TWI731500B - 導熱模組 - Google Patents
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Abstract
一種導熱模組，包含一表面具粗糙度的熱媒板件，及複數彼此相間隔地設置於該熱媒板件且為多孔質的導熱翅片。該熱媒板件圍繞出複數彼此相間隔設置的液體流道。每兩相鄰的導熱翅片與該熱媒板件相配合，界定出一氣流通道。該等導熱翅片為多孔質，可使通過之蒸氣的壓力損失降低，以避免蒸氣堵塞之情形，加上該熱媒板件具有粗糙化的外表面，可大幅提升蒸氣的熱交換面積，並產生氣體紊流的效果，從而提升熱傳性能。此外，該熱媒板件粗糙化的內表面可提升與蓄熱流體的接觸面積，並不致增加太多的壓損。
Description
本發明是有關於一種熱交換模組，特別是指一種氣-液型導熱模組。
熱交換器在冷凍空調、熱泵及工業製程領域中應用已久，傳統熱交換器包含殼管式、板式及鰭管等類型，此類熱交換器的發展已臻成熟，但仍受到操作壓力、溫域、效率、體積、壓損等條件而限制其應用環境。另一方面，目前的溫泉場域發電以深層地熱為主，而溫泉井自然放流的排放蒸氣仍接近130℃，極具發電及再利用之潛力，但如前所述，傳統熱交換器無法滿足再生能源中低溫廢氣或地熱蒸汽等熱能轉換應用所需要的低壓損、耐高溫、耐高壓、抗蝕等需求，其中高壓損會造成蒸氣經過熱交換器時容易堵塞而造成危險，且與蒸氣接觸的熱交換面積也仍有提升之空間。
因此，本發明之目的，即在提供一種氣側熱交換表面積高且壓降低的導熱模組。
於是，本發明導熱模組，包含一表面具粗糙度的熱媒板件，及複數彼此相間隔地設置於該熱媒板件且為多孔質的導熱翅片。該熱媒板件圍繞出複數彼此相間隔設置的液體流道，每一液體流道沿一第一方向延伸。定義一與該第一方向相交的第二方向，每兩相鄰的導熱翅片與該熱媒板件相配合，界定出一沿該第二方向延伸的氣流通道。
本發明之功效在於：該等導熱翅片為多孔質，可使通過之蒸氣的壓力損失降低，以避免蒸氣堵塞之情形，加上該熱媒板件具有粗糙化的外表面，可大幅提升蒸氣的熱交換面積，並產生氣體紊流的效果，從而提升熱傳性能。此外，該熱媒板件粗糙化的內表面可提升與蓄熱流體的接觸面積，並不致增加太多的壓損。
參閱圖1與圖2，為本發明導熱模組1之一實施例，定義一第一方向A、一與該第一方向A垂直的第二方向B，及一垂直於該第一方向A及該第二方向B的第三方向C。該導熱模組1包含一表面具粗糙度的熱媒板件11，及複數沿該第一方向A彼此相間隔地設置於該熱媒板件11上且為多孔質的導熱翅片12。該熱媒板件11圍繞出複數沿該第二方向B彼此相間隔排列的液體流道111。每一液體流道111是沿該第一方向A延伸，且截面為可增加熱交換表面積的非圓形截面。該熱媒板件11在該第二方向B上的相反兩端是向外逐漸收合而形成尖端112，該等尖端112具有導流之功能，以使氣體進入時較為順暢。在本實施例中，該熱媒板件11與該等導熱翅片12一體成型，且是以420不鏽鋼粉末搭配選擇性雷射融熔銑削複合加工製造技術製得，具有耐高溫及耐高壓的特性，且外表面及內表面的粗糙度(Ra)小於50μm。
該等導熱翅片12沿該第三方向C一體成形地凸設於該熱媒板件11上，每一導熱翅片12沿該第二方向B延伸，其外型可如圖1所示地為波浪狀，但也可以為鋸齒狀或柱狀，該導熱翅片12如圖2所示地為多孔質材料，孔隙率≦50%，孔隙>1mm，且孔隙較佳為100~500μm。每兩相鄰的導熱翅片12與該熱媒板件11相配合，界定出一沿該第二方向B延伸而與該等液體流道111交叉設置的氣流通道13，呈現氣-液交叉設置的態樣。當氣體於每一氣流通道13流動時，透過在多孔質的該等導熱翅片12及外表面粗糙化的該熱媒板件11間流動，可大幅提升熱交換表面積，並將熱能傳遞給該等液體流道111中的蓄熱流體，完成熱交換，而多孔質的該等導熱翅片12除了提升接觸面積外，還可使氣體流動時產生不規則的紊流流場及減少壓力損失，提高熱傳性能並消除對於蒸氣或廢氣堵塞的敏感性，低熱損可達3.55%以下。
參閱圖3及圖4，本實施例不僅可單獨作為導熱的元件使用，也可如圖3所示地將多個導熱模組1相互疊置使用，此時可將該等導熱模組1如圖4所示地容置於一殼管2中，該殼管2可用多層蓄熱材料製成，例如多層玻璃纖維或多層氧化鋁，具備較佳的蓄熱性能，以吸收並儲存可能逸散的熱能。圖4的態樣可應用於回收低溫廢氣或地熱蒸汽，例如利用溫泉井自然放流的排放蒸氣來加熱蓄熱流體，並將蓄熱流體用來對電池的特定部分進行加溫，以達到化學能再生或提高電池的電能轉換效率等功效。
綜上所述，本發明的該等導熱翅片12可減少氣側壓力損失，可消除對蒸氣側堵塞的敏感性，而蒸氣或廢氣於緊密排列的該等導熱翅片12間及該熱媒板件11外表面上產生紊流效果，加上多孔質及粗糙化的製程處理，可大幅增加熱交換面積而提升整體熱傳性能，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1········ 導熱模組
11······ 熱媒板件
111····· 液體流道
112····· 尖端
12······ 導熱翅片
13······ 氣流通道
2········ 殼管
A······· 第一方向
B······· 第二方向
C······· 第三方向
本發明之其它的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一不完整的立體圖，說明本發明導熱模組之一實施例；
圖2是一局部剖視放大圖，說明本實施例中之複數導熱翅片為多孔質；
圖3是一不完整的立體圖，說明將複數導熱模組疊置的應用方式；及
圖4是一局部剖視的立體圖，說明該等導熱模組容置於一殼管內的應用態樣。
1········ 導熱模組
11······ 熱媒板件
111····· 液體流道
112····· 尖端
12······ 導熱翅片
13······ 氣流通道
A······· 第一方向
B······· 第二方向
C······· 第三方向
Claims (6)
- 一種導熱模組，包含：一熱媒板件，表面具粗糙度且圍繞出複數彼此相間隔設置的液體流道，每一液體流道沿一第一方向延伸；及複數導熱翅片，彼此相間隔地設置於該熱媒板件且為多孔質，定義一與該第一方向相交的第二方向，每兩相鄰的導熱翅片與該熱媒板件相配合，界定出一沿該第二方向延伸的氣流通道，每一導熱翅片具有多個孔隙為100μm至500μm的貫孔。
- 如請求項1所述的導熱模組，其中，該等液體流道為非圓形截面。
- 如請求項1所述的導熱模組，其中，該等導熱翅片的外型為波浪狀、鋸齒狀，及柱狀其中之一。
- 如請求項1所述的導熱模組，其中，該熱媒板件與該等導熱翅片一體成型。
- 如請求項1所述的導熱模組，其中，該熱媒板件及該等導熱翅片是以不鏽鋼製成。
- 如請求項1所述的導熱模組，其中，該熱媒板件在該第二方向上的相反兩端是向外逐漸收合而形成尖端。
Priority Applications (1)
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| TW108144899A TWI731500B (zh) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | 導熱模組 |
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| TW202122736A TW202122736A (zh) | 2021-06-16 |
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| CN101765753A (zh) * | 2007-07-27 | 2010-06-30 | 三菱电机株式会社 | 热交换器以及其制造方法 |
| CN206222991U (zh) * | 2016-11-07 | 2017-06-06 | 郑州大学 | 一种翅片热管式换热器 |
| CN110230935A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-13 | 南京工业大学 | 一种柔性结构的强热适应性板翅式换热器芯体 |
| TWI672471B (zh) * | 2018-10-04 | 2019-09-21 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | 熱交換裝置 |
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- 2019-12-09 TW TW108144899A patent/TWI731500B/zh active
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