重力循环式相变温控装置的制作方法

本实用新型涉及一种温控装置，具体的涉及一种重力循环式相变温控装置。

背景技术：

铁路“四电”用房是指通信、信号、电力、电气化的设备工艺性用房，是铁路通讯、信息等各系统稳定、可靠、安全运行的重要保障。机房内各种设备不间断运行并散发大量热量，而信息机房的主机房温度(停机时)应控制在5～35℃，主机房温度(开机时)应控制在22～24℃。在“四电”机房空调系统设计中，为了提高机房空调系统设计的可靠性，常见的方案为采用冗余设计，例如对于中小型数据机房一般设计有两套空调系统，其运行策略为每套系统各自按照50％的制冷量运行，当一套设备发生故障时，另一套设备则转化为100％的制冷量运行。该系统解决了可能出现的设备故障问题，然而却无法解决设备断电导致空调系统无法运行的情况。在某些偏远地区，一旦出现紧急断电事故，两套空调系统均无法正常工作，造成“四电”机房内的温度迅速上升，这将极大地影响机房内机组及其它工艺设备的安全运行，甚至可能影响到整条铁路系统的安全。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无需消耗电能的重力循环式相变温控装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：重力循环式相变温控装置，其包括内部填充有相变材料的相变储能腔体和装有液体工质的蒸发池，所述相变储能腔体和蒸发池均密闭设置，所述相变储能腔体设置在所述蒸发池上方，所述相变材料内设有竖直设置的中空翅片，所述中空翅片侧面设有多块沿着该中空翅片高度方向排布的导热翅片，所述中空翅片的内腔底部与所述蒸发池相连通，以作为真空冷却通道，真空冷却通道入口位于所述蒸发池内的液面上方。

进一步地，所述导热翅片沿着所述中空翅片高度方向等间距排布。

进一步地，所述导热翅片也为中空结构，所述导热翅片水平设置，所述导热翅片内腔与所述中空翅片内腔连通。

进一步地，所述导热翅片由上下设置的上扣板和下扣板板扣合连接而成，所述上扣板呈波纹状设置。

进一步地，所述中空翅片为多片，并均匀布置在所述相变材料内，以将所述相变材料内分割成多个相变单元，相邻两所述中空翅片相对的两侧面上设置的所述导热翅片错位设置。

进一步地，所述中空翅片和所述导热翅片均采用由铜或铜合金材料制作而成。

进一步地，所述相变储能腔体以及所述蒸发池均采用铜或铜合金材料制作而成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的重力循环式相变温控装置，其中空翅片与蒸发池连通形成重力热管，当控温装置底部与机柜上表面接触时，蒸发池内工质吸收机柜发热量，工质蒸发为气相，气体工质通过虹吸作用流动至中空翅片顶部，与相变材料换热，热量最终被储存在相变材料中，以实现房间温度控制，装置启动速度快，整体传热效率高，能有效避免重力热管过热现象，不需要消耗额外电能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1沿a-a的剖视图；

图3是本实用新型的一实施例中空翅片结构示意图

图中所示：相变储能腔体1，蒸发池2，中空翅片3，真空冷却通道4，导热翅片5，相变材料11，相变单元12，液体工质21，真空冷却通道入口41，上扣板51，下扣板52。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型的重力循环式相变温控装置，包括内部填充有相变材料11的相变储能腔体1和装有液体工质21的蒸发池2。相变材料11可选用石蜡/膨胀石墨复合相变材料，液体工质21可以是水、乙醇、氨等中的一种。所述相变储能腔体1和蒸发池2均密闭设置，所述相变储能腔体1设置在所述蒸发池2上方，所述相变材料11内埋设有竖直设置的中空翅片3，所述中空翅片3侧面设有多块沿着该中空翅片高度方向排布的导热翅片5，所述中空翅片3的内腔底部与所述蒸发池2相连通，以作为真空冷却通道4(液体工质未蒸发时，该通道内为真空状态)，真空冷却通道入口41位于所述蒸发池2内的液面上方。

装置使用时将其放置于机柜(发热物体)顶部。由于相变材料在相变过程中可以吸收或放出大量热量，该装置采用相变材料作为吸热控温材料，机柜的热量通过蒸发池池壁传递至蒸发池中的液体工质21，液体工质21吸收热量并蒸发，蒸汽工质从真空冷却通道入口41进入中空翅片3，沿着中空翅片3内腔向上运动，到达中空翅片顶部，并与外部接触的相变材料11进行换热，相变材料吸热液化，蒸汽工质放热冷凝，冷凝后的液态工质附着在中空翅片3内壁并在重力的作用下流回到蒸发池2中，整个工作状态下装置内液体工质物始终保持饱和等温的状态。在这一过程中相变材料温度保持不变，使机柜热能不断转化为潜热储存起来，从而达到机柜温度控制的目的，该装置不需要电能即可运行，解决了机房突发断电情况下的控温难问题。其中，导热翅片5主要起增强蒸汽工质与相变材料热交换效率的作用。

本实用新型实施例中，导热翅片5沿着中空翅片3高度方向等间距排布。这样与不均匀排布相比，均匀排布利于蒸汽工质与相变材料之间的热交换。

如图3所示，本实用新型一实施例中，导热翅片5也为中空结构，导热翅片5水平设置，导热翅片5内腔与中空翅片3内腔连通。如此，蒸汽工质可以从中空翅片内部进入导热翅片5内部，从而增大与相变材料11的接触面积。导热翅片5水平设置，这样蒸汽工质冷凝后不会聚集在导热翅片5内腔中，当然，导热翅片5也可稍微向上倾斜设置(导热翅片5与中空翅片3连接的一端高度低压另一端高度)。其中，导热翅片5由上下设置的上扣板51和下扣板52板扣合连接而成，上扣板51呈波纹状设置，下扣板52可以为平板或波纹板，优选为平板以便液体回流至蒸发池。如此，导热翅片加工方便，同时，由于上扣板51呈波纹状，可以进一步的增大蒸汽工质与相变材料的接触面积，从而提高降温效率。

中空翅片3可以为一片或多片，具体根据实际情况设定。本实用新型实施例中，中空翅片3为多片，并均匀布置在相变材料11内，中空翅片3的宽度以及高度与相变储能腔体1腔体宽度以及高度相当，以将相变材料内分割成多个相变单元12。当中空翅片3为多片时，优选的，相邻两中空翅片3相对的两侧面上设置的导热翅片5错位设置，如此，相比相邻两中空翅片3相对的两侧面上设置的导热翅片5一一对应设置，在相同体积上上述结构的降温效率最高。

为了提高传热效率，中空翅片3和导热翅片5均采用导热系数高的金属铜或铜合金材料制作而成；相变储能腔体1以及蒸发池2预热均导热系数高的铜或铜合金材料制作而成。

技术特征：

1.重力循环式相变温控装置，其特征在于：包括内部填充有相变材料(11)的相变储能腔体(1)和装有液体工质(21)的蒸发池(2)，所述相变储能腔体(1)和蒸发池(2)均密闭设置，所述相变储能腔体(1)设置在所述蒸发池(2)上方，所述相变材料(11)内设有竖直设置的中空翅片(3)，所述中空翅片(3)侧面设有多块沿着该中空翅片高度方向排布的导热翅片(5)，所述中空翅片(3)的内腔底部与所述蒸发池(2)相连通，以作为真空冷却通道(4)，真空冷却通道入口(41)位于所述蒸发池(2)内的液面上方。

2.如权利要求1所述的重力循环式相变温控装置，其特征在于：所述导热翅片(5)沿着所述中空翅片(3)高度方向等间距排布。

3.如权利要求1或2所述的重力循环式相变温控装置，其特征在于：所述导热翅片(5)也为中空结构，所述导热翅片(5)水平设置，所述导热翅片(5)内腔与所述中空翅片(3)内腔连通。

4.如权利要求3所述的重力循环式相变温控装置，其特征在于：所述导热翅片(5)由上下设置的上扣板(51)和下扣板(52)板扣合连接而成，所述上扣板(51)呈波纹状设置。

5.如权利要求4所述的重力循环式相变温控装置，其特征在于：所述中空翅片(3)为多片，并均匀布置在所述相变材料(11)内，以将所述相变材料内分割成多个相变单元，相邻两所述中空翅片(3)相对的两侧面上设置的所述导热翅片(5)错位设置。

6.如权利要求1所述的重力循环式相变温控装置，其特征在于：所述中空翅片(3)和所述导热翅片(5)均采用由铜或铜合金材料制作而成。

7.如权利要求1所述的重力循环式相变温控装置，其特征在于：所述相变储能腔体(1)以及所述蒸发池(2)均采用铜或铜合金材料制作而成。

技术总结
本实用新型是提供一种无需消耗电能的重力循环式相变温控装置，型涉及一种温控装置。重力循环式相变温控装置，其包括内部填充有相变材料的相变储能腔体和装有液体工质的蒸发池，所述相变储能腔体和蒸发池均密闭设置，所述相变储能腔体设置在所述蒸发池上方，所述相变材料内设有竖直设置的中空翅片，所述中空翅片侧面设有多块沿着该中空翅片高度方向排布的导热翅片，所述中空翅片的内腔底部与所述蒸发池相连通，以作为真空冷却通道，真空冷却通道入口位于所述蒸发池内的液面上方。本实用新型装置启动速度快，整体传热效率高，重力热管不存在过热现象，不需要消耗额外电能。

技术研发人员：王胜男;巩云;姚景生;袁艳平;吴金文;曾明虹;曾甫海;王岳怡
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2020.11.11
技术公布日：2021.07.27