一体式供水换热装置的制作方法

本发明涉及一种换热装置。

背景技术

随着元器件热流密度不断增大，空间集成度增加，传统的以空气为工质的冷却系统冷却方式已无法满足现代电子设备的热控制要求；液体冷却技术具有高换热系数、高效率、良好的流动性、稳定的工作能力及噪音低等优点，这使得液冷技术成为电子冷却系统的首选。

液冷源作为液冷技术的核心，它采用液体循环冷却的方法，用于电子设备的冷却，它可以提供一定温度、压力、流量的冷却液，对负载设备进行降温冷却，为集成组件的连续工作创造一个良好、稳定的工作环境。

目前液冷源主要采用压缩制冷模型进行供液温度控制，其系统主要分为压缩制冷循环子系统和供液循环子系统，两子系统通过换热器进行间接式换热。为实现循环供液的同时避免压缩机频繁启停和水温波动较快，系统中会设置水泵、换热器、水箱三个不可或缺的装置：如一种车载共型雷达嵌入式液冷源发明专利(CN103837860A)中存在储液箱、循环泵、换热器三个器件；一种宽温供液液冷源发明专利(CN103471302B)中存在储液水箱、供液泵、蒸发器三个器件；一种集成模块式液冷源机柜发明专利(CN108024485A)中都存在水箱、水泵、板式换热器三个独立器件。现有的液冷源中一般采用三个器件独立安置，并利用之间的管道进行交互连接的方案，该方案造成现有液冷源体积大、重量大、系统管路连接繁琐的问题；或采用壳管式换热器，将换热管与壳体组合装配，利用壳体空间起到部分储水作用，该方案亦无法解决一体式供水和高效换热问题；或采用水浸盘管换热器，将盘管安装于水箱中，在水箱内部起到换热作用，该方案依然无法解决一体式供水和高效换热问题；因此常规液冷源存在水泵、换热器、水箱三器融合问题。

技术实现要素：

本发明提供了一体式供水换热装置，在独立式换热器、水泵、水箱的基础上，通过将水箱和换热器整体设计加工成型，并将水箱、水泵、换热器耦合为一体，实现了单个水箱集储水、换热、蓄热、供水功能为一体，缩小了传统液冷源因独立式换热器、水泵、水箱带来的体积、重量增加，并降低了系统管路连接的复杂度。

本发明提出的一体式供水换热装置，包括作为水箱及换热器的一体加工成型的箱式换热器1，以及内置于箱式换热器1中的水泵2和依附在箱式换热器1上的排水口3、进氟口4、出氟口5、进水口6、盖板7、保温层8。通过进水口6进入箱式换热器1的液体与进氟口4进入箱式换热器1得氟利昂进行换热，同时液体在箱式换热器1中进行分流和充分热交换，并被中心水泵2泵吸加速后由盖板7上方的出水口9出液。

进一步的，所述箱式换热器1具备供水、储水、蓄热及换热功能，其外部具备防止凝露的保温层8，底部具备排空箱体内部液体的排水口3、进氟口4，上部具备出氟口5、进水口6、盖板7，进水口6进去的液体通过箱式换热器1中的分水器14进行双向分流，同时进氟口4进去的液态氟利昂在箱式换热器1中的氟利昂分液口15进行双向分流，经分水器14和氟利昂分液口15分流后的两种介质通过多层氟利昂流道18和多层液体流道19进行上下层叠交互逆向流动，形成充分换热，换热后的液体直接通过箱式换热器1侧壁上的回液口16流至箱式换热器1内部，氟利昂通过氟利昂集气口17汇流后由出氟口5排出。

更进一步的，一体式供水换热装置为实现高效换热，优选所述箱式换热器1侧壁上的回液口16宽度按分液口距离液体流道19的距离依次增大，使整个液体在并联回液口16流阻均衡，实现液体在整个箱式换热器1中均匀分流，达到高效换热效果。

更进一步的，为实现水箱供水及回液口流速加强，所述箱式换热器1中内置水泵2，该水泵2可加速箱式换热器1侧壁上的回液口16液体流速，并将液体从安装于箱式换热器1上方盖板7上的出液口排出，从而形成进液、分液、换热、出液。

更进一步的，所述盖板7上还安装有排气阀10、液位计11、温度计12、加热器13，可实现箱体内部液位实时监测、箱体内部液体温度实时监测、箱体内部液体主动加热以及液体循环系统的内部气体排放。

本发明中单个水箱集储水、换热、蓄热、供水功能为一体，缩小了传统液冷源因独立式换热器、水泵、水箱带来的体积、重量增加，并降低了系统管路连接的复杂度。

附图说明

图1是一体式供水换热装置外形示意图。其中：箱式换热器-1，排水口-3，进氟口-4，出氟口-5，进水口-6，盖板-7，保温层-8；

图2是一体式供水换热装置剖视示意图。其中：水泵-2，温度计-12，加热器-13，回液口-16；

图3是一体式供水换热装置剖视示意图。其中：液位计-11，回液口-16；

图4是一体式供水换热装置氟利昂流道剖视外形示意图。其中：分水器-14，氟利昂分液口-15，氟利昂集气口-17，氟利昂流道-18；

图5是一体式供水换热装置液体流道剖视外形示意图。其中：分水器-14，氟利昂分液口-15，回液口-16，氟利昂集气口-17，液体流道-19。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下以非限制性的实施例为例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1至图5所示为一种一体式供水换热装置示意图。其中包括：作为水箱及换热器的箱式换热器1，以及内置于箱式换热器1中的水泵2和依附在箱式换热器1上的排水口3、进氟口4、出氟口5、进水口6、盖板7、保温层8。通过进水口6进入箱式换热器1中的高温乙二醇溶液与进氟口4进入箱式换热器1的液体134a氟利昂分别进入分水器14和氟利昂分液口15；同时高温乙二醇溶液在箱式换热器1内的分水器14进行左右双向分流，从进氟口4进去的液态134a氟利昂在箱式换热器1内的氟利昂分液口15进行左右双向分流，经分水器14和氟利昂分液口15分流后的两种介质通过上下层叠交互的多层并联氟利昂流道18和多层并联液体流道19进行逆向流动，形成充分均匀换热，被冷却后的乙二醇水溶液直接通过箱式换热器1侧壁上的方形回液口16流至箱式换热器1内部，并被内置中心水泵2泵吸加速后由盖板7上方的出水口9出液；氟利昂流道18内的134a氟利昂吸热气化后通过氟利昂集气口17汇流后由出氟口5排出。盖板7上还安装有排气阀10、液位计11、温度计12、加热器13，可实现箱体内部液位实时监测、箱体内部液体温度实时监测、箱体内部液体低温下主动加热以及乙二醇循环系统内部气体排放。如此该一体式供水换热装置可实现单水箱换热、储水、蓄冷、供水于一体的功能。减小了液冷源的体积、重量和管路连接数量。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：箱式换热器1四周侧壁上的回液口16为圆形出口。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：箱式换热器1上的分水器14为方形进口。

实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于：箱式换热器1内的多层并联氟利昂流道18和多层并联液体流道19为微通道尺寸。

技术特征：

1.一体式供水换热装置，其特征在于：包括作为水箱及换热器的箱式换热器(1)，以及内置于箱式换热器(1)中的水泵(2)和依附在箱式换热器(1)上的排水口(3)、进氟口(4)、出氟口(5)、进水口(6)、盖板(7)、保温层(8)；通过进水口(6)进入箱式换热器(1)的液体与进氟口(4)进入箱式换热器(1)的氟利昂进行换热，同时液体在箱式换热器(1)中进行分流和充分热交换，并被中心水泵(2)泵吸加速后由盖板(7)上方的出水口(9)出液。

2.根据权利要求1所述的一体式供水换热装置，其特征在于：箱式换热器(1)具备供水、蓄热及换热功能，其外部具备保温层(8)，底部具备排水口(3)、进氟口(4)，上部具备出氟口(5)、进水口(6)、盖板(7)，进水口(6)进去的液体通过箱式换热器(1)中的分水器(14)进行双向分流，同时进氟口(4)进去的液态氟利昂在箱式换热器(1)中的氟利昂分液口(15)进行双向分流，两种介质分别通过多层氟利昂流道(18)和多层液体流道(19)进行上下层叠交互逆向流动，形成充分换热，换热后的液体直接通过箱式换热器(1)侧壁上的回液口(16)流至箱式换热器(1)内部，氟利昂通过氟利昂集气口(17)汇流后由出氟口(5)排出。

3.根据权利要求2所述的一体式供水换热装置，其特征在于：箱式换热器(1)侧壁四周上的回液口(16)宽度按分液口距离液体流道(19)的距离依次增大，可实现液体在整个换热器中均匀分流，达到高效换热效果。

4.根据权利要求3所述的一体式供水换热装置，其特征在于：箱式换热器(1)中内置水泵(2)，该水泵(2)可加速箱式换热器(1)侧壁上的回液口(16)液体流速，并将液体从安装于箱式换热器(1)上方盖板(7)上的出液口排出，从而形成进液、分液、换热、出液。

5.根据权利要求4所述的一体式供水换热装置，其特征在于：盖板(7)上还安装有排气阀(10)、液位计(11)、温度计(12)、加热器(13)。

技术总结
本发明涉及一种一体式供水换热装置，结构包括作为水箱及换热器的箱式换热器，以及内置在箱式换热器内部的水泵和依附在箱式换热器上的排水口、进氟口、出氟口、进水口、分水口、氟利昂分液口、氟利昂集气口、盖板、保温层。通过进水口进入箱式换热器的液体与进氟口进入箱式换热器的氟利昂进行逆流换热，同时液体被安置于箱式换热器中的水泵进行泵吸加速后由盖板上方的出水口出液。该供水换热装置将水箱与换热器整体集成设计，并耦合水泵供液，实现了换热、蓄热、供水为一体，缩小了传统液冷源的体积、重量，并降低了系统管路连接复杂度。

技术研发人员：张德俊;徐太栋;陈杨;晏腾飞;
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所;
技术研发日：2021.07.02
技术公布日：2021.10.26