一种用于电力设备的换热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电力设备的换热装置，包括设置在电力设备柜体内部的空气流动组件和换热组件，所述空气流动组件包括柜体内部的风道，所述风道与柜体内的发热器件串联分布；所述换热组件包括封装有工质的热管换热器，所述热管换热器的低端伸入柜体内形成蒸发端，所述蒸发端位于风道的流通路径上；所述热管换热器的高端伸出柜体外形成冷凝端，所述冷凝端与冷却部件连接。本发明专利技术结构简单，能够将电力设备柜体内部的热量高效的传递到柜体外部，在不产生柜体内外空气交换的条件下，快速降低电力设备内部电子元器件温度，有效保证变频柜内部的洁净度，节省了机房建设和运行的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电力设备的换热装置
本专利技术属于电气设备冷却技术，具体涉及一种用于电力设备密封柜体的换热装置。
技术介绍
当前高压变频器、整流柜、开关柜等大功率电力设备(以下称电力设备)的功率越来越高，伴随的是电力设备柜体内部的发热量越来越大，如果不能够及时将柜体内部的热量散发，会导致柜体内的电力器件出现故障，因此需要依靠散热性能优良、安全可靠、节能降耗的高性能散热系统，保障电力设备的正常运行。以高压变频柜为例，现有电力设备的冷却方式主要采取如下的技术方案：在变频柜的主要发热器件(如IGBT元件)上安装散热片，在散热片周围安装高转速的离心风扇，通过空气的强制对流冷却，用于将IGBT的发热量释放到变频柜周围的环境中去。另外，变频柜中其他的一些热耗散功率较小的电子元器件也是通过这种空冷的方式将热量释放到周围的环境中。而高压变频柜对空气的洁净度有一定的要求，因此高压变频柜需放置于密闭性良好的设备机房中，这就造成机房内的空气无法与机房外的空气进行热对流散热，为了降低机房的温度，只能采用空调等辅助降温设备来对机房进行控温，空调必须随电力设备的运行长时间运转，这种方式造成了机房的巨大的能耗。这就导致变频器在实现电气节能的同时，还需要消耗大量的电能用于给变频器降温，导致变频器的节能效果大打折扣。申请号为201010148032.8的中国专利文件中公开的新型逆变器中包含一种散热器，其通过蒸管中的氟利昂等冷却介质对逆变器箱体内的热量进行蒸发、冷凝，实现热量的散发，该种散热装置能够有效地将逆变器(电力设备)中的热量带走，但是不能够对柜体内部复杂分布的电力器件进行均衡散热，同时通过冷却液对蒸管内的冷却介质进行冷却，容易因冷却液泄露造成电力设备故障。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有的电力设备换热装置存在的技术缺陷，提供一种新型的用于电力设备的换热装置。本专利技术采用如下技术方案实现：一种用于电力设备的换热装置，包括设置在电力设备柜体内部的空气流动组件和换热组件，所述空气流动组件包括柜体内部的风道，所述风道与柜体内的发热器件串联分布；所述换热组件包括封装有工质的热管换热器，所述热管换热器的低端伸入柜体内形成蒸发端，所述蒸发端位于风道的流通路径上；所述热管换热器的高端伸出柜体外形成冷凝端，所述冷凝端与冷却部件连接。进一步的，所述空气流动组件还包括设置在风道中的第一风扇，将风道中的空气驱动至热管换热器的蒸发端。进一步的，所述第一风扇的出风端正对热管换热器的蒸发端设置。进一步的，若干平行的所述热管换热器平行阵列排布，所有热管换热器的底部蒸发端通过一根母管并联成一体。进一步的，所述热管换热器的外径为3-20mm，管壁厚度为0.1-2mm，长度是柜体高度的30％-100％。进一步的，所述热管换热器的外壁设有翅片。优选的，所述热管内封装的工质为氟利昂、丙酮、乙醇、水中的至少一种。在本专利技术中，所述冷却部件为风冷部件。本专利技术的换热组件采用翅片式的热管换热器阵列，热管换热器按照柜体内外分布区分为蒸发端和冷凝端，蒸发端与电力设备的柜体内部直接接触，用于吸收柜体内部发热器件所释放的热量，热管换热器的冷凝端伸出至柜体的外部，用于将热量释放给柜体外部的空气。柜体内设置与热管换热器的蒸发端上对接的第一风扇，通过风道收集柜体内发热器件的热量并输送到热管换热器的蒸发端，热管换热器内部的工质吸收热量后发生气液相变，由液相转变为气相，气相的工质通过蒸腾作用无动力地输送到热管的冷凝端，在冷凝端凝结成液相后通过重力的作用重新回流到蒸发端，冷凝的过程中将工质的热量通过冷凝端散发到柜体外部。本专利技术还在热管换热器的冷凝端外侧安装有第二风扇，将工质冷凝释放的热量高效的排放到柜体外部的空气中。由于热管换热器内部工质发生相变的换热系数远高于热管换热器外部空气的对流换热系数，因此在热管换热器蒸发端和冷凝端的外表面加工有散热翅片，用于扩展热管外表面的换热面积。本专利技术将若干根热管换热器阵列的底部设置一根母管，将每根热管换热器连接在一起，由此方便热管的充装，在换热过程中，热管换热器阵列仅将柜体内部产生的热量传递给柜体外侧的空气，柜体内外并没有发生空气的质量交换，在控制电力设备柜体内部电子元器件温度的同时，从根本上避免了由于电力设备柜体内外空气发生交换而带来的电子器件污染问题。由上所述，本专利技术结构简单，能够将电力设备柜体内部的热量高效的传递到柜体外部，在不产生柜体内外空气交换的条件下，降低电力设备内部电子元器件温度。由于柜体内外的空气不产生流动交换，可以有效保证变频柜内部的洁净度，更重要的是可以关闭电力设备所在机房空调的运行，节省空调的耗电及初投资，尤其是对于洁净度要求较高的机房，采用本专利技术的方案可将机柜可以直接放置于户外，节省了机房的建设和运营成本。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为实施例中的柜体内部的空气流动组件和换热组件的位置关系示意图。图2为实施例中的热管换热器示意图。图中标号：1-高压变频柜，11-发热器件，2-空气流动组件，21-第一风扇，22-风道，3-换热组件，301-蒸发端，302-冷凝端，31-第二风扇，32-热管换热器，33-母管，34-翅片。具体实施方式实施例参见图1，图示中的高压变频柜1采用了本专利技术的优选实施方案，包括设置在柜体内的空气流动组件2和换热组件3。具体的，空气流动组件2包括设置在高压变频柜1的柜体内部的风道22和第一风扇21，风道22按照高压变频柜1的柜体内部设置的发热器件11进行布置，将所有发热器件11串联22在一个风道路径(图示中的箭头路径)上，风道的进风口位于柜体1内部发热器件11的外表面处，风道22的出风口对准换热组件3的蒸发端，风道22中流通的空气能够将所有发热器件11表面产生的热量进行传递至换热组件3进行散热，风道22的出风端正对换热组件3的蒸发端301，热空气沿风道22的路径流动到此，热量与热管换热器内部的工质发生热交换后，冷却的空气从风道22的出风口继续在柜体内循环流动。风道22能够高效地组织柜体1内的空气流动，确保柜体内部的每个元器件都能够获得有效的温度控制，并且有效地将热空气组织输送至热管换热器进行热交换。风道22中设置第一风扇21作为空气流动的动力器件，驱动柜体内部的空气沿风道22循环流动，实现热空气的循环流动。如图1所示，本实施例中的第一风扇21采用轴流风扇，第一风扇21的出风端正对热管换热器的蒸发端301。如图2所示，本实施例中的换热组件3采用包括一根母管33和若干根热管换热器32，其中热管换热器32采用传热良好的管道，如铜管，在热管换热器32内填装一定容量的工质，工质可根据变频柜的功率大小采用氟利昂、丙酮、乙醇、水中的至少一种，热管换热器32的两端封闭，将工质封装在热管换热器32内，热管换热器32非水平的布置在变频柜的柜体1内，其中热管换热器32的低端位于柜体1内，形成换热组件3的蒸发端301，蒸发端301位于柜体内风道22中，正对第一风扇21设置，保证风道22中的流动热空气能够与热管换热器接触；热管换热器32的高端伸出柜体1外部，形成换热组件3的冷凝端302，在冷凝端302设置冷却部件，辅助加速热管换热器32内的工质快速冷凝。在本实施例中，热管换热器32安装于高压变频柜1的柜体的某本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力设备的换热装置，包括设置在电力设备柜体内部的空气流动组件和换热组件，其特征在于：所述空气流动组件包括柜体内部的风道，所述风道与柜体内的发热器件串联分布；所述换热组件包括封装有工质的热管换热器，所述热管换热器的低端伸入柜体内形成蒸发端，所述蒸发端位于风道的流通路径上；所述热管换热器的高端伸出柜体外形成冷凝端，所述冷凝端与冷却部件连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于电力设备的换热装置，包括设置在电力设备柜体内部的空气流动组件和换热组件，其特征在于：所述空气流动组件包括柜体内部的风道，所述风道与柜体内的发热器件串联分布；所述换热组件包括封装有工质的热管换热器，所述热管换热器的低端伸入柜体内形成蒸发端，所述蒸发端位于风道的流通路径上；所述热管换热器的高端伸出柜体外形成冷凝端，所述冷凝端与冷却部件连接。2.根据权利要求1所述的一种用于电力设备的换热装置，所述空气流动组件还包括设置在风道中的第一风扇，将风道中的空气驱动至热管换热器的蒸发端。3.根据权利要求2所述的一种用于电力设备的换热装置，所述第一风扇的出风端正对热管换热器的蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳谦，唐大伟，
申请(专利权)人：湖南中科泰通热能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43