專利名稱：超級相變換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
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(jié)構(gòu)為內(nèi)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(nèi)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(yīng)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(yīng)用水的蒸發(fā)相變來帶走熱量，因此換熱能力有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在增大接受熱負載的總面積基礎(chǔ)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(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(jié)構(gòu)呈沿軸線回轉(zhuǎn)閉合的中空金屬腔體，換熱器主腔體的兩端分別設(shè)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(jié)有傳動機構(gòu)，所述的傳動機構(gòu)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(zhì)注入口，另一端的中空軸的末端為傳熱介質(zhì)的抽吸出口，馬達通過傳動機構(gòu)帶動換熱器主腔體旋轉(zhuǎn)，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(nèi)制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端的傳熱介質(zhì)注入口注入傳熱介質(zhì)，傳熱介質(zhì)在換熱器主腔體內(nèi)被換熱器主腔體內(nèi)壁和內(nèi)壁上固結(jié)的多個側(cè)筋帶動做旋轉(zhuǎn)運動，傳熱介質(zhì)在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體內(nèi)壁上。讓換熱器工作在高效的從腔體到傳熱介質(zhì)的傳熱階段和傳熱介質(zhì)高效的相變工作階段。所述的中空軸松套在基礎(chǔ)支撐上。工作時啟動馬達，馬達通過傳動機構(gòu)帶動換熱器主腔體旋轉(zhuǎn)，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(nèi)制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端 的傳熱介質(zhì)注入口注入傳熱介質(zhì)，傳熱介質(zhì)在換熱器主腔體內(nèi)被換熱器主腔體內(nèi)壁和側(cè)筋帶動做旋轉(zhuǎn)運動，傳熱介質(zhì)在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體內(nèi)壁上。當(dāng)熱功率照射在換熱器主腔體外側(cè)一定面積區(qū)域時，則因為換熱器主腔體旋轉(zhuǎn)的原因，換熱器主腔體外側(cè)的受熱面在動態(tài)的旋轉(zhuǎn)更換，即實際接受熱負載區(qū)域為一沿周長展開的區(qū)域，這樣區(qū)別與傳統(tǒng)傾斜面靶板設(shè)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(zhì)常壓沸點的情況下，傳熱介質(zhì)大量沸騰相變帶走熱量，同時產(chǎn)生的氣泡在傳熱介質(zhì)離心力的作用下，氣泡向換熱器回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度下，可以達到傳熱介質(zhì)向換熱器主腔體內(nèi)側(cè)數(shù)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(nèi)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(zhì)的傳熱階段和傳熱介質(zhì)高效的相變工作階段，成為一種超級相變換熱器。本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)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(zhuǎn)表面等設(shè)計，從而有效避免在換熱器主腔體內(nèi)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(zhì)的傳熱階段和傳熱介質(zhì)高效的相變工作階段，成為一種超級相變換熱器。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖的剖面構(gòu)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(cè)筋，5.傳動機構(gòu)，6.馬達，7.傳熱介質(zhì)注入口，8.傳熱介質(zhì)。
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(chǔ)支撐上，在一端的中空軸2上固結(jié)有一對齒輪組作的傳動機構(gòu)5，并且通過傳動機構(gòu)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(zhì)注入口 7，用去離子水作為傳熱介質(zhì)8，另一端連接大抽速水環(huán)真空泵作為傳熱介質(zhì)8被抽吸出口 1，換熱器主腔體3內(nèi)壁固結(jié)有側(cè)筋4。工作時啟動馬達6，馬達6通過傳動機構(gòu)5帶動換熱器主腔體3旋轉(zhuǎn)，啟動連接抽吸出口 I的大抽速水環(huán)真空泵，真空泵的抽吸作用在換熱器主腔體3內(nèi)制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端的傳熱介質(zhì)注入口注入傳熱介質(zhì)8，傳熱介質(zhì)8在換熱器主腔體3內(nèi)被換熱器主腔體內(nèi)壁和側(cè)筋4帶動做旋轉(zhuǎn)運動，傳熱介質(zhì)8在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體3的內(nèi)壁。當(dāng)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(cè)一定面積區(qū)域時，則因為換熱器主腔體3旋轉(zhuǎn)的原因，換熱器主腔體3外側(cè)的受熱面在動態(tài)的旋轉(zhuǎn)更換，即實際接受熱負載區(qū)域為一沿周長展開的區(qū)域，這樣區(qū)別于傳統(tǒng)傾斜面靶板設(shè)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(zhì)8常壓沸點的情況下，傳熱介質(zhì)8大量沸騰相變帶走熱量，同時產(chǎn)生的氣泡在傳熱介質(zhì)8離心力的作用下，氣泡向換熱器回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度下，可以達到傳熱介質(zhì)8向換熱器主腔體3內(nèi)側(cè)數(shù)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(nèi)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(zhì)的傳熱階段和傳熱介質(zhì)高效的相變工作階段。成為一種超級相變換熱 器。
權(quán)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(jié)構(gòu)呈沿軸線回轉(zhuǎn)閉合的中空金屬腔體，換熱器主腔體的兩端分別設(shè)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(jié)有傳動機構(gòu)，所述的傳動機構(gòu)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(zhì)注入口，另一端的中空軸的末端為傳熱介質(zhì)的抽吸出口，馬達通過傳動機構(gòu)帶動換熱器主腔體旋轉(zhuǎn)，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(nèi)制造一負壓氛圍，通過另一端的中空軸的末端的傳熱介質(zhì)注入口注入傳熱介質(zhì)，傳熱介質(zhì)在換熱器主腔體內(nèi)被換熱器主腔體內(nèi)壁和內(nèi)壁上固結(jié)的多個側(cè)筋帶動做旋轉(zhuǎn)運動，傳熱介質(zhì)在離心力的作用下緊緊貼附在換熱器主腔體內(nèi)壁上。
2.如權(quán)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(zhì)的傳熱階段和傳熱介質(zhì)高效的相變工作階段。
3.如權(quán)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(chǔ)支撐上。
全文摘要
本發(fā)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(jié)構(gòu)呈沿軸線回轉(zhuǎn)閉合的中空金屬腔體，換熱器主腔體的兩端分別設(shè)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(jié)有傳動機構(gòu)，傳動機構(gòu)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(zhì)注入口，另一端的中空軸的末端為傳熱介質(zhì)的抽吸出口。本發(fā)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(zhuǎn)表面等設(shè)計，從而有效避免在換熱器主腔體內(nèi)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(zhì)的傳熱階段和傳熱介質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者李軍, 胡純棟, 謝亞紅 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所