专利摘要

本发明公开了一种超蒸发换热器，包括耐热材料层、过渡层、热沉材料层、支撑材料层，在热沉材料层的冷却流道面上根据对应区域换热效率要求的不同设置不同内肋，其中换热效率要求高的区域设置纵向内肋和横向内肋的组合，换热效率要求低的区域设置横向内肋。本发明由于不是采用统一的内肋组合结构，从而使具有不统一的内肋组合的换热器获得最佳的性能和良好的经济性。

权利要求

1.超蒸发换热器，包括耐热材料层、过渡层、热沉材料层、支撑材料层，支撑材料层和热沉材料层之间设有冷却流道，支撑材料层和热沉材料层朝向冷却流道的一面分别作为冷却流道面，其特征在于：热沉材料层的冷却流道面上根据对应区域换热效率要求的不同设置不同内肋，其中对应于换热效率要求高的区域设置的内肋为呈纵横交叉的纵向内肋和横向内肋的组合，气泡集中在横向内肋与纵向内肋之间的流道中，且气泡的排除在相邻的纵向内肋间分别进行；所述横向内肋水平垂直于流体流动方向，纵向内肋平行于流体流动方向，对应于换热效率要求低的区域设置的内肋仅为横向内肋或纵向內肋；

所述纵向内肋的高度为4 mm，宽度为2mm，间距为3mm；所述横向内肋高度为1 mm，宽度为2mm，长度与所述纵向内肋间距同宽，为3 mm。

2.根据权利要求1所述的超蒸发换热器，其特征在于：所述热沉材料层的横向内肋的形状根据需求设计为矩形，或者圆角矩形，或者正弦曲线，或者三角形。

3.根据权利要求2所述的超蒸发换热器，其特征在于：在换热效率要求高的区域处的横向内肋形状优于换热效率要求低的区域处的横向内肋形状，其形状按优劣顺序依次为逆流三角形、顺流三角形、矩形、圆角矩形、直角三角形、正弦曲线。

4.根据权利要求1所述的超蒸发换热器，其特征在于：所述支撑材料层的部分冷却流道采用不带内肋的平滑结构。

5.根据权利要求1所述的超蒸发换热器，其特征在于：当超蒸发换热器总宽度和总长度一定时，在换热效率要求高的区域处的横向内肋密度优于换热效率要求低的区域处的横向内肋密度。

6.根据权利要求1所述的超蒸发换热器，其特征在于：在换热效率要求高的区域处的纵向内肋和横向内肋材料的导热系数一致，且高于换热效率要求低的区域处的横向内肋或纵向内肋材料的导热系数。

说明书

技术领域

本发明涉及蒸发换热器领域，具体是一种超蒸发换热器。

背景技术

蒸发换热器自上世纪50年代发展以来，经历了普通蒸发换热器、过蒸发换热器阶段，直到1970年由C. Beutheret率先提出超蒸发换热器结构，并应用于Thomson CSF的大功率四极管中的阳极冷却，从此开启了强化换热领域的一场革命，并在蒸发器换热领域开辟了新的重要分支——超蒸发换热器。

如图1所示，图1是一种典型的超蒸发换热器的结构示意图，主要由四种材料复合而成，依次为耐热材料层1、过渡层2、热沉材料层3与支撑材料层4，热沉材料层3和支撑材料层4之间设置有冷却流道5，该结构的主要特点是在换热器冷却流道5受热面的背面，即在热沉材料层3的冷却流道面上设置与流体流动方向垂直的横向内肋6，且横向内肋6两侧辅以纵向沟槽7用以排除气泡。超蒸发换热器是将换热器结构中耐热材料层1上承受的热量传递到热沉材料层3，热沉材料层3壁面温度升高，超过冷却流道5内冷却流体的饱和温度，并达到冷却流体产生气泡所需的过热度，则热沉材料层3受热面的背面横向内肋6间的壁面附近的冷却流体会汽化产生气泡，当气泡长大扩展出横向内肋6间的沟槽，进入过冷流体时，气泡将破裂，同时过冷水会再次充满横向内肋6间的沟槽，受热继续汽化产生气泡，以此循环此过程。在这个过程中，通过流体汽化时吸收的大量汽化潜热，从而达到强化换热的目的。

在传统超蒸发换热器中，主要是以与流体流动方向垂直的横向内肋为主，两侧辅以纵向沟槽用以排除气泡的结构，此种结构换热效率受模块宽度影响更大；并且传统超蒸发换热器在一定长度的冷却流道内的压降相对较高。此外，传统超蒸发换热器在所有区域采用结构参数完全一样的统一的内肋配置结构：内肋密度、内肋形状、内肋材料导热系数完全相同。然而，如本领域技术人员所知晓的，超蒸发换热器在工作时，换热器进口处内部工质温度较低，随着内部工质与外部热源的换热，内部工质温度逐渐升高，换热器出口处内部工质温度最高。超蒸发换热器各个区域的换热能力需求是不同的，在换热需求高的区域，则需要换热性能好的内肋组合达到比较理想的换热能力。因此，在现有超蒸发换热器中，由于整个换热器在所有各区域采用结构参数完全一样的统一的内肋配置结构，这必将导致换热性能需求高的区域，所用的统一的内肋组合的换热性能不能满足要求，而换热性能需求不高的区域，所用内肋组合稍显浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种超蒸发换热器，以解决现有技术超蒸发换热器换热性能不足的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

超蒸发换热器，包括耐热材料层、过渡层、热沉材料层、支撑材料层，支撑材料层和热层材料层之间设有冷却流道，支撑材料层和热层材料层朝向冷却流道的一面分别作为冷却流道面，其特征在于：热沉材料层的冷却流道面上根据对应区域换热效率要求的不同设置不同内肋，其中对应于换热效率要求高的区域设置的内肋为呈纵横交叉的纵向内肋和横向内肋的组合，所述横向内肋水平垂直于流体流动方向，纵向内肋平行于流体流动方向，对应于换热效率要求低的区域设置的内肋仅为横向内肋或纵向内肋。

所述的超蒸发换热器，其特征在于：所述热沉材料层的横向内肋的形状根据需求设计为矩形，或者圆角矩形，或者正弦曲线，或者三角形。

所述的超蒸发换热器，其特征在于：在换热效率要求高的区域处的横向内肋形状优于换热效率要求低的区域处的横向内肋形状，其形状按优劣顺序依次为逆流三角形、顺流三角形、矩形、圆角矩形、直角三角形、正弦曲线。

所述的超蒸发换热器，其特征在于：所述支撑材料层的部分冷却流道采用不带内肋的平滑结构。

所述的超蒸发换热器，其特征在于：当超蒸发换热器总宽度和总长度一定时，在换热效率要求高的区域处的横向内肋密度优于换热效率要求低的区域处的横向内肋密度。

所述的超蒸发换热器，其特征在于：在换热效率要求高的区域处的纵向内肋和横向内肋材料的导热系数一致，且高于换热效率要求低的区域处的横向内肋或纵向内肋材料的导热系数。

通过本发明换热器结构，将耐热材料层上承受的热量传递到热沉材料层，热沉材料层壁面温度升高，超过冷却流体的饱和温度，并达到冷却流体产生气泡所需的过热度，则热沉材料层壁面附近的冷却流体会在汽化时吸收大量的汽化潜热，产生气泡。本发明中的横向内肋能够进一步增加冷却流体的扰动，增加部件的换热面积，能为换热器模块提供更多的汽化核心，有利于气泡的生成，进而提高模块的换热效率。因此气泡主要集中在横向内肋与纵向内肋之间的流道中。其中气泡的排除在各自的纵向内肋中分别进行，相对比较独立，因此模块宽度的增加不会对气泡的排除造成较大影响，但却增加了有效换热面积，故在承受高热负荷时，本发明超蒸发换热器表面峰值温度会降低，从而达到强化换热的目的。此外，纵向内肋还起着换热模块“加强筋”的作用，能够有效增加本发明换热模块在长度方向上的机械强度。

与现有技术相比，本发明的优点为：

采用本发明的技术方案，由于超蒸发换热器不是采用统一的内肋组合结构，而是根据实际工作状况以及整体工作环境，调整内肋的不同组合，从而使具有不统一的内肋组合的换热器获得最佳的性能和良好的经济性。

附图说明

图1是现有技术超蒸发换热器结构示意图，其中：

图a为立体透视图，图b为主视图，图c为侧视图。

图2是本发明实施例一结构示意图，其中：

图a为立体透视图，图b为主视图，图c为侧视图。

图3是本发明实施例二结构示意图，其中：

图a为立体透视图，图b为主视图，图c为侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2、图3所示，超蒸发换热器，包括耐热材料层1、过渡层2、热沉材料层3、支撑材料层4，支撑材料层4和热层材料层3之间设有冷却流道5，支撑材料层4和热层材料层3朝向冷却流道的一面分别作为冷却流道面，热沉材料层3的冷却流道面上根据对应区域换热效率要求的不同设置不同内肋，其中对应于换热效率要求高的区域设置的内肋为呈纵横交叉的纵向内肋8和横向内肋6的组合，横向内肋6水平垂直于流体流动方向，纵向内肋8平行于流体流动方向，对应于换热效率要求低的区域设置的内肋仅为横向内肋6或纵向内肋8。

热沉材料层3的横向内肋6的形状根据需求设计为矩形，或者圆角矩形，或者正弦曲线，或者三角形。

在换热效率要求高的区域处的横向内肋形状优于换热效率要求低的区域处的横向内肋形状，其形状按优劣顺序依次为逆流三角形、顺流三角形、矩形、圆角矩形、直角三角形、正弦曲线。

支撑材料层4的部分冷却流道采用不带内肋的平滑结构。

当超蒸发换热器总宽度和总长度一定时，在换热效率要求高的区域处的横向内肋密度优于换热效率要求低的区域处的横向内肋密度。

在换热效率要求高的区域处的纵向内肋和横向内肋材料的导热系数一致，且高于换热效率要求低的区域处的横向内肋或者纵向内肋材料的导热系数。

本发明的内肋具体结构不定，尺寸不限于特定的数值，以下所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例一如图2所示，图2给出了一种类型的超蒸发换热器优选实施例：

该模块整体厚度为20 mm，宽度为36mm，耐热材料选择为2 mm厚的钨，过渡层为1 mm厚的无氧铜，热沉材料为厚7 mm的 CuCrZr合金，支撑材料为厚10 mm的316L不锈钢。

根据此整体尺寸，一个优化后的内部结构如下：支撑材料（316L不锈钢）侧设置的纵向内肋高度为0，热沉材料（CuCrZr合金）侧的纵向内肋的高度为4 mm，宽度为2mm，间距为3mm；热沉材料（CuCrZr合金）侧的横向内肋高度为1 mm，宽度为2mm，长度与纵向内肋间距同宽，为3 mm；这些纵横交错的内肋呈周期性排列。

实施例二如图3所示，图3给出了另外一种类型的超蒸发换热器优选实施例：

该模块整体厚度为20 mm，宽度为36mm，耐热材料选择为2 mm厚的钨，过渡层为1 mm厚的钨铜梯度层，热沉材料为厚7 mm的ODS铜合金，支撑材料为厚10 mm的低活化钢。

根据此整体尺寸，一个优化后的内部结构如下：支撑材料（低活化钢）侧设置的纵向内肋高度为0，热沉材料（ODS铜合金）侧的纵向内肋高度为4 mm，宽度为2mm，间距为3mm；热沉材料（ODS铜合金）侧的横向内肋高度为1 mm，宽度为2mm，但形状为逆流三角形，长度与纵向内肋间距同宽，为3 mm；这些纵横交错的内肋呈周期性排列。

超蒸发换热器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。