一种腔内具有气液分离功能的相变冷板的制作方法

本技术属于相变高效散热技术，特别是一种腔内具有气液分离功能的相变冷板。

背景技术：

1、在激光载荷、相控阵雷达、计算芯片为代表的大功率设备的热流密度已经达到或超过了100w/cm2，采用传统的单相流体换热方式解决其散热问题，难度很大。气液相变冷却作为一种依靠潜热吸收热量的冷却技术，具有换热效率高、温升小和工质少的特点，其在高热流密度散热领域应用前景广阔。

2、目前相变冷板大多采用平行槽道结构，此设计方法与单相流冷板相似，通过减少槽道尺寸来获取更大的热交换面积。但相变冷却与单相流冷却存在不同，在相变冷却过程中，工质吸热由液相相变转换成气相，同时由于气相密度远小于液相密度，因此在某一时刻相变冷板内大部分区域为气相所占据。在平行槽道内部，气相和液相同时存在，且气相占据更多的槽道空间，阻碍了液相与壁面的热交换。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，相变冷板分为两个区域，分别用于液相通道和气相通道。在液相通道中有气液分离腔，当液相通道中有气相生成后，气液混合相将切向流入分离腔形成环形流动，依靠气相、液相密度不同，液相被离心力甩在外圈，气相被挤入中心，再通过中心孔流入气相通道中，完成气液分离。

2、实现本实用新型目的的技术解决方案为：

3、一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，包括冷板入口、冷板出口、壳体、气液分离单元、液相通道和气相通道；壳体上设置冷板入口、冷板出口；液相通道上游连接冷板入口，使相变冷却工质进入相变冷板；气液分离单元，设置有多个，相互连接在液相通道内，且全部接入气相通道，用于相变冷却工质的气液分离；气相通道和液相通道的下游最终接入冷板出口。

4、进一步的，所述气液分离单元包括单元入口、单元出口、分离腔、出气口和隔板；分离腔为圆柱形结构，其中单元入口沿分离腔的外圆切向连接，隔板位于分离腔内，采用了中间开孔的扇形圆板，使液相通道内的工质进入分离腔后形成环形流通，在离心力的作用下气体集中在中心区；出气口设计在分离腔中间，出气口连接气相通道，气体经过出气口流向气相通道；单元出口接入液相通道，进一步接入下一个气液分离单元。

5、进一步的，所述气液分离单元在冷板中采用阵列或者米字型的布局形式。

6、进一步的，所述气液分离单元之间采用并联或者串联的连接方式。

7、本实用新型与现有技术相比，其显著优点是提高换热效率。常规冷板的散热通道同时被气相和液相占据，如对相变工质为r134a、干度为0.5的运行工况下，在冷板的后半程，液相体积占比约为1/8，严重影响了散热性能。本实用新型通过及时排气，延长了散热通道与液相的接触时间，提高了单位时间内的有效散热接触面积，进而提高相变冷板的换热效率。

8、附图说明

9、图1为相变冷板结构示意图；

10、图2a为气液分离单元结构示意图；

11、图2b为气液分离单元结构剖视图；

12、图3为工质流通示意图；

技术特征：

1.一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，其特征在于，包括冷板入口、冷板出口、壳体、气液分离单元、液相通道和气相通道；壳体上设置冷板入口、冷板出口；

2.根据权利要求1所述的一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，其特征在于，所述气液分离单元包括单元入口、单元出口、分离腔、出气口和隔板；

3.根据权利要求1所述的一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，其特征在于，所述气液分离单元在冷板中采用阵列或者米字型的布局形式。

4.根据权利要求1所述的一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，其特征在于，所述气液分离单元之间采用并联或者串联的连接方式。

技术总结
一种腔内具有气液分离功能的相变冷板，包括冷板入口、冷板出口、壳体、气液分离单元、液相通道和气相通道；液相通道上游连接冷板入口，从而相变冷却工质相变冷板；气液分离单元，设置有多个，按照一定的排布形式，相互连接在液相通道内，且全部接入气相通道，用于相变冷却工质的气液分离；气相通道和液相通道的下游最终接入冷板出口；与现有技术相比，本技术通过及时排气，延长了散热通道与液相的接触时间，提高了单位时间内的有效散热接触面积，进而提高相变冷板的换热效率。

技术研发人员：徐瑞,徐德好,梁震涛
受保护的技术使用者：南京艾科美热能科技有限公司
技术研发日：20230302
技术公布日：2024/1/14