膜蒸发冷却重力自循环装置的制作方法

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种膜蒸发冷却重力自循环装置。

背景技术：

制冷，是使某一空间或物体的温度降到低于周围环境温度，并保持在规定低温状态的一门科学技术，它随着人们对低温条件的要求和社会生产力的提高而不断发展。

如今各行各业发热设备越来越多，制冷设备应用越来越广泛，其对制冷效率要求也越来越高。

在实现本实用新型的过程中，随着大功率电力电子技术、半导体器件、集成电路的飞跃发展；加之云计算、虚拟化技术的普及；信息化、大数据已经和人们生活息息相关，各种发热源越来越多，散热量越来越大。实用新型人发现现有技术中至少存在如下不足：大功率风电发电设备，军用雷达火炮系统、大功率变压整流设备，热电厂、锅炉、高温厂房、数据中心应用的高密度服务器、各种通讯设备等等发热严重，现有传统制冷设备无法完成快速高效散热，且传统的换热方式还要增加消耗大量的电力和水资源，而且成本高昂且对环境造成更大负担。在国家一带一路和工业4.0战略大力推广之际，寻找一条高效的制冷散热之路是摆在每一个工程技术人员面前的一个非常紧迫的问题。

膜蒸发技术是石油化工行业常用的一种将化工原料溶液浓缩分离技术。它可非常高效的实现浓缩蒸发。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点和不足，本实用新型提供的一种膜蒸发冷却重力自循环装置，利用膜蒸发技术使相关冷媒(含绝缘耐高压冷媒)液相变换，利用冷媒低沸点、高汽化潜热蒸发时带走发热体的热量，使其被冷却设备工作环境温度保持在允许的范围之内，本装置简单可靠，制冷效率高，利于实现并推广。

本实用新型提供一种膜蒸发冷却重力自循环装置，当待散热源本身为液体或气体时，将冷媒蒸发室置于该液体或气体中，冷媒蒸发室密闭且内部装有冷媒，通过膜蒸发技术加快冷媒液相变换，其产生的汽体通过外部冷凝器将热量带走。

为了达到上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种膜蒸发冷却重力自循环装置，由集液室、蒸汽管外套百叶窗翅片、集汽分液共腔室、冷凝器下联箱、汽体上升管、冷凝器上联箱、冷凝器、回液管、阀门、蒸发管回液孔、蒸发管组成，待散热设备热通道封闭，该系统置于发热体热通道内，其中：

汽体上升管与冷凝器上联箱相连，回液管上部接冷凝器下联箱，下端插入集汽分液共腔室底部，其回液出口在最大工作环境温度下或最恶劣工况下都全浸在集汽分液共腔室的冷媒液中。

在上述方案中，蒸发管上段伸进集汽分液共腔室内，蒸发管为多个，所有蒸发管上端处于同一水平高度，在伸进集汽分液共腔室的蒸发管上开液体回液孔，且液体回液孔均处于同一水平高度，同时液体回液孔位置比回液管的出液口位置高。

在上述方案中，蒸发管的回液孔输送冷媒工质的最大质量流量不小于蒸发管在最大蒸发能力时蒸发液体的质量。

蒸发管选用带内螺纹或槽的铜管(管径随热负荷要求而定)。蒸发管外套翅片选用带百叶窗的亲水铝箔翅片，用于增大气流扰动。

作为上述技术方案的变化，如图2，本装置通过变化，增加一组或二组蒸发器通过将其集汽分液共腔室并联，集液室并联，提高更大功率制冷量，上述技术方案共用一个冷凝器。对同热源的也可将一个蒸发器下部的集液室与另一个蒸发器的集汽分液共腔室相串联，采用蒸发接力的方式提供更大功率制冷量。

本实用新型实施例提供的新型膜蒸发冷却重力自循环装置，无需压缩机，可独立于发热体之外安装，做吸热之用。

与现有技术相比，本实用新型装置采用膜蒸发液相变换，利用相关冷媒低沸点、高汽化潜热带走发热设备的热量，利用冷凝后的回流液体经集汽分液共腔室中蒸发管上的回液孔进入蒸发管内部，由上往下冲淋蒸发管内部管壁，形成膜蒸发加速冷媒液相变换，极大提高制冷效率。该系统制冷量输出可自动随发热体发热量变化调节，精确控制发热体温度。本实用新型装置投资成本低，设备简单可靠，易安装维护，具有广阔的市场应用前景，是重大的技术革新和发明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1，为单组膜蒸发冷却重力自循环装置及其工作方法的原理结构示意图；

图2为本实用新型实施例2，为2组或多组膜蒸发冷却重力自循环装置及其工作方法的结构示意图。

其中：

1-集液室、2-蒸汽管外套的百叶窗翅片、3-集汽分液共腔室、4-冷凝器下联箱、42-汽体上升管、6-冷凝器上联箱7-冷凝器、43-回液管、9-阀门、10-蒸发管回液孔、11-蒸发管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

图1中所示实施例方框代表机柜，机柜内是服务器或存储器等发热源，现对机柜进行散热。

本发明实施例提供本装置的目的，就是在不要压缩机的情况下，通过蒸发器里的冷媒吸热产生液相变换后的汽体(此时为池蒸发)将热量带到室外经过冷凝器冷凝成液体自动流回到蒸发室，此回流液体通过膜蒸发并结合池蒸发，如此循环往复，直至达到蒸发冷凝动态平衡。

如图1所示，对机柜散热时，冷媒蒸发器放在机柜热通道内并封闭热通道，冷媒蒸发器由带百叶窗的亲水铝箔翅片的蒸发管11和集汽分液共腔室3(构造为腔体上部为集气室，下部为集液室)及集液室1组成。冷媒工质液体聚集在集汽分液共腔室3下部集液室、蒸发管2的下部、集液室1内。当密闭气体空间温度升高，蒸发管外套的带百叶窗的亲水铝箔翅片高效吸收热量，致使集汽分液共腔室3、蒸发管11下部和集液室1内的冷媒工质迅速汽化进行池式蒸发，工质汽化上升，从蒸发管11上端开口汇集到集汽分液共腔室3的上部，再进入本装置的汽体上升管道42，再到冷凝器5的冷凝器上联箱，再通过冷凝器液化，液化的冷媒工质在重力作用下，由回液管道43往下流动，再进入集汽分液共腔室3的下部，再由设置在蒸发管11上的回液孔进入蒸发管，由上往下冲淋蒸发管内部管壁，形成膜蒸发。

第一次循环的冷媒工质是集汽分液共腔室3的下部冷媒、蒸发套管11下部和集液室1内的冷媒做池式蒸发，蒸发的冷媒工质再回流至蒸发管进行膜蒸发，同时的集汽分液共腔室3的下部冷媒、集液室1和蒸发管11下部的冷媒继续池式蒸发。那么，第二次循环的蒸发量为第一次循环的回流量膜蒸发加第二次循环的池蒸发量之和，它比第一次循环的蒸发量大；如此循环，通过膜蒸发和池蒸发共同作用直到蒸发和冷凝的动态平衡。

在上述方案中，蒸发管上段伸进集汽分液共腔室内中26mm以上，蒸发管为多个，所有蒸发管上端处于同一水平高度，在伸进集汽分液共腔的蒸发管上，在靠近集汽分液共腔底部约8mm处对称开1-1.5mm液体回液孔，且液体回液孔均处于同一水平高度，蒸发管上的液体回液孔位置比回液管的出液口位置高7mm以上。

实验数据

对本发明实施例发明装置与现有同原理的不同结构的先进装置做了制冷效果对比测试，在同样环境、同样工况下，本发明实施例在机柜服务器或存储器风扇热风汇集出口通道上端、中部上端、中部下端、底部端，做温度检测，其对比实测温度如下：

其实测结果表明，本发明实施例装置与目前市面上最高效制冷设备做在同样环境温度和各参数相同状态下的对比试验，在热风通道温度温度稳定后让热风汇集通道平均温度降幅达3.9度，即每千瓦0，43度，其服务器出口温度同点检测相差大约4-5度，制冷效率要高出近30％，可见本发明实施例的制冷效果远优于现有产品。

需要说明的是：待散热设备可以是机柜，也可以是其他任何需要散热的设备或者气体和液体热源，它可以与蒸发器外框为一体，蒸发室外框兼做待散热设备安装固定构件，也可相互独立。

本实用新型是针对同个热源负荷的组合，也可是不同热源负荷同样冷媒系统的组合，但是同热源或不同热源同列并联组合不宜超过3个。

在实际使用时，并联组合的各蒸发器安装高度，尺寸必须一致，蒸发管进液孔高度，大小必须一致，尽量保证蒸发液的回流平衡。对同热源的也可将上面一个蒸发器下部的集液室与下面一个蒸发器的集汽分液共腔室相串联，采用蒸发接力的方式提供更大功率制冷量。

蒸发管11选用带内螺纹或槽的铜管(管径随热负荷要求而定)。蒸发管外套翅片2选用带百叶窗的亲水铝箔翅片，增大气流扰动。

在同样充液率下，蒸发管垂直安装时与垂直线有3-5度的倾斜度散热效果会更好。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。