一种空间旋转设备水冷散热的换热方法及换热器技术

一种空间旋转设备水冷散热的换热方法及换热器，将换热器的出水口设置于换热器的中间位置，以保证换热器出水口在换热器旋转的过程中始终处于换热器内的水面以下，防止换热器内的气体从出水口被抽出。本发明专利技术通过将换热器出水口的入口设置在中间汇流腔体的中心部位，使得换热器出水口将始终保持满管状态。即使水冷系统或者换热器空间任意角度旋转，因为水箱外侧腔体是连通的，空气气泡将在重力的作用下，始终处于外侧腔体的空间位置顶部，而出水口则始终保持在液面以下。在保证换热器散热能力的同时，实现了气和液的分离，保证了从换热器出口进入到水冷循环系统的全部都是冷却液，达到防吸空的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种空间旋转设备水冷散热的换热方法及换热器
本专利技术涉及到一种设备的散热方法及装置，尤其是指一种空间旋转设备水冷散热方法及换热器，通过该方法及换热器可以有效解决空间旋转设备水冷散热的问题；可以广泛应用于电力电子，机器人，车辆工程，飞行器等居多领域，属于散热

技术介绍
电子器件正常工作时都会发热，热量如不能及时散出，电子器件就无法保持其正常工作温度，电子器件的散热对器件的正常工作尤为重要。电子器件散热有风冷，水冷，浸泡冷却等多种方式，其中水冷散热由于其体积小，功率密度高，散热效果优异，以及安全、高效、环保和节能等优点在电力电子装置的冷却系统中得到了广泛的应用。现在一般循环水冷却系统主要由循环水泵、换热器、冷却风机、膨胀水箱、管路及附属件组装成。常规的水冷装置一般可以保持一个相对稳定的空间状态，因而最为常见的水冷装置水箱都是开放式的，直接与大气相通，极少数水冷装置做成全密闭的方式，防止介质被污染。但是常规的水冷装置基本都是固定设备，面对一起长时间沿任意轴线旋转的工况要求，因为会出现漏液，管道循环系统中吸入空气等故障，基本上都无法正常工作，特别是管道系统中吸入空气以后，冷却系统中因为空气会占据冷却液的空间，导致发热部件无法充分接触到冷却液，易出现散热不良，温升急剧升高，导致器件烧损的严重故障。因为水冷系统在空间旋转设备上应用存在许多问题，尽管空间旋转设备的功率密度得到了很大的提高，但是其散热方式还是不得不依赖风冷的冷却方式。风冷的散热方式散热功率密度低、体积大等缺点已经严重制约了设备的发展，很有必要对此加以解决。通过专利检索没发现有与本专利技术相同技术的专利文献报道，与本专利技术有一定关系的专利主要有以下几个：1、专利号为CN201410675908.2，名称为“一种旋转平台冷凝换热实验装置及方法”，申请人为陕西科技大学的专利技术专利，该专利公开了一种旋转平台冷凝换热实验装置及方法，该方法可以准确模拟烘缸运行状态。通道各热力参数通过无线传输方式传至电脑，且转盘旋转速度可以调整，用来模拟不同车速的烘缸。装置由恒温室、竖直旋转平台以及应用于此平台的冷凝换热实验段组成，其中冷凝换热实验段分为蒸汽段和冷却剂段两部分。2、专利号为CN201720781182.X，名称为“冷干机用板式换热器”，申请人为江阴市哈格诺换热设备有限公司的技术专利，该专利公开了一种冷干机用板式换热器，这种冷干机用板式换热器通过将换热器内部分成多组通道，实现气液完全分离，并且多通道多介质共同冷却，提高了板式换热器的换热效果；这种冷干机用板式换热器在分配器接口处采用列管胀接，列管伸出分配器接口，可以避免气体和液体泄漏，提高了板式换热器的质量；板式换热器中的单块板片上开设多条人字形凹槽，人字形凹槽可以引导冷却介质的流向，增加了冷却介质的行程，从而提高了板式换热器的换热效果；板式换热器的前端板和后端板上均设有保护罩，保护罩的中间设置有多条横向加强筋和纵向加强筋用于对保护罩起到加强作用，这样便保证了板式换热器在运输时不会受到磨损。3、专利号为CN201610693435.8，名称为“一种回转圆筒固体粉料换热装置及方法”，申请人为中国重型机械研究院股份公司的专利技术专利，该专利公开了一种回转圆筒固体粉料换热装置及方法，装置包括圆筒换热器和传动装置，圆筒换热器头部装配进料螺旋和进料锥斗，尾部装配双出料锥斗，通过托轮支撑于支架之上，由传动装置驱动绕中心线转动；随换热器的转动，高温半焦和原煤向前输送的同时通过换热管直接传导换热，半焦冷却至200℃以下熄焦，原煤吸热升温，干燥脱水至6％以下含水率。通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及到了旋转换热方法，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，尚没有提出解决前面所述对于转动部件换热所存在问题的办法，因此解决前面所述空间旋转设备的功率密度得到了很大的提高，但是其散热方式还是不得不依赖风冷的冷却方式，而风冷的散热方式散热功率密度低、体积大等缺点已经严重制约了设备的发展的问题依然存在，所以仍有待进一步加以研究解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有转动部件的冷却散热不能采用水冷散热所存在的问题，提出一种新的空间旋转设备散热的换热方法及换热器，该种换热方法及换热器可以实现空间旋转设备散热的水冷换热。为了达到这一目的，本专利技术提供一种空间旋转设备水冷散热的换热方法，将换热器的出水口设置于换热器的中间位置，以保证换热器出水口在换热器旋转的过程中始终处于换热器内的水面以下，防止换热器内的气体从出水口被抽出。进一步地，所述的换热器的出水口设置于换热器的中间位置是将换热器出水口的入口设置在换热器的中心部位，进入换热器的循环冷却水从各个方向汇集到换热器的中心，再从位于换热器中心部位的出水口排出。进一步地，所述的进入换热器的循环冷却水从各个方向汇集到换热器的中心是将换热器水箱外侧腔体内部相互连通起来，形成一个整体，作为储液和储气的空间，液体和气体均能在换热器水箱内部无障碍的自由流动，换热器在任意方向旋转时，气体在浮力的作用下，向外边腔体快速移动，始终处于外部腔体的最上方；而液体在出水管道的吸力作用下从外侧向换热器水箱中心部位的出水口汇集。进一步地，所述的将换热器水箱四周腔体内部相互连通起来是在换热器水箱外侧设置环状汇流腔体，环状汇流腔体上设有进水口；在换热器水箱中心设置中间汇流腔体，换热器出水口的入口设置在中间汇流腔体的中心部位；环状汇流腔体与中间汇流腔体之间设置有芯体，芯体内设有芯体流道，换热器水箱外侧环状汇流腔体通过芯体流道与位于换热器中心部位的中间汇流腔体连通，使得换热器的出水都汇集到中间汇流腔体，由位于中心的出水口排出。进一步地，所述的换热器出水口设置在中间汇流腔体的中心部位，使芯体流道各路的流量均匀，同时能使因为其它因素偶然入芯体流道的气体被二次阻挡与导管外，不会进入出水口，起到二次防气液分离的作用。进一步地，所述的换热器出水口是从换热器边上通过导管引伸到中间汇流腔体的中心部位的。进一步地，所述的芯体流道的入口突出伸入到换热器水箱四周环状汇流腔体内，保证换热器在旋转时，移动速度较慢的气体不会进入到芯体流道中。进一步地，所述的芯体流道是并联的，使流道内的流速降低，因偶然因素进入中间汇流腔的气体能够通过芯体流道返回换热器水箱外侧环状汇流腔体中。进一步地，所述的储液和储气的空间中的空气空间比例保持在所控制的范围内，以保证空气空间的尺寸能吸收密闭式系统整个液体体积热胀时膨胀的体积，同时液体冷缩时能为系统补液，液面也不至于过低；液体热胀冷缩产生的体积变化转化为空气体积的变化，从而消除密闭式系统的压力的波动，具有膨胀水箱的功能。一种空间旋转设备水冷散热的换热器，换热器为密闭式结构，其内部腔体是连通的，换热器外侧水箱腔体为一个环状汇流腔体，使四周的冷却介质和空气可以自由流动，换热器的进水口设置在外侧水箱腔体上；换热器中间设有一个中间汇流腔，环状汇流腔体通过导管与中间汇流腔联通，并将外侧水箱腔体内液体汇集到中间汇流腔，出水口入口位置设置在中间汇流腔的中心位置。进一步地，所述的外侧水箱腔体内液体汇集到中间汇流腔是在换热器外侧水箱腔体设置环状汇流腔体，环状汇流腔体上设有进水口；在换热器水箱中心设置中间汇流腔体，换热器出水口的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间旋转设备水冷散热的换热方法，其特征在于：将换热器的出水口设置于换热器的中间位置，以保证换热器出水口在换热器旋转的过程中始终处于换热器内的水面以下，防止换热器内的气体从出水口被抽出。

【技术特征摘要】
1.一种空间旋转设备水冷散热的换热方法，其特征在于：将换热器的出水口设置于换热器的中间位置，以保证换热器出水口在换热器旋转的过程中始终处于换热器内的水面以下，防止换热器内的气体从出水口被抽出。2.如权利要求1所述的空间旋转设备水冷散热的换热方法，其特征在于：所述的换热器的出水口设置于换热器的中间位置是将换热器出水口的入口设置在换热器的中心部位，进入换热器的循环冷却水从各个方向汇集到换热器的中心，再从位于换热器中心部位的出水口排出。3.如权利要求2所述的空间旋转设备水冷散热的换热方法，其特征在于：所述的进入换热器的循环冷却水从各个方向汇集到换热器的中心是将换热器水箱四周腔体内部相互连通起来，形成一个整体，作为储液和储气的空间，液体和气体均能在换热器水箱内部无障碍的自由流动，换热器在任意方向旋转时，气体在浮力的作用下，向外边腔体快速移动，始终处于外部腔体的最上方；而液体在出水管道的吸力作用下从四周向换热器水箱中心部位的出水口汇集。4.如权利要求3所述的空间旋转设备水冷散热的换热方法，其特征在于：所述的将换热器水箱四周腔体内部相互连通起来是在换热器水箱四周设置环状汇流腔体，环状汇流腔体上设有进水口；在换热器水箱中心设置中间汇流腔体，换热器出水口的入口设置在中间汇流腔体内；环状汇流腔体与中间汇流腔体之间设置有芯体，芯体内设有芯体流道，换热器水箱四周环状汇流腔体通过芯体流道与位于换热器中心部位的中间汇流腔体连通，使得换热器的出水都汇集到中间汇流腔体，由位于中心的出水口排出。5.如权利要求1所述的空间旋转设备水冷散热的换热方法，其特征在于：所述的换热器出水口设置在中间汇...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纯，李华胜，马秋成，廖向前，
申请(专利权)人：株洲智热技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43