一种基于相变材料包覆球的热交换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相变材料包覆球的热交换系统，包括热交换管、相变球和驱动机构。驱动机构包括球体仓和冲击泵。球体仓包括出球口、回球口、冲击口和回泵口。相变球是由铝包覆的大尺寸球体，能够在管道内排队移动。球体仓通过冲击口和回泵口连接冲击泵，通过出球口和回球口连接热交换管。球体仓、热交换管内充有水。球体仓内球腔呈上大下小的结构，出球口和冲击口分别位于球体仓底部相对的两侧，使得冲击口正对着出球口。冲击泵出口冲出的水流通过冲击口冲击球体仓内沉入底部的相变球，使得相变球被水流冲入出球口，并随着水流完成循环移动。相比于相变微胶囊，本发明专利技术相变球不容易破损。

A heat exchange system based on phase change material coated sphere

【技术实现步骤摘要】
一种基于相变材料包覆球的热交换系统
本专利技术涉及热交换系统，特别涉及散热系统。
技术介绍
在某些领域，比如某些电子设备、电能设备以及产品生产加工设备中，散热系统是比不可少的。现有技术下，散热系统常用水冷系统。水冷系统以水作为热交换媒介，通过热交换管热量交换，将被冷却设备的热量传递至热交换管内的水中，然后通过水的流动将热量带走，以达到被冷却设备冷却的目的。以水作为热交换媒介的优点是显而易见的，比如水的成本低、水的比热容高、水可以循环。但在某些特殊的场合，比如对放热量高的设备进行水冷时，水的热容量还是显得不够。众所周知，相变材料在材料由固态熔化为液态时大量吸收热量，而由液态凝固成固态时放热。固态熔化为液态时大量吸收热量所产生的热容量远远超过水。但由液态凝固成固态后的相变材料不具备流动性，无法直接替代水。为此，专利文献CN108110378A，2018年6月1日，《一种基于相变微胶囊浆料的锂离子电池散热结构及方法》和专利文献CN108682919A，2018年10月19日《一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统和方法》公开了一种以相变微胶囊浆料替代水作为热交换媒介的散热系统，以提高热交换媒介的热容量。这种将相变材料制成相变微胶囊，然后再将相变微胶囊与水混合形成浆料的方案，不仅可以替代水作为热交换媒介可以大大提高热交换媒介的比热容，同时也避免了相变材料凝固后的流动性问题。但这种方案存在着一个明显的缺陷：浆料需要泵驱动流动，高速旋转的泵叶与浆料中的相变微胶囊发生强烈碰撞，容易导致相变微胶囊壳体破损，相变微胶囊壳体破损后的相变材料与浆料混合，此时在冷却器中，冷却后的相变材料凝固破坏浆料的流动性，如若相变微胶囊破损较多，直接导致散热系统不可用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题：1、为提高散热系统的热交换媒介的热容量；2、以相变材料作为提高散热系统的热交换媒介时相变材料的流动性问题；3、相变微胶囊浆料作为热交换媒介的技术方案中，高速旋转的泵叶与相变微胶囊强烈碰撞所导致的相变微胶囊壳体破损问题。为解决上述问题，本专利技术采用的方案如下：一种基于相变材料包覆球的热交换系统，包括第一热交换管、相变球和驱动机构；第一热交换管通过连接管连接所述驱动机构；所述相变球由金属包覆相变材料所制成的球体，其直径与第一热交换管的管体内径相匹配，使得所述相变球能够在第一热交换管内排队移动；所述驱动机构用于驱动所述相变球在第一热交换管、所述连接管以及所述驱动机构之间循环移动。进一步，所述驱动机构包括球体仓和冲击泵；球体仓包括球仓本体、出球口、回球口、冲击口和回泵口；球仓本体设有球腔；所述球腔连通出球口、回球口、冲击口和回泵口；球体仓通过冲击口和回泵口连接冲击泵，通过出球口和回球口连接第一热交换管；球体仓、第一热交换管以及连接球体仓和第一热交换管的连接管内设有水；出球口和冲击口分别位于球仓本体相对的两侧，使得冲击口正对着出球口；冲击泵的出口连接冲击口，使得冲击泵出口冲出的水流通过冲击口冲击球仓本体球腔内的所述相变球，使得所述相变球被水流冲入出球口。进一步，所述相变球的壳体由铝制成。进一步，所述球腔分回水腔和冲击腔；回水腔连接回泵口，回水腔和回泵口之间设有滤网；冲击腔连接冲击口和出球口；回水腔位于冲击腔上方；所述相变球的整体比重大于水，使得所述相变球在水中能够自然下沉，使得所述球腔内的相变球在水中能够在重力的作用下自然沉入冲击腔。进一步，冲击腔是一个尺寸仅够单个所述相变球穿过的腔体；回水腔和冲击腔之间设有上大下小的汇集腔；出球口和冲击口连接冲击腔的底部。进一步，汇集腔连接回球口。进一步，出球口和冲击腔之间设有引导部；引导部连接冲击腔的内侧端尺寸大于引导部连接出球口的外侧端，使得引导部呈锥形结构。进一步，出球口和冲击口的内径相同，并且具有相同的轴心；冲击腔底部呈圆弧形；冲击腔底部的圆弧形的圆心在出球口和冲击口的轴心上。进一步，冲击腔向冲击口方向倾斜。进一步，还包括第二热交换管；所述驱动机构有两个；一个驱动机构的出球口经第一热交换管连接另一个驱动机构的回球口，回球口经第二热交换管连接另一个驱动机构的出球口。进一步，还包括第二热交换管和回水泵；第一热交换管的两端分别连接出球口和回球口；第二热交换管的一端经冲击泵连接冲击口，另一端经回水泵连接回泵口。进一步，还包括第二热交换管；第一热交换管的一端连接出球口，另一端连接第二热交换管；第二热交换管的一端连接第一热交换管，另一端连接回球口。本专利技术的技术效果如下：1、相比于相变微胶囊，本专利技术的相变球是大尺寸的球体，因而可以将壳体制得更为厚实，球体不容易破损。2、本专利技术的相变球的壳体采用金属制成，相比于相变微胶囊的壳体一般由金属氧化物制成，壳体导热性比相变微胶囊的壳体更好，热交换效率更高。3、本专利技术的相变球置于水中，水中发生的球体间碰撞不容易导致球体破损。4、本专利技术的相变球不会与泵叶发生碰撞，因此球体不会因与泵叶碰撞而破损。附图说明图1是本专利技术实施例1的整体结构示意图。图2是本专利技术实施例球体仓的立体结构示意图。图3和图4是图2中的球体仓两个竖直方向上的剖面图。图5是本专利技术实施例出球口导向部的结构示意图。图6是本专利技术实施例2的整体结构示意图。图7是本专利技术实施例3的整体结构示意图。图8是本专利技术实施例4中的冲击腔的结构示意图。其中，1是球体仓，11是球仓本体，111是回水腔，112是冲击腔，113是汇集腔，12是出球口，121是引导部，1211是引导部的外侧端，1212是引导部的内侧端，13是回球口，14是冲击口，15是回泵口，151是滤网，19是底座，2是冲击泵，21是回水泵，31是第一热交换管，32是第二热交换管，5是相变球。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。实施例1如图1所示，一种基于相变材料包覆球的热交换系统，第一热交换管31、第二热交换管32、相变球和两个驱动机构。其中，第一热交换管31位于被冷却物上，或者缠绕在被散热物上，用于管体内的热交换媒质与被冷却物或被散热物进行热交换。第二热交换管32位于冷却器或者冷凝器内，用于为热交换媒介散热。相变球是由金属包覆相变材料所制成的球体，直径为3.0mm~20.0mm。相变球金属壳体的厚度为0.10mm~1.00mm。相变球金属壳体的材质优选为铝。驱动机构包括球体仓1和冲击泵2。球体仓1包括球仓本体11、出球口12、回球口13、冲击口14和回泵口15。球仓本体11设有球腔，球腔连通出球口12、回球口13、冲击口14和回泵口15。球体仓1通过冲击口14和回泵口15连接冲击泵2。冲击泵2的出口连接冲击口14。一个驱动机构的出球口12经第一热交换管31连接另一个驱动机构的回球口13，回球口13经第二热交换管32连接另一个驱动机构的出球口12。出球口12、回球口13与第一热交换管31本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相变材料包覆球的热交换系统，其特征在于，包括第一热交换管(31)、相变球和驱动机构；第一热交换管(31)通过连接管连接所述驱动机构；所述相变球是由金属包覆相变材料所制成的球体，其直径与第一热交换管(31)的管体内径相匹配，使得所述相变球能够在第一热交换管(31)内排队移动；所述驱动机构用于驱动所述相变球在第一热交换管(31)、所述连接管以及所述驱动机构之间循环移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相变材料包覆球的热交换系统，其特征在于，包括第一热交换管(31)、相变球和驱动机构；第一热交换管(31)通过连接管连接所述驱动机构；所述相变球是由金属包覆相变材料所制成的球体，其直径与第一热交换管(31)的管体内径相匹配，使得所述相变球能够在第一热交换管(31)内排队移动；所述驱动机构用于驱动所述相变球在第一热交换管(31)、所述连接管以及所述驱动机构之间循环移动。


2.如权利要求1所述的基于相变材料包覆球的热交换系统，其特征在于，所述驱动机构包括球体仓(1)和冲击泵(2)；球体仓(1)包括球仓本体(11)、出球口(12)、回球口(13)、冲击口(14)和回泵口(15)；球仓本体(11)设有球腔；所述球腔连通出球口(12)、回球口(13)、冲击口(14)和回泵口(15)；球体仓(1)通过冲击口(14)和回泵口(15)连接冲击泵(2)，通过出球口(12)和回球口(13)连接第一热交换管(31)；球体仓(1)、第一热交换管(31)以及连接球体仓(1)和第一热交换管(31)的连接管内设有水；出球口(12)和冲击口(14)分别位于球仓本体(11)相对的两侧，使得冲击口(14)正对着出球口(12)；冲击泵(2)的出口连接冲击口(14)，使得冲击泵(2)出口冲出的水流通过冲击口(14)冲击球仓本体(11)球腔内的所述相变球，使得所述相变球被水流冲入出球口(12)。


3.如权利要求2所述的基于相变材料包覆球的热交换系统，其特征在于，所述球腔分回水腔(111)和冲击腔(112)；回水腔(111)连接回泵口(15)，回水腔(111)和回泵口(15)之间设有滤网(151)；冲击腔(112)连接冲击口(14)和出球口(12)；回水腔(111)位于冲击腔(112)上方；所述相变球的整体比重大于水，使得所述相变球在水中能够自然下沉，使得所述球腔内的相变球在水中能够在重力的作用下自然沉入冲击腔(112)。


4.如权利要求2所述的基于相变材料包覆球的热交换系统，其特征在于，所述相变球的壳体由铝制成。


5.如权利要求3所述的基于相变材料包覆球的热交换系统，其特征在于，冲击腔(112)是一个尺寸仅够单个所述相变球穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巧云，龙绘锦，姜斌，董秋实，李恺，
申请(专利权)人：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司，东莞塔菲尔新能源科技有限公司，深圳塔菲尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32