一種自然對流散熱結構及其方法技術

本發明專利技術公開了一種自然對流散熱結構及其方法，結構具體包括：外殼和肋片，外殼包括內壁和外壁。在外殼的內部并排設置有兩根以上的肋片，肋片采用漸變截面的結構。外殼的兩端開口，肋片之間形成漸變截面結構的管狀空氣通道。當熱源接觸自然對流散熱結構的局部區域，將熱量傳導到自然對流散熱結構的外殼。自然對流散熱結構的內壁、外壁和接觸到的空氣發生熱交換，肋片之間管狀空氣通道內的空氣受熱上升，管狀空氣通道下部的冷空氣不斷補充進來帶走熱量。本發明專利技術自然對流散熱結構及其方法能夠明顯提高目前自然對流散熱器的散熱能力，在相同散熱能力的情況下，所需的材料更少，體積更小，能夠保持較低的成本和較高的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種散熱結構及其方法，尤其是涉及ー種采用自然對流方式的散熱結構及散熱其方法。
技術介紹
自然對流散熱是指在沒有外部機械カ的作用下，僅僅靠流體內部溫度差，而使得流體流動從而產生的傳熱現象，被稱為自然對流散熱。而動壓是指物體在做相對流體運動時，在正對流體的方向表面，流體完全受阻，此處流體速度為零，其動能轉變為壓力能，壓カ増大，其壓カ成為全受阻壓力，它與未受擾動處的壓力之差，稱為動壓。自然對流散熱方式是最常見的散熱方式，它的散熱原理是利用空氣冷熱變化時產 生對流帶走熱源的熱量。自然對流散熱方式作為ー種應用廣泛的散熱方式，具有著結構簡單，可靠性高，成本低，散熱密度較低的特點。在現有技術的近似技術方案中，有利用煙囪結構加強冷熱空氣的壓カ差，增強對流，提高散熱能力的方案。但是，目前的自然對流散熱方式存在著效率低的缺陷，而強迫風冷方式存在著成本較高、可靠性低的技術缺陷。同時，在相同散熱能力的情況下對比，現有技術往往都需要更多材料和更大的體積。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供ー種自然對流散熱結構及其方法，該結構及其方法能明顯提高目前自然對流散熱器散熱能力，在相同散熱能力的情況下，所需的材料更少，體積更小，能夠保持較低的成本和較高的可靠性。為了實現上述專利技術目的，本專利技術具體提供了ー種自然對流散熱結構的技術實現方案，ー種自然對流散熱結構，包括夕卜殼和肋片，外殼包括內壁和外壁。在外殼的內部并排設置有兩根以上的肋片，肋片采用漸變截面的結構。外殼的兩端開ロ，肋片之間形成漸變截面結構的管狀空氣通道，熱源接觸自然對流散熱結構的局部區域，將熱量傳導到自然對流散熱結構的外売，自然對流散熱結構的內壁、外壁和接觸到的空氣發生熱交換，肋片之間管狀空氣通道內的空氣受熱上升，管狀空氣通道下部的冷空氣不斷補充進來帶走熱量。作為本專利技術ー種自然對流散熱結構技術方案的進ー步改進，肋片中部的截面積大于兩端的截面積，從肋片的一端到中部，肋片的截面積逐漸變小，從肋片的中部再到另ー端，肋片的截面積逐漸變大。在肋片之間管狀空氣通道的空氣進入部分增大有效入口面積，増加流入空氣量；通過控制管狀空氣通道的截面積變化減少入ロ空氣動壓，從而減少入ロ阻力。在肋片之間管狀空氣通道的空氣出口部分增大有效入口面積，減少出口壓カ損失，從而減少出口阻力，擴大有效出口截面，増加空氣實際流出量，并且自然的與外界大氣匯合。作為本專利技術ー種自然對流散熱結構技術方案的進ー步改進，外殼的頂板的內壁采用漸變截面的結構，頂板中部的截面積大于兩端的截面積。作為本專利技術ー種自然對流散熱結構技術方案的進ー步改進，外殼的底板的內壁采用漸變截面的結構，底板中部的截面積大于兩端的截面積。作為本專利技術ー種自然對流散熱結構技術方案的進ー步改進，外殼的側板的內壁采用漸變截面的結構，側板中部的截面積大于兩端的截面積。作為本專利技術ー種自然對流散熱結構技術方案的進ー步改進，自然對流散熱結構的肋片采用漸變截面為橢圓或拋物線或橢圓加矩形的曲面結構。作為本專利技術ー種自然對流散熱結構技術方案的進ー步改進，自然對流散熱結構的外殼和肋片采用高導熱系數的鋁合金材料制成。本專利技術還另外具體提供了ー種自然對流散熱方法的技術實現方案，ー種自然對流散熱方法，在自然對流散熱結構的外殼內部并排設置兩根以上的肋片，外殼和肋片均采用高導熱系數材料制成，使外殼與肋片之間形成并列的管狀空氣通道結構。肋片采用漸變截面的結構，肋片中部的截面積大于兩端的截面積。當熱源接觸到自然對流散熱結構的外殼的局部區域時，熱量傳導至到自然對流散熱結構的外殼，外殼的內壁和外壁和接觸到的空 氣發生熱交換，管狀空氣通道內空氣受熱上升，管狀空氣通道下部的冷空氣不斷補充進自然對流散熱結構的管狀空氣通道帶走熱量，從而實現自然對流散熱。作為本專利技術ー種自然對流散熱方法技術方案的進ー步改進，在肋片之間管狀空氣通道的空氣進入部分増大有效入口面積，増加流入空氣量。通過控制管狀空氣通道的截面積變化減少入ロ空氣動壓，從而減少入ロ阻力。在肋片之間管狀空氣通道的空氣出ロ部分增大有效入口面積，減少出ロ壓カ損失，從而減少出口阻力，擴大有效出ロ截面，增加空氣實際流出量，并且自然的與外界大氣匯合。作為本專利技術ー種自然對流散熱方法技術方案的進ー步改進，自然對流散熱方法還包括采用漸變截面為橢圓或拋物線或橢圓加矩形的曲面結構對自然對流散熱結構的肋片進行設計的過程。通過實施上述本專利技術ー種自然對流散熱結構及其方法的技術方案，能夠達到以下技術效果 (1)本專利技術采用材料較少，因而在量較大的情況下具有成本優勢； (2)本專利技術體積較小，適合使用在對空間有限制的場合； (3)本專利技術重量較輕，適合機車等這些追求更低的重量交通工具上； (4)本專利技術散熱能力更強，可靠性更高，適合應用在發熱量較大，可靠性要求較高的場ムロ ο附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式的空氣流向示意 圖2是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式的內部結構示意 圖3是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式的熱量傳遞示意 圖4是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式中單個管狀空氣通道的結構示意圖I ; 圖5是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式中單個管狀空氣通道的結構示意圖2 ； 圖6是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式中管狀空氣通道的結構示意 圖7是本專利技術自然對流散熱結構ー種具體實施方式肋片的結構示意 圖中I-外殼，2-肋片，3-內壁，4-外壁，5-空氣通道，6-頂板，7-底板，8-側板。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如附圖I至附圖7所示，給出了本專利技術ー種自然對流散熱結構及其方法的具體實施例，下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進ー步說明。如附圖I和附圖2所示的ー種自然對流散熱結構的具體實施方式，包括外殼I和肋片2，外殼I包括內壁3和外壁4，在外殼I的內部并排設置有兩根以上的肋片2。肋片2采用漸變截面的結構。其中，自然對流散熱結構的外殼I和肋片2采用高導熱系數的鋁合金材料制成。外殼I的兩端開ロ，肋片2之間形成漸變截面結構的管狀空氣通道，熱源接觸自然對流散熱結構的局部區域，將熱量傳導到自然對流散熱結構的外殼I。自然對流散熱結構的內壁3、外壁4和接觸到的空氣發生熱交換，肋片2之間管狀空氣通道內的空氣受熱上升，管狀空氣通道下部的冷空氣不斷補充進來帶走熱量。如附圖2和附圖4所示，肋片2采用漸變截面的結構，肋片2中部的截面積大于兩端的截面積。從肋片2的一端到中部，肋片2的截面積逐漸變小，從肋片2的中部再到另ー端，肋片2的截面積逐漸變大。在肋片2之間管狀空氣通道的空氣進入部分增大有效入口面積，増加流入空氣量。通過控制管狀空氣通道的截面積本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自然對流散熱結構，其特征在于，包括：外殼（1）和肋片（2），所述外殼（1）包括內壁（3）和外壁（4），在所述外殼（1）的內部并排設置有兩根以上的肋片（2），所述肋片（2）采用漸變截面的結構；外殼（1）的兩端開口，肋片（2）之間形成漸變截面結構的管狀空氣通道，熱源接觸自然對流散熱結構的局部區域，將熱量傳導到自然對流散熱結構的外殼（1），自然對流散熱結構的內壁（3）、外壁（4）和接觸到的空氣發生熱交換，肋片（2）之間管狀空氣通道內的空氣受熱上升，管狀空氣通道下部的冷空氣不斷補充進來帶走熱量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張文輝，吳文慧，嚴允，楊衛峰，汪旭，岳曉，尹君，
申請(專利權)人：南車株洲電力機車研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：