本发明涉及轨道车辆领域，尤其涉及一种轨道交通车辆走行风相变换热系统。
背景技术：
轨道交通车辆具有多个发热装置，如牵引电机、牵引变流器和变压器等，对其进行有效散热，是保证其在一定温度范围内可靠地工作，以及轨道交通车辆安全稳定运行的必要任务。
目前，轨道交通车辆上，对牵引变流器和变压器进行散热的装置，大部分为液体冷却的换热装置，牵引变流器换热装置主要包括风机组、散热器、水冷板、水泵及管路等部分，牵引变压器换热装置主要包括风机组、散热器、油泵及管路等部分。由于风机组和泵的存在，换热系统具有噪声、功率消耗等问题。
技术实现要素：
本发明提供一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，以解决上述问题。
一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，包括：蒸发器、散热器、气相流道和液相流道；
所述蒸发器包括液相贯通部、气相贯通部和蒸发件，所述气相贯通部设于所述液相贯通部上方，所述蒸发件设置于所述液相贯通部和气相贯通部之间，所述蒸发件紧贴发热件，所述蒸发件内装有相变工质，所述蒸发件的内壁上设有毛细结构，所述毛细结构使所述蒸发件的内壁覆盖有所述相变工质，所述气相贯通部与所述气相流道连通，所述液相贯通部与所述液相流道连通；
所述散热器包括散热管和设于所述散热管外侧的翅片，所述散热管的上端与所述气相流道连通，下端与所述液相流道连通。
进一步地，所述翅片所在平面与所述散热管的轴线垂直，所述翅片与所述散热管之间设有过渡体，所述过渡体具有曲面，所述曲面从所述散热管的外表面平滑过渡至所述翅片的外表面。
进一步地，所述翅片表面设有凹陷部，所述凹陷部具有第一曲面、第二曲面和底面，所述第一曲面和第二曲面均为环形曲面，与所述翅片平滑连接并向所述翅片一侧延伸，且所述第一曲面的切线与所述翅片的夹角逐渐增大，所述第二曲面与所述第一曲面平滑连接，且所述第二曲面与所述翅片之间的夹角逐渐减小，所述底面与所述第二曲面平滑连接。
进一步地，所述气相流道与所述气相贯通部的连接处高于所述气相流道与所述散热管的连接处。
进一步地，还包括安装板，所述安装板具有安装槽，所述蒸发件设于所述安装槽中，所述发热件通过螺栓安装于所述安装板上，使所述蒸发件紧贴所述发热件。
进一步地，所述蒸发件包括若干蒸发通道，所述蒸发通道的外壁均与所述发热件接触，所述蒸发通道内壁设有若干蒸发槽，所述蒸发槽为矩形槽，所述蒸发槽之间的距离大于所述蒸发槽的宽度。
进一步地，所述毛细结构为茸状翅纤维。
本发明提供了一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，设置有走行风散热器、蒸发器、相变工质流道、相变工质等。
蒸发器与发热部件接触，吸收发热部件的热量；蒸发器内部的相变工质吸收热量，由液态变为气态，在蒸汽压力的驱动下向相变工质流道流动，进而流动到走行风散热器的内腔中；在走行风条件下，散热器翅片外表面进行强迫风冷对流换热；在散热器内腔中，相变工质释放热量，从气态转化为液态，在蒸汽压力和重力的驱动下向相变工质流道流动，进而流动到蒸发器中。
本发明的优点在于充分利用高速列车的走行风，对散热器上的翅片进行强迫风冷对流换热；换热系统利用相变工质的汽化潜热快速吸收发热部件的热量；本发明公开的换热系统取消了风机组与泵，消除了换热系统的能量消耗，节省了运行成本，降低了换热系统噪声，解决了噪声污染，简化了换热系统结构组成，提高了换热系统的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统结构示意图；
图2为本发明实施例公开的蒸发器安装示意图；
图3为图1中a-a视角剖视图，展示了本发明实施例公开的散热器结构；
图4为图3中b部分的放大图；
图5为本发明实施例中的翅片结构图；
图6为本发明实施例中凹陷部的放大结构图；
图7为本发明中一个蒸发件的剖视图；
图8为图7中c部分的放大图。
图中：
1、蒸发器；11、气相贯通部；12、液相贯通部；13、蒸发件；14、蒸发通道；15、蒸发槽；
2、散热器；21、散热管；22、翅片；23、过渡体；24、曲面；25凹陷部；26、第一曲面；27、第二曲面；28；底面；
3、气相流道；4、液相流道；5、发热件；6、安装板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，包括：蒸发器1、散热器2、气相流道3和液相流道4，所述气相流道3分别与所述蒸发器1的顶部和所述散热器2的顶部连接，所述液相流道4分别与所述蒸发器1的底部和所述散热器2的底部连接；
所述蒸发器1包括液相贯通部12、气相贯通部11和蒸发件13，所述气相贯通部11设于所述液相贯通部12上方，所述蒸发件13设置于所述液相贯通部12和气相贯通部11之间，所述蒸发件13紧贴发热件5，所述蒸发件13内装有相变工质，所述蒸发件13的内壁上设有毛细结构，所述毛细结构使所述蒸发件13的内壁覆盖所述相变工质，所述气相贯通部11与所述气相流道3连通，所述液相贯通部12与所述液相流道4连通；
如图3所示，所述散热器2包括散热管21和设于所述散热管21外侧的翅片22，所述散热管21的上端与所述气相流道3连通，下端与所述液相流道4连通。
本实施例中的毛细结构为茸状翅纤维，所述茸状翅纤维是用特制多齿刀具经切削法制成的表面粗糙的细丝状体，因刀具前刀面与成型面的挤压、摩擦，在纤维表面形成不规则的凸起或缺陷，以及大量的微小茸状翅片结构，丝体细长连续且具有较高强度和一定韧性，其翅片结构高度为纤维当量直径的5％～25％，所述茸状翅纤维层的孔隙率为60％～90％，茸状翅纤维的直径为150μm，茸状翅纤维在[中国发明]cn201720099916.6一种茸状翅纤维复合沟槽式异形热管中有详细说明，此处不再赘述。
本实施例中，茸状翅纤维可以反重力提升液态工质约150mm，在向系统内注入工质时，使注液后的液面距离蒸发件最高点的距离小于150mm，蒸发件处于低于液面的部分由液态工质直接散热，处于高于液面的部分由茸状纤维提升的液态工质进行散热，整个蒸发件均可以传热给液态工质。
所示蒸发件13采用铝或铜制成，呈扁平板状，内部中空，填充有相变工质，本实施例中，蒸发件13具有多个，并排排列，均与发热件紧贴，吸收发热件的热量，蒸发件13上与所述气相贯通部11连通，下与所述液相贯通部12连通，液相工质从液相贯通部进入各个蒸发件，工质吸收热量后，变为气态工质，进入气相贯通部，经过气相流道3，进入散热器；气态工质在散热器中释放热量，变为液态工质，液态工质在蒸气压力和重力作用下，进入液相流道4，并通过液相贯通部再次进入各个蒸发件，如此往复循环。
所述翅片22所在平面与所述散热管21的轴线垂直，如图4所示，所述翅片22与所述散热管21之间设有过渡体23，所述过渡体23具有曲面24，所述曲面24从所述散热管21的外表面平滑过渡至所述翅片21的外表面。
过渡体23增加了翅片与散热管21的接触面积，增强了翅片吸收热量的能力，进而提高了散热器的散热能力。同时，过渡体23增加了翅片与散热管21的结构强度，增加了使用寿命。
气态工质在散热管21中释放热量，所述翅片22吸收所述散热管21的热量，并由走行风对翅片22强制对流换热。根据使用环境，散热管21可与地面垂直或倾斜呈一定角度，散热器表面具有石墨烯涂层，石墨烯涂层采用喷涂或烧结的方法覆盖在散热器表面。石墨烯具有较高的辐射换热能力，可以增强换散热器的辐射换热。
如图5、图6所示，所述翅片22表面设有凹陷部25，所述凹陷部25具有第一曲面26、第二曲面27和底面28，所述第一曲面26和第二曲面27均为环形曲面，与所述翅片22平滑连接并向所述翅片22一侧延伸，且所述第一曲面26的切线与所述翅片22的夹角逐渐增大，所述第二曲面27与所述第一曲面26平滑连接，且所述第二曲面27与所述翅片22之间的夹角逐渐减小，所述底面28与所述第二曲面27平滑连接。
走行风对散热器强制对流换热，吹向所述翅片22，并带走热量。凹陷部25增大了翅片22的表面积，即增大了走行风与翅片22的换热面积，提高了换热效果。第一曲面26和第二曲面27接连设置，使凹陷部25平滑形变，减少了对走行风的阻碍，最大程度减少对走行风吹送速度的影响。
所述气相流道3与所述气相贯通部11的连接处高于所述气相流道3与所述散热管21的连接处。气态工质释放热量后，即变为液态工质，所述气相流道3与所述气相贯通部11的连接处高于所述气相流道3与所述散热管21的连接处，可防止液态工质回流，阻碍散热循环。
如图2所示，本实施例中还包括安装板6，所述安装板6具有安装槽，所述蒸发件13设于所述安装槽中，所述发热件5通过螺栓安装于所述安装板6上，使所述蒸发件13紧贴所述发热件5，发热件和安装板与蒸发器贴合面上可涂导热硅脂或粘贴导热垫。
如图7、图8所示，所述蒸发件13包括若干蒸发通道14，所述蒸发通道14的外壁均与所述发热件5接触，所述蒸发通道14内壁设有若干蒸发槽15，所述蒸发槽15为矩形槽，所述蒸发槽15之间的距离大于所述蒸发槽的宽度。
本实施例中的蒸发件13，先将铝锭通过模具和挤压机挤压成型，形成蒸发通道和蒸发槽，再在内部钎焊茸状翅纤维，茸状翅纤维不需在全部的内壁加工，只需在靠近发热件一侧的内壁上部150mm处钎焊即可。蒸发通道14和蒸发槽15大幅提升了蒸发件13的内壁表面积，使液态工质更易于吸收热量气化，提高散热效率。
根据发热元件对温度的要求，所述相变工质在一个标准大气压下其相变温度为35℃～80℃。本实施例中采用的相变工质为乙基九氟异丁基醚和乙基九氟丁基醚的混合物。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，包括：蒸发器(1)、散热器(2)、气相流道(3)和液相流道(4)；
所述蒸发器(1)包括液相贯通部(12)、气相贯通部(11)和蒸发件(13)，所述气相贯通部(11)设于所述液相贯通部(12)上方，所述蒸发件(13)设置于所述液相贯通部(12)和气相贯通部(11)之间，所述蒸发件(13)紧贴发热件(5)，所述蒸发件(13)内装有相变工质，所述蒸发件(13)的内壁上设有毛细结构，所述毛细结构使所述蒸发件(13)的内壁覆盖有所述相变工质，所述气相贯通部(11)与所述气相流道(3)连通，所述液相贯通部(12)与所述液相流道(4)连通；
所述散热器(2)包括散热管(21)和设于所述散热管(21)外侧的翅片(22)，所述散热管(21)的上端与所述气相流道(3)连通，下端与所述液相流道(4)连通。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，所述翅片(22)所在平面与所述散热管(21)的轴线垂直，所述翅片(22)与所述散热管(21)之间设有过渡体(23)，所述过渡体(23)具有曲面(24)，所述曲面(24)从所述散热管(21)的外表面平滑过渡至所述翅片(21)的外表面。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，所述翅片(22)表面设有凹陷部(25)，所述凹陷部(25)具有第一曲面(26)、第二曲面(27)和底面(28)，所述第一曲面(26)和第二曲面(27)均为环形曲面，与所述翅片(22)平滑连接并向所述翅片(22)一侧延伸，且所述第一曲面(26)的切线与所述翅片(22)的夹角逐渐增大，所述第二曲面(27)与所述第一曲面(26)平滑连接，且所述第二曲面(27)与所述翅片(22)之间的夹角逐渐减小，所述底面(28)与所述第二曲面(27)平滑连接。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，所述气相流道(3)与所述气相贯通部(11)的连接处高于所述气相流道(3)与所述散热管(21)的连接处。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，还包括安装板(6)，所述安装板(6)具有安装槽，所述蒸发件(13)设于所述安装槽中，所述发热件(5)通过螺栓安装于所述安装板(6)上，使所述蒸发件(13)紧贴所述发热件(5)。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，所述蒸发件(13)包括若干蒸发通道(14)，所述蒸发通道(14)的外壁均与所述发热件(5)接触，所述蒸发通道(14)内壁设有若干蒸发槽(15)，所述蒸发槽(15)为矩形槽，所述蒸发槽(15)之间的距离大于所述蒸发槽的宽度。
7.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆走行风相变换热系统，其特征在于，所述毛细结构为茸状翅纤维。
技术总结