【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热管换热器及节能制冷，具体涉及一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统。
技术介绍
1、换热器是实现冷热流体热量传递的设备。由于科学技术的发展，各行各业对换热技术的需求激增，而用于集中存储、管理和处理大量的数据和信息的数据中心在各行各业的信息技术应用中起到了至关重要的作用。目前，数据中心常用传统换热器进行冷却，然而它们存在着能效和维修成本较高、空间占用量和水资源需求量多、清洁困难以及有较大的故障风险等缺点。因此，换热器的改良与新型换热器的专利技术迫在眉睫。
2、分离式重力热管换热器由蒸发端、冷凝端和连接它们的上升管、下降管组成。与数据中心传统的换热器相比，它具有高换热效率、工作温度均衡、结构简单可靠等优势，成为传统换热器的替代方案，可以在各种应用场景如数据中心来提高能源系统的效率。然而，在实际的生产应用中，现有的分离式重力热管换热器仍存在一些缺点与不足：
3、(1)充液量和实际工作流体量受限，因此分离式热管换热器的换热能力受限，且存在冷启动困难的问题，导致数据中心的散热能力受到影响。
4、(2)冷凝端液态的工作流体须依靠重力作用通过下降管回到蒸发端，因此蒸发端和冷凝端的放置位置受限，在数据中心有限空间范围内的实际应用存在局限性。
5、(3)蒸发端的安装所占高度空间大，不符合某些数据中心的场地要求，且安装复杂、成本昂贵，更换时可能会影响到数据中心的正常工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对传统换热器换热效率较
2、为实现上述目的，本专利技术公开了一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，包括换热装置，所述换热装置包括蒸发部，所述蒸发部一侧设有热端风机，可将高温空气吹向所述蒸发部，并可将所述蒸发部内的液态工质气化；
3、所述换热装置还包括冷凝部，所述冷凝部远离所述热端风机一侧设有冷端风机，可将冷却空气吹向所述冷凝部，并可将所述冷凝部内的气态工质液化；所述蒸发部与所述冷凝部之间连通有上升部、下降部；所述上升部并联有上升增强部，所述下降部并联有下降增强部，所述上升部与所述上升增强部之间、所述下降部与所述下降增强部之间均设有切换装置。
4、在一些实施例中，所述蒸发部包括平行设置的一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器以及末级蒸发器；所述冷凝部包括平行设置的一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器以及末级冷凝器；所述上升部包括一级上升管、二级上升管、一级上升管以及末级上升管；所述下降部包括一级下降管、二级下降管、一级下降管以及末级下降管；所述一级蒸发器、所述一级上升管、所述一级冷凝器以及所述一级下降管连通形成一级换热循环；所述二级蒸发器、所述二级上升管、所述二级冷凝器以及所述二级下降管连通形成二级换热循环；所述三级蒸发器、所述三级上升管、所述三级冷凝器以及所述三级下降管连通形成三级换热循环；所述末级蒸发器、所述末级上升管、所述末级冷凝器以及所述末级下降管连通形成末级换热循环；所述末级上升管并联有所述上升增强部，所述末级下降管并联有所述下降增强部。
5、在一些实施例中，所述上升增强部包括与所述末级上升管并联的上升支路，所述上升支路上串联有气液分离器和压缩机，所述下降增强部包括与所述末级下降管并联的下降支路，所述下降支路上串联有电子膨胀阀和储液罐；所述末级下降管与所述下降支路并联处、所述末级上升管与所述上升支路并联处均设有所述切换装置。
6、在一些实施例中，所述一级蒸发器、所述二级蒸发器、所述三级蒸发器以及所述末级蒸发器均为冷却空气型平行流式蒸发器，所述一级冷凝器、所述二级冷凝器、所述三级冷凝器以及所述末级冷凝器均为空冷型平行流式冷凝器。
7、在一些实施例中，所述蒸发部低于所述冷凝部布置。
8、在一些实施例中，所述一级蒸发器、所述二级蒸发器、所述三级蒸发器、所述末级蒸发器、所述一级冷凝器、所述二级冷凝器、所述三级冷凝器以及所述末级冷凝器均设置有微通道和翅片。
9、在一些实施例中，所述一级上升管、二级上升管、一级上升管、末级上升管、所述一级下降管、所述二级下降管、所述一级下降管、所述末级下降管、所述上升支路以及所述下降支路均设有保温层。
10、在一些实施例中，所述切换装置包括第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀以及第四三通阀，所述第一三通阀分别连通所述末级蒸发器、所述上升支路以及所述末级上升管；所述第二三通阀分别连通所述末级冷凝器、所述上升支路以及所述末级上升管；所述第三三通阀分别连通所述末级冷凝器、所述末级下降管以及所述下降支路；所述第四三通阀分别连通所述末级蒸发器、所述末级下降管以及所述下降支路。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
12、(1)本专利技术公开的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统具有多级换热循环，多级换热循环内工质的蒸发冷凝温度和压力逐级减小，高温空气依次通过多级换热循环，冷却后的出风温度甚至低于冷凝部的出风温度，具有优异的冷却效果。
13、(2)多级换热循环相互独立，互不干预，若某一循环出现故障，不影响整个换热器的换热性能。
14、(3)多级蒸发器采用平行流式蒸发器、多级冷凝器采用平行流式冷凝器，在保证高效换热性能的同时减小使用空间，节省成本。
15、(4)本专利技术可以根据数据中心实际换热需求，改变换热循环的级数，以此增减循环次数，调整换热阈值。
16、(5)本专利技术末级耦合带并联旁通管的制冷系统，可以根据实际工况需求进行自动调节可在大热负荷工况下，通过切换装置调整至增强工作模式，可使整个装置的冷却能力进一步提升。
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1.一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，包括换热装置，所述换热装置包括蒸发部，所述蒸发部一侧设有热端风机(1)，可将高温空气(401)吹向所述蒸发部，并可将所述蒸发部内的液态工质气化；
2.根据权利要求1所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述蒸发部包括平行设置的一级蒸发器(11)、二级蒸发器(12)、三级蒸发器(13)以及末级蒸发器(14)；所述冷凝部包括平行设置的一级冷凝器(21)、二级冷凝器(22)、三级冷凝器(23)以及末级冷凝器(24)；所述上升部包括一级上升管(31)、二级上升管(32)、一级上升管(33)以及末级上升管(35)；所述下降部包括一级下降管(41)、二级下降管(42)、一级下降管(43)以及末级下降管(45)；所述一级蒸发器(11)、所述一级上升管(31)、所述一级冷凝器(21)以及所述一级下降管(41)连通形成一级换热循环；所述二级蒸发器(12)、所述二级上升管(32)、所述二级冷凝器(22)以及所述二级下降管(42)连通形成二级换热循环；所述三级蒸发器(13)、所述三级上升管(33)、所述
3.根据权利要求2所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述上升增强部包括与所述末级上升管(35)并联的上升支路(34)，所述上升支路(34)上串联有气液分离器(55)和压缩机(56)，所述下降增强部包括与所述末级下降管(45)并联的下降支路(44)，所述下降支路(44)上串联有电子膨胀阀(57)和储液罐(58)；所述末级下降管(45)与所述下降支路(44)并联处、所述末级上升管(35)与所述上升支路(34)并联处均设有所述切换装置。
4.根据权利要求2所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述一级蒸发器(11)、所述二级蒸发器(12)、所述三级蒸发器(13)以及所述末级蒸发器(14)均为冷却空气型平行流式蒸发器，所述一级冷凝器(21)、所述二级冷凝器(22)、所述三级冷凝器(23)以及所述末级冷凝器(24)均为空冷型平行流式冷凝器。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述蒸发部低于所述冷凝部布置。
6.根据权利要求2-4任一所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述一级蒸发器(11)、所述二级蒸发器(12)、所述三级蒸发器(13)、所述末级蒸发器(14)、所述一级冷凝器(21)、所述二级冷凝器(22)、所述三级冷凝器(23)以及所述末级冷凝器(24)均设置有微通道(201)和翅片(202)。
7.根据权利要求3所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述一级上升管(31)、二级上升管(32)、一级上升管(33)、末级上升管(35)、所述一级下降管(41)、所述二级下降管(42)、所述一级下降管(43)、所述末级下降管(45)、所述上升支路(34)以及所述下降支路(44)均设有保温层。
8.根据权利要求3所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统的应用，其特征在于，所述切换装置包括第一三通阀(51)、第二三通阀(52)、第三三通阀(53)以及第四三通阀(54)，所述第一三通阀(51)分别连通所述末级蒸发器(14)、所述上升支路(34)以及所述末级上升管(35)；所述第二三通阀(52)分别连通所述末级冷凝器(24)、所述上升支路(34)以及所述末级上升管(35)；所述第三三通阀(53)分别连通所述末级冷凝器(24)、所述末级下降管(45)以及所述下降支路(44)；所述第四三通阀(54)分别连通所述末级蒸发器(14)、所述末级下降管(45)以及所述下降支路(44)。
...【技术特征摘要】
1.一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，包括换热装置，所述换热装置包括蒸发部，所述蒸发部一侧设有热端风机(1)，可将高温空气(401)吹向所述蒸发部，并可将所述蒸发部内的液态工质气化；
2.根据权利要求1所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述蒸发部包括平行设置的一级蒸发器(11)、二级蒸发器(12)、三级蒸发器(13)以及末级蒸发器(14)；所述冷凝部包括平行设置的一级冷凝器(21)、二级冷凝器(22)、三级冷凝器(23)以及末级冷凝器(24)；所述上升部包括一级上升管(31)、二级上升管(32)、一级上升管(33)以及末级上升管(35)；所述下降部包括一级下降管(41)、二级下降管(42)、一级下降管(43)以及末级下降管(45)；所述一级蒸发器(11)、所述一级上升管(31)、所述一级冷凝器(21)以及所述一级下降管(41)连通形成一级换热循环；所述二级蒸发器(12)、所述二级上升管(32)、所述二级冷凝器(22)以及所述二级下降管(42)连通形成二级换热循环；所述三级蒸发器(13)、所述三级上升管(33)、所述三级冷凝器(23)以及所述三级下降管(43)连通形成三级换热循环；所述末级蒸发器(14)、所述末级上升管(35)、所述末级冷凝器(24)以及所述末级下降管(45)连通形成末级换热循环；所述末级上升管(35)并联有所述上升增强部，所述末级下降管(45)并联有所述下降增强部。
3.根据权利要求2所述的一种多级分离式微通道重力热管末级耦合制冷系统，其特征在于，所述上升增强部包括与所述末级上升管(35)并联的上升支路(34)，所述上升支路(34)上串联有气液分离器(55)和压缩机(56)，所述下降增强部包括与所述末级下降管(45)并联的下降支路(44)，所述下降支路(44)上串联有电子膨胀阀(57)和储液罐(58)；所述末级下降管(45)与所述下降支路(44)并联处、所述末级上升管(35)与所述上升支路(34)并联处均设有所述切换装置。
...【专利技术属性】
技术研发人员：张莹，涂毓伟，柯招清，徐猛，石志颖，张绍林，赵淑婷，王楠，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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