一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法及換熱器技術

一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法及換熱器，將換熱器的出水口設置于換熱器的中間位置，以保證換熱器出水口在換熱器旋轉的過程中始終處于換熱器內的水面以下，防止換熱器內的氣體從出水口被抽出。本發明專利技術通過將換熱器出水口的入口設置在中間匯流腔體的中心部位，使得換熱器出水口將始終保持滿管狀態。即使水冷系統或者換熱器空間任意角度旋轉，因為水箱外側腔體是連通的，空氣氣泡將在重力的作用下，始終處于外側腔體的空間位置頂部，而出水口則始終保持在液面以下。在保證換熱器散熱能力的同時，實現了氣和液的分離，保證了從換熱器出口進入到水冷循環系統的全部都是冷卻液，達到防吸空的目的。

【技術實現步驟摘要】
一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法及換熱器
本專利技術涉及到一種設備的散熱方法及裝置，尤其是指一種空間旋轉設備水冷散熱方法及換熱器，通過該方法及換熱器可以有效解決空間旋轉設備水冷散熱的問題；可以廣泛應用于電力電子，機器人，車輛工程，飛行器等居多領域，屬于散熱

技術介紹
電子器件正常工作時都會發熱，熱量如不能及時散出，電子器件就無法保持其正常工作溫度，電子器件的散熱對器件的正常工作尤為重要。電子器件散熱有風冷，水冷，浸泡冷卻等多種方式，其中水冷散熱由于其體積小，功率密度高，散熱效果優異，以及安全、高效、環保和節能等優點在電力電子裝置的冷卻系統中得到了廣泛的應用。現在一般循環水冷卻系統主要由循環水泵、換熱器、冷卻風機、膨脹水箱、管路及附屬件組裝成。常規的水冷裝置一般可以保持一個相對穩定的空間狀態，因而最為常見的水冷裝置水箱都是開放式的，直接與大氣相通，極少數水冷裝置做成全密閉的方式，防止介質被污染。但是常規的水冷裝置基本都是固定設備，面對一起長時間沿任意軸線旋轉的工況要求，因為會出現漏液，管道循環系統中吸入空氣等故障，基本上都無法正常工作，特別是管道系統中吸入空氣以后，冷卻系統中因為空氣會占據冷卻液的空間，導致發熱部件無法充分接觸到冷卻液，易出現散熱不良，溫升急劇升高，導致器件燒損的嚴重故障。因為水冷系統在空間旋轉設備上應用存在許多問題，盡管空間旋轉設備的功率密度得到了很大的提高，但是其散熱方式還是不得不依賴風冷的冷卻方式。風冷的散熱方式散熱功率密度低、體積大等缺點已經嚴重制約了設備的發展，很有必要對此加以解決。通過專利檢索沒發現有與本專利技術相同技術的專利文獻報道，與本專利技術有一定關系的專利主要有以下幾個：1、專利號為CN201410675908.2，名稱為“一種旋轉平臺冷凝換熱實驗裝置及方法”，申請人為陜西科技大學的專利技術專利，該專利公開了一種旋轉平臺冷凝換熱實驗裝置及方法，該方法可以準確模擬烘缸運行狀態。通道各熱力參數通過無線傳輸方式傳至電腦，且轉盤旋轉速度可以調整，用來模擬不同車速的烘缸。裝置由恒溫室、豎直旋轉平臺以及應用于此平臺的冷凝換熱實驗段組成，其中冷凝換熱實驗段分為蒸汽段和冷卻劑段兩部分。2、專利號為CN201720781182.X，名稱為“冷干機用板式換熱器”，申請人為江陰市哈格諾換熱設備有限公司的技術專利，該專利公開了一種冷干機用板式換熱器，這種冷干機用板式換熱器通過將換熱器內部分成多組通道，實現氣液完全分離，并且多通道多介質共同冷卻，提高了板式換熱器的換熱效果；這種冷干機用板式換熱器在分配器接口處采用列管脹接，列管伸出分配器接口，可以避免氣體和液體泄漏，提高了板式換熱器的質量；板式換熱器中的單塊板片上開設多條人字形凹槽，人字形凹槽可以引導冷卻介質的流向，增加了冷卻介質的行程，從而提高了板式換熱器的換熱效果；板式換熱器的前端板和后端板上均設有保護罩，保護罩的中間設置有多條橫向加強筋和縱向加強筋用于對保護罩起到加強作用，這樣便保證了板式換熱器在運輸時不會受到磨損。3、專利號為CN201610693435.8，名稱為“一種回轉圓筒固體粉料換熱裝置及方法”，申請人為中國重型機械研究院股份公司的專利技術專利，該專利公開了一種回轉圓筒固體粉料換熱裝置及方法，裝置包括圓筒換熱器和傳動裝置，圓筒換熱器頭部裝配進料螺旋和進料錐斗，尾部裝配雙出料錐斗，通過托輪支撐于支架之上，由傳動裝置驅動繞中心線轉動；隨換熱器的轉動，高溫半焦和原煤向前輸送的同時通過換熱管直接傳導換熱，半焦冷卻至200℃以下熄焦，原煤吸熱升溫，干燥脫水至6％以下含水率。通過對上述這些專利的仔細分析，這些專利雖然都涉及到了旋轉換熱方法，也提出了一些改進技術方案，但通過仔細分析，尚沒有提出解決前面所述對于轉動部件換熱所存在問題的辦法，因此解決前面所述空間旋轉設備的功率密度得到了很大的提高，但是其散熱方式還是不得不依賴風冷的冷卻方式，而風冷的散熱方式散熱功率密度低、體積大等缺點已經嚴重制約了設備的發展的問題依然存在，所以仍有待進一步加以研究解決。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有轉動部件的冷卻散熱不能采用水冷散熱所存在的問題，提出一種新的空間旋轉設備散熱的換熱方法及換熱器，該種換熱方法及換熱器可以實現空間旋轉設備散熱的水冷換熱。為了達到這一目的，本專利技術提供一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，將換熱器的出水口設置于換熱器的中間位置，以保證換熱器出水口在換熱器旋轉的過程中始終處于換熱器內的水面以下，防止換熱器內的氣體從出水口被抽出。進一步地，所述的換熱器的出水口設置于換熱器的中間位置是將換熱器出水口的入口設置在換熱器的中心部位，進入換熱器的循環冷卻水從各個方向匯集到換熱器的中心，再從位于換熱器中心部位的出水口排出。進一步地，所述的進入換熱器的循環冷卻水從各個方向匯集到換熱器的中心是將換熱器水箱外側腔體內部相互連通起來，形成一個整體，作為儲液和儲氣的空間，液體和氣體均能在換熱器水箱內部無障礙的自由流動，換熱器在任意方向旋轉時，氣體在浮力的作用下，向外邊腔體快速移動，始終處于外部腔體的最上方；而液體在出水管道的吸力作用下從外側向換熱器水箱中心部位的出水口匯集。進一步地，所述的將換熱器水箱四周腔體內部相互連通起來是在換熱器水箱外側設置環狀匯流腔體，環狀匯流腔體上設有進水口；在換熱器水箱中心設置中間匯流腔體，換熱器出水口的入口設置在中間匯流腔體的中心部位；環狀匯流腔體與中間匯流腔體之間設置有芯體，芯體內設有芯體流道，換熱器水箱外側環狀匯流腔體通過芯體流道與位于換熱器中心部位的中間匯流腔體連通，使得換熱器的出水都匯集到中間匯流腔體，由位于中心的出水口排出。進一步地，所述的換熱器出水口設置在中間匯流腔體的中心部位，使芯體流道各路的流量均勻，同時能使因為其它因素偶然入芯體流道的氣體被二次阻擋與導管外，不會進入出水口，起到二次防氣液分離的作用。進一步地，所述的換熱器出水口是從換熱器邊上通過導管引伸到中間匯流腔體的中心部位的。進一步地，所述的芯體流道的入口突出伸入到換熱器水箱四周環狀匯流腔體內，保證換熱器在旋轉時，移動速度較慢的氣體不會進入到芯體流道中。進一步地，所述的芯體流道是并聯的，使流道內的流速降低，因偶然因素進入中間匯流腔的氣體能夠通過芯體流道返回換熱器水箱外側環狀匯流腔體中。進一步地，所述的儲液和儲氣的空間中的空氣空間比例保持在所控制的范圍內，以保證空氣空間的尺寸能吸收密閉式系統整個液體體積熱脹時膨脹的體積，同時液體冷縮時能為系統補液，液面也不至于過低；液體熱脹冷縮產生的體積變化轉化為空氣體積的變化，從而消除密閉式系統的壓力的波動，具有膨脹水箱的功能。一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱器，換熱器為密閉式結構，其內部腔體是連通的，換熱器外側水箱腔體為一個環狀匯流腔體，使四周的冷卻介質和空氣可以自由流動，換熱器的進水口設置在外側水箱腔體上；換熱器中間設有一個中間匯流腔，環狀匯流腔體通過導管與中間匯流腔聯通，并將外側水箱腔體內液體匯集到中間匯流腔，出水口入口位置設置在中間匯流腔的中心位置。進一步地，所述的外側水箱腔體內液體匯集到中間匯流腔是在換熱器外側水箱腔體設置環狀匯流腔體，環狀匯流腔體上設有進水口；在換熱器水箱中心設置中間匯流腔體，換熱器出水口的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，其特征在于：將換熱器的出水口設置于換熱器的中間位置，以保證換熱器出水口在換熱器旋轉的過程中始終處于換熱器內的水面以下，防止換熱器內的氣體從出水口被抽出。

【技術特征摘要】
1.一種空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，其特征在于：將換熱器的出水口設置于換熱器的中間位置，以保證換熱器出水口在換熱器旋轉的過程中始終處于換熱器內的水面以下，防止換熱器內的氣體從出水口被抽出。2.如權利要求1所述的空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，其特征在于：所述的換熱器的出水口設置于換熱器的中間位置是將換熱器出水口的入口設置在換熱器的中心部位，進入換熱器的循環冷卻水從各個方向匯集到換熱器的中心，再從位于換熱器中心部位的出水口排出。3.如權利要求2所述的空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，其特征在于：所述的進入換熱器的循環冷卻水從各個方向匯集到換熱器的中心是將換熱器水箱四周腔體內部相互連通起來，形成一個整體，作為儲液和儲氣的空間，液體和氣體均能在換熱器水箱內部無障礙的自由流動，換熱器在任意方向旋轉時，氣體在浮力的作用下，向外邊腔體快速移動，始終處于外部腔體的最上方；而液體在出水管道的吸力作用下從四周向換熱器水箱中心部位的出水口匯集。4.如權利要求3所述的空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，其特征在于：所述的將換熱器水箱四周腔體內部相互連通起來是在換熱器水箱四周設置環狀匯流腔體，環狀匯流腔體上設有進水口；在換熱器水箱中心設置中間匯流腔體，換熱器出水口的入口設置在中間匯流腔體內；環狀匯流腔體與中間匯流腔體之間設置有芯體，芯體內設有芯體流道，換熱器水箱四周環狀匯流腔體通過芯體流道與位于換熱器中心部位的中間匯流腔體連通，使得換熱器的出水都匯集到中間匯流腔體，由位于中心的出水口排出。5.如權利要求1所述的空間旋轉設備水冷散熱的換熱方法，其特征在于：所述的換熱器出水口設置在中間匯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李純，李華勝，馬秋成，廖向前，
申請(專利權)人：株洲智熱技術有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南,43