一种回路热管用冷凝器的类螺旋形流道结构的制作方法

本发明涉及一种冷凝器，具体涉及一种回路热管用冷凝器的类螺旋形流道结构。

背景技术：

节能技术作为推动经济可持续发展的关键因素受到诸多关注，高效传热是节约能源的重要途径。回路热管作为一种被动式的高效传热装置，以其远距离、大热量的传输能力得到越来越广泛的应用。其主要的工作过程如下：储液器中的液态工质被毛细结构产生的毛细力抽吸到蒸发器内的毛细芯外表面，液态工质吸收由热源传递给蒸发器的热量而汽化后流经气体管线进入冷凝器；气态工质在冷凝器中液化并进一步过冷后流经液体管线而回到储液器，以此形成循环来完成热量从热源到冷源的传递。

冷凝器是回路热管不可或缺的重要组成部分，其主要作用是使流过其中的气相工质冷凝液化成液态工质。常用冷凝器主要的流道结构有蛇形管结构，平行通道结构等，尚存在温度均匀性较差，流动阻力大等缺陷。

随着回路热管换热技术日趋成熟，对冷凝器的要求也越来越高，除了换热效率高、体积小、重量轻等要求以外，温度均匀性已经成为很多设计制造者需要考虑的技术要求。良好的温度均匀性能减少冷凝器内部工质物性的突变，使其流动稳定而减少波动；冷凝器整体因温度差异而产生的形变小，其与冷源的耦合效率高，换热效率高。

冷凝器工作时必须与冷源耦合。冷凝器的壳体会因温度升高而产生膨胀，若其各部位温度差异过大会造成膨胀形变的不均匀，可能会造成冷凝器失效；当冷凝器与固体冷源进行耦合时，各部位较大的温度差异造成大的膨胀形变差异也会使耦合间隙变大，造成耦合效率低，传热热阻大和换热效率低，甚至造成冷源和冷凝器的工作失效。

在上述背景下，本发明能解决回路热管用冷凝工作过程中温度不均匀的问题。

技术实现要素：

本发明目的在于解决回路热管用冷凝器工作过程中温度不均匀的问题。主要发明内容为冷凝器流道的类螺旋形结构：即流道从冷凝器边缘入口处在与冷凝器上下底面平行的平面中以类似于螺旋形状绕行到冷凝器的中间部位，再以此时的流道终点为新起点，从其中间部位在之前绕行的流道间隙中以类螺旋形状绕行出冷凝器。先后绕行的流道在冷凝器中间部位连接相通，即冷凝器内部只有一条流道。从侧视角度来看，先绕行进入冷凝器的流道和后绕行出的流道相互交替出现；从俯视图角度看，流道整体呈现类似螺旋形状。

本发明优点在于能使不同温度的流体在冷凝器内部进行逆流换热，冷凝器各部位温度因此更均匀，各处因温差而引起的形变小，与冷源耦合效率高。

附图说明

图1为回路热管冷凝器的类螺旋流道结构示意图。其中1为冷凝器壳体，2为流道。冷凝器的内部流体为回路热管的工质，流体会通过设计的类螺旋形流道：即流道从冷凝器壳体边缘入口处在与冷凝器上下底面平行的平面中以类似于螺旋形状绕行到冷凝器的中间部位，再以此时的流道终点为新起点，从其中间部位在之前绕行的流道间隙中以类螺旋形状绕行出冷凝器。先后绕行的流道在冷凝器中间部位连接相通，即冷凝器内部只有一条流道。从侧视角度来看，先绕行进入冷凝器的流道和后绕行出的流道相互交替出现，相邻的两条流道内部工质的局部流动方向相反；从俯视图角度看，流道整体呈现类似螺旋形状。流道内只有一种工质，不同温度的同种工质能在冷凝器内部进行逆流换热，冷凝器稳定工作时能达到良好的温度均匀性。

具体实施方式

以紫铜作为上下壳体；

以圆形为流道断面形状，圆形直径为2mm；

以长方体作为冷凝器的整体形状，尺寸为60×60×6mm；

除最中间部位以外，相邻流道之间的壁厚定为1mm。最中间一段流道中流体与冷凝器入口或出口流向相同，其与两侧流道之间的壁厚为3mm。冷凝器侧壁厚为3mm，在壳体边角处离侧面3mm、底面2mm处开始用铣床刻出流道，单个壳体上流道形状为半圆；流道绕行约四圈至壳体中间部位，再从中间部位在先刻出的流道间隙中刻出流道至冷凝器出口；后刻流道与先刻流道绕行方向相反；流道拐弯处内外圈均是1/4圆弧，圆半径分别为1mm和3mm；在两壳体上分别刻出以上下壳体合紧时的接触面为对称面的类螺旋形流道；

将流道和壳体表面用超声波清洗机清洗，烘干得到洁净的表面；

将上下壳体合紧使半圆通道形成完整圆形流道，在上下两壳体的接触面间之间填充银焊料，采用真空银钎焊方式焊接。将上下两壳体对准后夹紧，加热升温至焊料溶化，冷却后两壳体紧密连接形成冷凝器整体，内部为类螺旋形流道。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种回路热管用冷凝器的类螺旋形流道结构。涉及的冷凝器壳体由高热导率材料制成，内部有类螺旋形流道，流道从冷凝器边缘入口处在与冷凝器上下底面平行的平面中以类似于螺旋形状绕行到冷凝器的中间部位，再以此时的流道终点为新起点，从其中间部位在之前绕行的流道间隙中以类螺旋形状绕行出冷凝器。从侧视角度来看，先绕行进入冷凝器的流道和后绕行出的流道相互交替出现，不同温度的流体能在冷凝器内部进行逆流换热；从俯视图角度看，流道整体呈现类似螺旋形状。该流道布置形式能使冷凝器稳定工作时温度均匀性良好，结构简单紧凑，成本低，具有良好的应用前景。

技术研发人员：吴亦农;刘成;李南茜;谢荣建
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：2018.11.21
技术公布日：2019.02.26