一种具有分流通道结构的间壁式换热器的制作方法

1.本发明涉及换热器技术领域，具体地说是一种具有分流通道结构的间壁式换热器，尤其适用于高释热电子芯片、大功率激光二极管、聚光型太阳能电池等小型化高释热设备的冷却。


背景技术：

2.许多小型化、高发热设备，如高性能电子芯片、大功率激光二极管、聚光型太阳能电池等，在运行时会产生很强的释热（甚至超出100w/cm2），对其进行有效的冷却，成为这些设备可靠运行的重要前提，相关技术也一直是研究热点。
3.对于上述类型设备的冷却，目前大多采用风冷式换热器，但是风冷式换热器在使用时存在较大的损耗，液冷式换热器相比于传统的风冷式换热器有更强的换热能力，更适用于高释热设备的冷却，是未来高发热电子设备冷却技术的主要发展方向。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种具有分流通道结构的间壁式换热器，该换热器具有换热效果优良、流量分配均匀、结构紧凑等特点。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：提供了一种具有分流通道结构的间壁式换热器，包括凹槽状结构的基体和将基体的开口侧封闭的盖板；所述基体的一侧设置有冷却工质入口，基体的另一侧设置有冷却工质出口，冷却工质入口和冷却工质出口呈对角布置；基体的内部设置有主入流通道和主出流通道，所述主入流通道与所述冷却工质入口连通，所述主出流通道与所述冷却工质出口连通；主入流通道和主出流通道之间设置有分流层和对流层，分流层位于对流层的上方，所述分流层由呈蛇形延伸的出流子通道和出流子通道之间的分流子通道构成，所述对流层包括溢流通道和热流管道，所述对流层内设置有多个平行排列的隔板，所述隔板之间的间隙构成所述溢流通道，所述热流管道包括多个平行排列的管道，热流管道垂直贯穿所述隔板。
6.进一步的，所述热流管道与所述基体的底面之间设置有0.04～0.08mm的间隙。
7.进一步的，所述主入流通道的截面尺寸从冷却工质入口的位置向基体的另一侧逐渐缩小。
8.进一步的，所述热流管道为圆管。
9.进一步的，所述热流管道与基体及隔板之间均为可拆卸连接。
10.进一步的，所述基体两端的侧面以及隔板上均设置有供热流管道穿过的通孔，所述热流管道插接在所述通孔内。
11.进一步的，所述主入流通道和/或主出流通道的截面形状为矩形。
12.进一步的，所述主入流通道的倾斜侧面与基体端部的侧面之间存在夹角α，所述α
的值为6
°
～7
°
。
13.进一步的，所述主入流通道与分流子通道相邻的一侧为垂直相连，所述主出流通道与出流子通道相邻的一侧为垂直相连。
14.进一步的，所述分流子通道与出流子通道间隔设置；和/或，多个所述热流管道之间间距相等。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明示例的具有分流通道结构的间壁式换热器，通过设置上下排布的分流层和对流层，使得在主入流通道、分流子通道以及溢流通道的配合下，实现冷却工质多进口多出口断续流动，充分利用入口段以及多进口多出口的通道结构进行换热，提高换热器的综合换热能力。
16.本发明示例的具有分流通道结构的间壁式换热器，热流管道垂直贯穿隔板，热流管道内热流工质流向与分流子通道内冷却工质流向相反，与溢流通道内冷却工质流向垂直，通过冷热工质的逆流、错流，减小换热器面积，提高换热效率。
17.本发明示例的具有分流通道结构的间壁式换热器，热流管道与基体的底面之间设置有微小的间隙，形成局部微通道，冷却工质流经间隙时流速增大，强化换热过程，提升换热效果。
18.本发明示例的具有分流通道结构的间壁式换热器，主入流通道的截面为渐缩结构，冷却工质首先由主入流通道流入换热器，随后从主入流通道向分流子通道进行分流，由于主入流通道截面逐渐减小，限制过多流量向下游分配，使各分流子通道分配的流量比较均匀，实现换热器内部流量分配的均匀化，进而提高换热均匀性。
19.本发明示例的具有分流通道结构的间壁式换热器，热流管道处于分流子通道中心线下方且为圆管，圆管结构设计有助于分流子通道的冷却工质向溢流通道进行二次分流，减小流动阻力，降低换热器的泵功率。
20.本发明示例的具有分流通道结构的间壁式换热器，热流管道为可拆卸式安装，可根据换热器需求自由选取长度，使用灵活度高，适用范围广；多个热流管道之间间距相等，进一步提高换热的均匀性。
附图说明
21.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明实施例的外部结构示意图；图2为图1中各部件的爆炸视图；图3为图1中热流管道的结构示意图；图4为本发明实施例内部结构的立体结构示意图；图5为本发明实施例内部结构的平面结构示意图；图6为图5的a
‑
a断面图。
22.图中：1
‑
基体，1.1
‑
主入流通道，1.2
‑
主出流通道；
2
‑
分流层，2.1
‑
分流子通道，2.2
‑
出流子通道；3
‑
对流层，3.1
‑
溢流通道，3.2
‑
热流管道；4
‑
盖板。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
25.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
29.如图1
‑
图6所示，本发明的一个实施例提供了一种具有分流通道结构的间壁式换热器，包括凹槽状结构的基体1和将基体1的开口侧封闭的盖板4。
30.所述基体1的一侧设置有冷却工质入口，基体1的另一侧设置有冷却工质出口，冷却工质入口和冷却工质出口呈对角布置；基体1的内部设置有主入流通道1.1和主出流通道1.2，所述主入流通道1.1与所述冷却工质入口连通，所述主出流通道1.2与所述冷却工质出口连通。
31.主入流通道1.1和主出流通道1.2之间设置有分流层2和对流层3，分流层2位于对流层3的上方，所述分流层2由呈蛇形延伸的出流子通道2.2和出流子通道2.2之间的分流子通道2.1构成，所述对流层3包括溢流通道3.1和热流管道3.2，所述对流层3内设置有多个平行排列的隔板，所述隔板之间的间隙构成所述溢流通道3.1，所述热流管道3.2包括多个平行排列的管道，热流管道3.2垂直贯穿所述隔板。
32.为了进一步的提高换热效果，热流管道3.2与所述基体1的底面之间设置有微小的间隙，本实施例中，该间隙设置为0.05mm，在其他的实施例中，间隙的尺寸可以做微小的变化，以在0.04～0.08mm之间为宜。
33.为提高换热的均匀性，所述主入流通道1.1的截面尺寸从基体1的外侧向内侧逐渐
缩小。具体如图4、图5所示，主入流通道1.1靠近基体1端部的侧面为倾斜面，倾斜的侧面与基体1端部的侧面之间存在夹角α，所述α的值在6
°
～7
°
之间，本实施例中设置为6.58
°
。由于流体自身惯性的作用，下游溢流通道分配流量较多，主入流通道1.1的截面为渐缩结构，冷却工质首先由主入流通道1.1流入换热器，随后从主入流通道1.1向分流子通道2.1进行分流，由于主入流通道1.1截面逐渐减小，限制过多流量向下游分配，使各分流子通道2.1分配的流量比较均匀，实现换热器内部流量分配的均匀化，进而提高换热均匀性。
34.本实施例中，所述热流管道3.2为圆管。圆管结构设计有助于分流子通道的冷却工质向溢流通道进行二次分流，减小流动阻力，降低换热器的泵功率。
35.为便于热流管道3.2的装拆，实现根据换热器需求自由选取热流管道3.2的长度，提高使用的灵活性和适用范围，所述热流管道3.2与基体1及隔板之间均为可拆卸连接。具体的，所述基体1两端的侧面以及隔板上均设置有供热流管道3.2穿过的通孔，所述热流管道3.2插接在所述通孔内。热流管道3.2插接在通孔内，同时两者之间不进行固定，使得热流管道3.2能够从通孔中抽出，实现更换。
36.本实施例中，所述主入流通道1.1和主出流通道1.2的截面形状为矩形，但该形状并不构成对本发明的限制，在其他的实施例中，可根据具体的情况将截面设置为其他形状，能够实现流体的输送即可。
37.为保证换热效率和均匀性的最佳，主入流通道1.1与分流子通道2.1相邻的一侧为垂直相连，主出流通道1.2与出流子通道2.2相邻的一侧为垂直相连，分流子通道2.1与出流子通道2.2间隔设置，多个所述热流管道3.2之间间距相等，在对流层3内均匀布置。
38.在本实施例中，主入流通道1.1为矩形截面，冷却工质入口截面高度、宽度分别为0.4mm、1.2mm，主入流通道1.1总长8mm。主入流通道斜坡起点距冷却工质入口截面0.2mm。主入流道1.1一侧与各分流子通道1.2垂直相连。主出流通道1.2为矩形截面，入口截面高度、宽度分别为0.4mm、1.2mm，主入流通道1.1总长8mm。
39.在本实施例中，分流子通道2.1为矩形通道，入口截面高度、宽度、长度分别为0.4mm、0.6mm、7.2mm。出流子通道2.2为矩形通道，入口截面高度、宽度、长度分别为0.4mm、0.6mm、7.2mm。
40.在本实施例中，溢流通道3.1为矩形截面，位于分流层2下方，通道截面宽度与高度分别为0.6 mm、0.4 mm。热流管道3.2为圆管，垂直贯穿溢对流层3，管道直径0.2mm，壁厚0.05mm，总长11.8mm。隔板宽度为0.2mm。每间隔0.8mm设一直径0.3mm圆孔，用以安装热流管道3.2，圆孔中心距溢流通道底部0.2mm。分流道肋宽度为0.2 mm。
41.在本实施例中，盖板4厚度为0.2mm；基体1的底板厚度为0.2mm。
42.为便于对本发明的理解，下面结合其工作原理对其进行进一步的描述：如图4所示，使用时，冷却工质从主入流通道1.1进入换热器的基体1并从主出流通道1.2流出，热流工质在热流管道3.2内流动。热流工质经热流管道3.2进入换热器，与溢流通道3.1中冷却工质流向垂直，冷热工质在对流层3发生对流换热。热流管道3.2与对流层底部3具有0.05mm微小间隙，形成局部微通道结构，提高对流层换热性能。
43.热流管道3.2中热流工质流向与分流子通道2.1与出流子通道2.2中冷却工质流向相反，主入流通道1.1通道截面渐缩，以使冷却工质向分流子通道2.1的分流过程均匀，避免过多流量分配到主入流通道1.1下游的分流子通道。
44.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
45.除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。