一体化相变抑制传热换热板结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于传热技术领域，特别是涉及一种一体化相变抑制传热换热板结构及其制造方法。
【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，且冷媒管路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管路的长度，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管路板式热交换器复合在一起的一种新型高效的一体化相变抑制传热换热板及其制造方法。
【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相变抑制传热换热板结构及其制造方法，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相变抑制传热换热板结构，所述一体化相变抑制传热换热板结构包括相变抑制传热板及冷媒热交换板；
[0009]所述相变抑制传热板的表面均为平面;所述相变抑制传热板内部形成有具有特定形状、相互连通的热超导管路，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]所述冷媒热交换板内形成有具有特定形状、相互连通的冷媒通道。
[0011]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述热超导管路及所述冷媒通道均通过吹胀工艺形成。
[0012]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述相变抑制传热板包括第一板材、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；
[0013]所述第三板材包括凸起区域，所述凸起区域的表面为平面；
[0014]所述热超导管路位于所述第一板材与所述第三板材之间，且所述热超导管路分布的区域与所述凸起区域相对应。
[0015]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述热超导管路包括若干个第一槽道、第二槽道及连接通孔；
[0016]所述第一槽道位于所述第一板材与所述第二板材之间；
[0017]所述第二槽道位于所述第二板材与所述第三板材之间；
[0018]所述连接通孔贯穿所述第二板材，且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道相连通；
[0019]所述第二板材表面形成有与所述第一槽道及所述第二槽道相对应的第一凸起结构。
[0020]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，相邻两所述第一槽道及相邻两所述第二槽道均相隔离，且所述第一槽道与所述第二槽道交错平行分布；[0021 ]所述连接通孔位于所述第一槽道及所述第二槽道之间，且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道相连通。
[0022]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述第一槽道及所述第二槽道横截面的形状均为梯形;所述第一槽道及所述第二槽道纵截面的形状均为矩形;所述连接通孔的形状为圆形或椭圆形。
[0023]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述冷媒热交换板包括所述第三板材及第四板材;所述第四板材叠置于所述第三板材远离所述第二板材的一侧，并与所述第三板材通过辊压工艺复合在一起；
[0024]所述冷媒通道位于所述第三板材与所述第四板材之间，且所述冷媒通道分布的区域与所述凸起区域相对应；
[0025]所述第四板材表面形成有与所述冷媒通道相对应的第二凸起结构。
[0026]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述冷媒管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。
[0027]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，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。
[0028]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，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。
[0029]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述冷媒通道接头为铜接口或铝接头。
[0030]作为本发明的一体化相变抑制传热换热板结构的一种优选方案，所述相变抑制传热板及所述冷媒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。
[0031]本发明还提供一种一体化相变抑制传热换热板结构的制造方法，所述制造方法包括:
[0032]提供第一板材、第二板材、第三板材及第四板材共四块板材，将所述第一板材及所述第第四板材的单面打毛，将所述第二板材及第三板材的双面打毛；
[0033]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印刷第一槽道及第二槽道形状的石墨图案;采用石墨印刷法在所述第四板材的打毛面印刷冷媒通道形状的石墨图案；
[0034]将所述第一板材、所述第二板材、所述第三板材及所述第四板材依次叠置，所述第一板材及所述第三板材印有石墨图案的打毛面与所述第二板材贴合并对齐，所述第四板材的打毛面与所述第三板材打毛面贴合并对齐，沿边铆合；
[0035]将铆合在一起的所述四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；
[0036]向所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材之间印有石墨图案未复合处充入高压流体至所述第二板材与第一板材及第三板材未复合部分拉伸变形，在所述第一板材与所述第二板材之间及所述第二板材与所述