混合器5。液态工质沿液体汇总管3进入气液混 合器5。气液两相工质在气液混合器5内混合。混合后的工质在压差作用下呈柱塞流由回汽 干路6进入冷凝器7。该压差为蒸发器中工质与冷凝器中工质由温度差所形成的饱和压力的 差值。混合后的工质在冷凝器7内充分放热冷凝后,变为单相液态工质,由回液干路9回到液 体栗1。如此循环,热量便由热源传输到了环境。储液器8向系统初始充注工质并补充系统可 能因长期运行或故障而少量泄漏的工质。
[0053]系统自动按需分配冷量的原理:在蒸发器100吸收热源热量过程中,部分工质从液 体通道101渗透过毛细芯102,在气体通道103侧的毛细芯表面发生汽化,形成汽液固三相交 界面,并在此处产生毛细力。汽化的工质由气体通道103进入气体支路,并沿气体支路流至 气液混合器5。发生汽化的工质量为:
[0055] 式(1)中:m为发生汽化的工质量,Q为热源热负荷,y为工质的汽化潜热。发生汽化 的工质从液体通道101渗透过毛细芯102的压力Pi与其工质量m有关,
[0056] Pi=fi(m) (2)
[0057]汽化后的气态工质流经气体支路时的阻力P2与其工质量m有关,即
[0058]P2 =f2(m) (3)
[0059]汽液固三相交界面处毛细力计算公式为:
[00611式(4)中:Pc为毛细力,0为液体的表面张力,r为曲率半径。工质确定,温度确定的 情况下,表面张力为定值,因此,毛细力仅与曲率半径相关。曲率半径的取值范围为(rs,+ 其中,rs为毛细孔径。毛细力总具有维持弯月面状态的趋势。在毛细力消失之前,其总具 有维持汽化界面处压力平衡的能力,因此:
[0062]pc =p1+p2 =f1(m)+f2(m) =f3(m) (5)
[0063]毛细力可以提供工质从液体通道101渗透过毛细芯102的压力PjP克服气态工质 流经气体支路时的阻力P2,其大小可根据上述两项阻力之和自动调整。并且各蒸发器中的 毛细力大小与该蒸发支路中工质的汽化量相对应,因此各蒸发支路形成的不同毛细力能够
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