主动式热交换器制造技术

主动式热交换器。本发明专利技术提供一种采用主动运动热交换方式的热交换器，以及实现这种热交换方式的机械结构和热传递的方法。本发明专利技术的热交换器采用导热管、鳍片与流体接触的接触面主动运动，产生相对于流体的运动速度的热交换方式，省去占据大量空间的风扇或泵，极大地提高了流体的压力和相对速度，使热交换能力有突破性的提高，环保节能，节约成本，可使热交换器在热交换能力不变的情况下缩小一半以上的体积。这样的设计可用于电脑CPU的散热器、汽车发动机的散热器、冷却塔、空调机的热交换器等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热交换器，特别是涉及一种采用主动运动热交换方式的热交换器，以及实现这种热交换方式的机械结构和热传递的方法。
技术介绍
目前公知的热交换方式是通过风扇或泵将流体加速，使流体在导热管、鳍片表面流动，提高热交换器的热交换能力。这种公知的热交换方式所出现的问题是I.风扇或栗占用了额外的空间和成本。在空调的室外机中，风扇占了很大的空间， 若不用风扇，室外机可减少三分之一的体积。CPU散热器的风扇也占了三分之一的体积。2.风扇或泵在加速流体时有动能损失。以CPU散热器轴向风扇为例，扇叶在转动时有一部分的径向风形成，虽然有些设计用导向罩进行导向，但还是有动能损失，风扇与鳍片之间有一定的距离，由于空气的扩散而使风速有所下降，轴向风扇的中心风力很小。3.技术的局限不能形成很大的压力和流速。以CPU散热器轴向风扇为例，风扇的转速为2500转/分，由于鳍片的阻挡，空气流速一般每分钟为几十米，因此鳍片的间距也不能做得很小，这与扇叶线速每分钟几百米形成很大的反差。4.风扇或泵驱动的流体有脉冲，脉冲间隙流体在导热管、鳍片表面上并没有流速， 降低了热交换的能力。
技术实现思路
为了克服以上的问题，本专利技术提供了一种新的热交换器的热交换方式，省去占据大量空间的风扇或泵，极大地提高了流体的压力和相对速度，使热交换能力有突破性的提高，节约能源和成本。本专利技术所要改进的是目前公知的热交换器中，导热管、鳍片与要被加热或致冷的流体之间的热交换方式，以及实现这种热交换方式的机械结构和热传递方法，因此在这里的介绍中，对公知的热交换器在本专利技术中所要改进部分进行定义。定义I.固体热导面热交换器中导热管、鳍片与流体接触的接触面主动运动，产生相对于流体的运动速度，这些导热管、鳍片的表面就称为“固体热导面”。“固体热导面”是本专利技术要对其热交换方式进行改进的导热管、鳍片表面，以下称为“定义I”。定义2.流体热导面热交换器中，流体与固体热导面接触所形成的、与固体热导面相对的流体面，称为 “流体热导面”。以下称为“定义2”。定义3.目标流体形成流体热导面的流体称为“目标流体”。以下称为“定义3”。主动式热交换器的“固体热导面”只相对一种流体主动运动，定义I、定义2、定义 3是针对本专利技术所要改进的部分进行定义。如空调室外机的热交换器，本专利技术所要改进的3部分是导热管、鳍片与空气公知的热交换方式，因此定义中的“固体热导面”是指是导热管、 鳍片与空气相接触的表面，而不是致冷剂与导热管相接触的表面，“流体热导面”是空气与导热管、鳍片相接触形成的流体面，流体面与导热管、鳍片的表面相对，室内机也同样是指与空气的接触部分；在CPU的散热器中，“固体热导面”是指鳍片与空气相接触的表面，“流体热导面”是空气与鳍片接触形成的流体面，流体面与鳍片的表面相对。也就是说，定义I、 定义2、定义3是针对按本专利技术的设计思想进行设计时，要改进热交换方式的部分而下的定义。定义中的流体是指在热交换器中进行热交换的气体或液体，气体如空气，氢气，甲烷等，液体如水，导热油等，流体在热交换过程中温度是升高还是下降不影响定义的界定。 导热管、鳍片等导热构件的制作材料有如银、铜、铝、锌、铁、以及各种合金、导热塑料、陶瓷， 玻璃等公知的导热材料。热交换器中如有两种或两种以上流体在流动，定义3中的“目标流体”一般是指流量较大、温度变化小、在热交换器中停留时间短的一种，如空调机热交换器中流动的空气， 用导热油对氢气进行加热中的氢气，但在具体实例中并不能全部用这种方法进行界定，而应由要改进热交换方式的是哪一部分来确定。定义I、定义2、定义3及以上的解释在本专利技术的《说明书》、《权利要求书》以及今后的答复文件中同样有效。本专利技术解决这些技术问题所采用的技术方案是固体热导面主动运动，产生相对于目标流体的运动速度。以上所述的技术特征是本专利技术的主体设计思路，是本专利技术必要的、不可缺少的技术特征，这与目前公知的流体运动，导热管、鳍片表面不动的常规设计思路正好相反，是克服了到目前为止在热交换器领域的技术偏见。实现固体热导面主动运动所采用的机械方法或在具体的应用场合的实现方法、实现热能传递的方法，因运动方式的改变而对导热管和鳍片的改动则只能按具体的情况进行设计。如鳍片作高速的转动，这时鳍片就应按转动的特点进行设计，在高速行驶的汽车上，可以认为鳍片是相对于空气在主动运动，鳍片就应结合这种运动的情况进行设计。这些实现方法、改动的详细情况就按附加的技术特征在以后的内容中逐一进行说明。这样的设计，固体热导面运动的速度可以视为流体的速度，如在CPU的散热器中， 转动的就是散热器的鳍片。以一个风量为I立方米/分的风扇为例，扇叶的内半径(近轴侧)为O. 015米，外半径为O. 040米，以2500转/分的速度转动；作为目前普遍使用的散热器，风扇驱动的空气流速在没有阻力的情况下为236米/分，但由于鳍片的阻挡，空气流速远低于这个速度，一般达不到这个速度的四分之一，在鳍片比较密集时还会更小；按照本专利技术方案将扇叶作为散热鳍片，鳍片平均的线速就是432米/分，外围更是达到628米/分的线速，随鳍片运动的空气会很快离开散热器，空气的速度不会很快，即可以认为目标流体以鳍片平均线速432米/分的速度经过鳍片。按照本专利技术的方案，由于相对速度和压力的提高，在不减少散热能力的前提下，鳍片的距离可以进一步缩小，可节省一部分的材料，由于省去了风扇所占的空间，散热器的体积可进一步缩小，可为原来体积的二分之一甚至更小， 流体的相对速度和压力是由鳍片的运动产生的，所以没有动能的损失，也没有风扇驱动时的脉冲间隙，可节约更多的电能。这样的设计对于需要节省空间的笔记本电脑CPU散热器来说，是一种最好的选择。本专利技术所述的热交换器，包括加热目标流体和冷却目标流体的热交换器，也包括以散热为目的散热器，但不管加热还是冷却，都以“热能传递”、“热交换”进行表述，在热交换器里流动的导热流体，不管是用于加热还是冷却，都称为“导热流体”。要将热能传递给运动的导热管或鳍片，本专利技术提供了“轴承热能传递”和“内腔流体热能传递”两种不同的方法，由于在本专利技术之前并没有先例，本专利技术属开拓性专利技术，今后针对本专利技术说明书所述定义的字面描述有可能变化，也有可能仅仅是简单的文字变换，这些都应视为同一定义。针对本专利技术“固体热导面主动运动”特点，公开两种热能传递的方法。I.轴承热能传递法轴承热能传递技术方案特征是采用一种具有导热功能的轴承将热能传递给固体热导面。这一特征是在“固体热导面主动运动”这一必要技术特征的基础上增加的技术特征，由于“具有导热功能的轴承”是现在公知的成熟技术，在重载、高速的轴承中，导热功能是用来传导轴承本身所产生的热能的，这是目前公知的成熟技术，对其用本
惯用手段的直接置换都应视为同一专利技术，具体将在实施例中通过举例进行描述。2.内腔流体热能传递法内腔流体热能传递技术方案的特征是采用一种使导热流体在内部流动并随固体热导面运动的内腔结构，由导热流体通过腔体或导热管将热能传递给固体热导面。这一特征是在“固体热导面主动运动”这一必要技术特征的基础上增加的技术特征，由于这一技术最近的现有公知技术是机械的油封技术，在机床，泵(如潜水泵等)有广泛的应用，这是目前公知的成熟技术，对其用本
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【技术保护点】
一种热交换器，其特征是热交换器中导热管、鳍片与流体接触的接触面即固体热导面主动运动，产生相对与之接触的目标流体的运动速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：王晓鹏，
类型：发明
国别省市：