專利名稱：超級相變換熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種換熱器，適用于大功率強流粒子束，強激光等具強功率密度的靶或接受器。
背景技術：
強流中性束注入加熱是授控核聚變裝置的有效加熱手段，中性束注入器的粒子束具有兆瓦級的加熱功率，其自身功率測量用靶需要高效換熱措施。目前公知的測量靶結構為內部有水管冷卻的靶板并且靶板接受熱負荷的表面要傾斜面對射來的束流或強激光放置。傾斜放置是為了增加接受面積，降低單位面積的熱功率，并且有的水冷內部加裝擾流元件增加換熱能力。存在的不足是，靶面傾斜布置雖然增加了接受熱負載的總面積，但是相應的機械尺寸尤其是在沿束流的長度方向尺寸大大增加；另外水冷管道雖增加擾流元件但是仍然主要靠水的溫升及熱容來帶走熱量，沒有很好的應用水的蒸發相變來帶走熱量，因此換熱能力有限。
發明內容
本發明在增大接受熱負載的總面積基礎上不會引起機械尺寸尤其是在沿束流的長度方向尺寸增加，并且充分利用相變換熱，得到高效的換熱能力。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
一種超級相變換熱器，包括有換熱器主腔體，其特征在于所述的換熱器主腔體為結構呈沿軸線回轉閉合的中空金屬腔體，換熱器主腔體的兩端分別設有一個中空軸，換熱器主腔體的一端或兩端的中空軸上固結有傳動機構，所述的傳動機構與馬達連接；中空軸的空腔與換熱器主腔體的空腔連通，換熱器主腔體的一端的中空軸的末端為傳熱介質注入口，另一端的中空軸的末端為傳熱介質的抽吸出口，馬達通過傳動機構帶動換熱器主腔體旋轉，啟動連接抽吸出口的真空泵，真空泵的抽吸在換熱器主腔體內制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端的傳熱介質注入口注入傳熱介質，傳熱介質在換熱器主腔體內被換熱器主腔體內壁和內壁上固結的多個側筋帶動做旋轉運動，傳熱介質在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體內壁上。讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質的傳熱階段和傳熱介質高效的相變工作階段。所述的中空軸松套在基礎支撐上。工作時啟動馬達，馬達通過傳動機構帶動換熱器主腔體旋轉，啟動連接抽吸出口的真空泵，真空泵的抽吸在換熱器主腔體內制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端 的傳熱介質注入口注入傳熱介質，傳熱介質在換熱器主腔體內被換熱器主腔體內壁和側筋帶動做旋轉運動，傳熱介質在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體內壁上。當熱功率照射在換熱器主腔體外側一定面積區域時，則因為換熱器主腔體旋轉的原因，換熱器主腔體外側的受熱面在動態的旋轉更換，即實際接受熱負載區域為一沿周長展開的區域，這樣區別與傳統傾斜面靶板設計在沒有增加沿束流的長度方向尺寸的情況下增加了總的熱負載接受面積，降低了單位面積的熱功率。因為真空抽吸負壓的作用在低于傳熱介質常壓沸點的情況下，傳熱介質大量沸騰相變帶走熱量，同時產生的氣泡在傳熱介質離心力的作用下，氣泡向換熱器回轉中心運動并通過抽吸出口被真空泵抽走。在換熱器一定旋轉速度下，可以達到傳熱介質向換熱器主腔體內側數個G (重力加速度)的加速度，從而有效避免在換熱器主腔體內壁形成的沸騰氣體膜，讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質的傳熱階段和傳熱介質高效的相變工作階段，成為一種超級相變換熱器。本發明的有益效果在于
本發明同時巧妙的綜合利用真空負壓強化相變換熱、離心力和回轉表面等設計，從而有效避免在換熱器主腔體內壁形成的沸騰氣體膜，讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質的傳熱階段和傳熱介質高效的相變工作階段，成為一種超級相變換熱器。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖I是本發明的結構原理圖的剖面構造圖。圖2是圖I中的A-A剖視圖。圖中I.抽吸出口，2.中空軸，3.換熱器主腔體，4.側筋，5.傳動機構，6.馬達，7.傳熱介質注入口，8.傳熱介質。
具體實施例方式如圖1、2所示，一種超級相變換熱器，包括有主體為圓桶型的中空無氧銅腔體作為換熱器主腔體3，在換熱器主腔體3兩端各有一個中空軸2，中空軸2松套在基礎支撐上，在一端的中空軸2上固結有一對齒輪組作的傳動機構5，并且通過傳動機構5跟電動機做的馬達6連接，中空軸2的空腔與換熱器主腔體3的空腔連通，一端為傳熱介質注入口 7，用去離子水作為傳熱介質8，另一端連接大抽速水環真空泵作為傳熱介質8被抽吸出口 1，換熱器主腔體3內壁固結有側筋4。工作時啟動馬達6，馬達6通過傳動機構5帶動換熱器主腔體3旋轉，啟動連接抽吸出口 I的大抽速水環真空泵，真空泵的抽吸作用在換熱器主腔體3內制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端的傳熱介質注入口注入傳熱介質8，傳熱介質8在換熱器主腔體3內被換熱器主腔體內壁和側筋4帶動做旋轉運動，傳熱介質8在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體3的內壁。當大功率強流粒子束或強激光等熱功率照射在換熱器主腔體3外側一定面積區域時，則因為換熱器主腔體3旋轉的原因，換熱器主腔體3外側的受熱面在動態的旋轉更換，即實際接受熱負載區域為一沿周長展開的區域，這樣區別于傳統傾斜面靶板設計，在沒有增加沿束流的長度方向尺寸的情況下增加了總的熱負載接受面積，降低了單位面積的熱功率。因為真空抽吸負壓的作用在低于傳熱介質8常壓沸點的情況下，傳熱介質8大量沸騰相變帶走熱量，同時產生的氣泡在傳熱介質8離心力的作用下，氣泡向換熱器回轉中心運動并通過抽吸出口 I被真空泵抽走。在換熱器一定旋轉速度下，可以達到傳熱介質8向換熱器主腔體3內側數個G (重力加速度)的加速度，從而有效避免在換熱器主腔體3內壁形成的沸騰氣體膜，讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質的傳熱階段和傳熱介質高效的相變工作階段。成為一種超級相變換熱 器。
權利要求
1.一種超級相變換熱器，包括有換熱器主腔體，其特征在于所述的換熱器主腔體為結構呈沿軸線回轉閉合的中空金屬腔體，換熱器主腔體的兩端分別設有一個中空軸，換熱器主腔體的一端或兩端的中空軸上固結有傳動機構，所述的傳動機構與馬達連接；中空軸的空腔與換熱器主腔體的空腔連通，換熱器主腔體的一端的中空軸的末端為傳熱介質注入口，另一端的中空軸的末端為傳熱介質的抽吸出口，馬達通過傳動機構帶動換熱器主腔體旋轉，啟動連接抽吸出口的真空泵，真空泵的抽吸在換熱器主腔體內制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端的傳熱介質注入口注入傳熱介質，傳熱介質在換熱器主腔體內被換熱器主腔體內壁和內壁上固結的多個側筋帶動做旋轉運動，傳熱介質在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體內壁上。
2.如權利要求I所述的超級相變換熱器，其特征在于讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質的傳熱階段和傳熱介質高效的相變工作階段。
3.如權利要求I所述的超級相變換熱器，其特征在于所述的中空軸松套在基礎支撐上。
全文摘要
本發明公開了一種超級相變換熱器，包括有換熱器主腔體，換熱器主腔體為結構呈沿軸線回轉閉合的中空金屬腔體，換熱器主腔體的兩端分別設有一個中空軸，換熱器主腔體的一端或兩端的中空軸上固結有傳動機構，傳動機構與馬達連接；中空軸的空腔與換熱器主腔體的空腔連通，換熱器主腔體的一端的中空軸的末端為傳熱介質注入口，另一端的中空軸的末端為傳熱介質的抽吸出口。本發明同時巧妙的綜合利用真空負壓強化相變換熱、離心力和回轉表面等設計，從而有效避免在換熱器主腔體內壁形成的沸騰氣體膜，讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質的傳熱階段和傳熱介質高效的相變工作階段，成為一種超級相變換熱器。
文檔編號F28D19/00GK102706194SQ20121015409
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者李軍, 胡純棟, 謝亞紅 申請人:中國科學院等離子體物理研究所