專利名稱：一種高效重力熱管及其制備方法
一種高效重力熱管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重力管技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種高效重力熱管及其制備方法。背景技術(shù)：
熱管是一種新型、高效的傳熱元件，它采用兩側(cè)相變的傳熱原理，它可將大量熱量通過其很小的截面積遠(yuǎn)距離地傳輸而無需外加動(dòng)力。因其具有許多優(yōu)良特性，如很高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、恒溫特性等，熱管被廣泛應(yīng)用于化工及石油化工行業(yè)、冶金行業(yè)、電子電器工程中。在熱傳遞溫差不大的場合，熱管的內(nèi)熱阻將成為制約熱管傳熱能力的關(guān)鍵因素，因此熱管的內(nèi)部換熱強(qiáng)化仍是國內(nèi)外研究者感興趣的課題之一。多孔表面對水、氟利昂、苯、乙醇等多種工質(zhì)的沸騰換熱均有顯著的強(qiáng)化作用。因此，具有多孔表面的高通量換熱管以其優(yōu)異的沸騰換熱性能用于各種具有相變的換熱過程，在石油、化工、冶金等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)多孔表面強(qiáng)化傳熱機(jī)理，大量具有適當(dāng)尺寸的連通孔隙是保證高效傳熱強(qiáng)化的決定性因素。因此，噴涂法、機(jī)械加工法、燒結(jié)法等應(yīng)用于多孔表面的制備研究。非晶態(tài)的化學(xué)鍍層具有表面能低、與基體的結(jié)合力好、耐腐蝕性能好、成本低廉、 工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，且在促進(jìn)珠狀凝結(jié)方面具有較大的應(yīng)用潛力。在強(qiáng)化相變傳熱方面，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用的大多只是單側(cè)強(qiáng)化，單側(cè)的強(qiáng)化效果十分明顯，但是由于整體的傳熱效果受兩側(cè)的雙重影響，一側(cè)系數(shù)的提高，往往使另一側(cè)的傳熱熱阻成為影響整體傳熱效果的主要因素，因此開發(fā)出同時(shí)具有強(qiáng)化沸騰與強(qiáng)化冷凝的熱管已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效重力熱管及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種高效重力熱管，其包含蒸發(fā)段，絕熱段以及冷凝段三部分，絕熱段位于蒸發(fā)段以及冷凝段之間；一種高效重力熱管，在熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進(jìn)行化學(xué)鍍層。所述的熱管基體為光滑管，其材料為紫銅。所述的熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔表面是將金屬粉末與粘結(jié)劑的混合料漿涂敷于熱管蒸發(fā)段內(nèi)壁，然后在700 110(TC下燒結(jié)而成。所述的粘結(jié)劑和金屬粉末的重量比為1 4 1 9，所述的粘結(jié)劑包括聚乙烯、 聚苯乙烯、異丁烯、煤油、二甲苯等，所述的金屬粉末為銅粉。所述的熱管冷凝段鍍層是以熱管冷凝段為基體，采用化學(xué)鍍的方法在基體表面形成非晶態(tài)的納米涂層，化學(xué)鍍是在無直流電源的條件下，用化學(xué)還原的方法使鎳離子還原成金屬鎳并沉積在催化金屬表面上。
化學(xué)鍍中的鍍液采用去離子水配制，藥品為分析純。其基本的配方及工藝參數(shù)為 硫酸鎳20 30g/L ；次亞磷酸鈉30 35% /1 ；醋酸鈉15 20g/L ；檸檬酸20 30g/L ； 乳酸5ml/L ；碘化鉀10 30mg/L ；十二烷基苯磺酸鈉2 8mg/L ；鍍液調(diào)整pH值至4. 0 5.0;鍍液溫度(90士 1)°C?；瘜W(xué)鍍前對試樣進(jìn)行除油、水洗、活化、水洗，前處理后的試樣在鍍浴內(nèi)施鍍2 池。所述的高效重力熱管的制備過程如下1)在熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進(jìn)行化學(xué)鍍層；2)熱管的組裝焊接和充液，熱管的充液就是先啟動(dòng)機(jī)械真空泵和擴(kuò)散泵對熱管抽真空，待熱管真空度達(dá)到額定要求后(一般要 1.33X10_3!^)，然后將預(yù)先除氣的工作液體灌入熱管中，充液率一般為20%到40% ；3)熱管真空封口，該過程要求在高真空狀態(tài)下切斷充液管并永久的封死管口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是采用本發(fā)明的制備工藝方法所制造的熱管可同時(shí)強(qiáng)化沸騰傳熱與冷凝傳熱，這是因?yàn)樵跓峁艿恼舭l(fā)段表面形成薄薄的一層多孔性金屬，這等于人為增加了許多理想的汽化核心，使液體的沸騰現(xiàn)象得以連續(xù)地進(jìn)行，從而達(dá)到強(qiáng)化沸騰傳熱的目的，而另一方面由于熱管冷凝段的化學(xué)鍍層表面改性可以得到較低的表面自由能值，同時(shí)，該鍍層為熱導(dǎo)率良好的金屬基鍍層，因此可以強(qiáng)化冷凝傳熱。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的制備工藝流程圖；附圖中的標(biāo)號分別為1、蒸發(fā)段，2、工作介質(zhì)，3、絕熱段，4、密封腔室，5、冷凝段，
6、立而蓋ο
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種高效重力熱管及其制備方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1請參見附圖1和2，一種高效重力熱管，其包含蒸發(fā)段1，絕熱段3以及冷凝段5三部分，絕熱段3位于蒸發(fā)段1以及冷凝段5之間。一種高效重力熱管，為由管殼、端蓋6組成的密閉結(jié)構(gòu)，管內(nèi)為負(fù)壓并充有工作介質(zhì)2，在熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進(jìn)行化學(xué)鍍層，具體步驟為(1)將金屬粉末與粘結(jié)劑的混合料漿涂敷于熱管蒸發(fā)段內(nèi)壁，晾干后進(jìn)入高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，冷卻后出爐，即得熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面為燒結(jié)粉末多孔層，外表面為光滑的壁面；該金屬粉末為銅粉，涂層厚度為0. 3mm，當(dāng)量孔徑60 μ m，孔隙率為50% ；(2)配置化學(xué)鍍液，每升鍍液中各組分含量為硫酸鎳30g/L ；次亞磷酸鈉32g/L ； 醋酸鈉16g/L ；檸檬酸20g/L ；乳酸5ml/L ；碘化鉀20mg/L ；十二烷基苯磺酸鈉ang/L，加入去離子水配置鍍液，用氫氧化鈉調(diào)整鍍液PH值為4. 5 ；將鍍液加熱到90°C?；瘜W(xué)鍍前對熱管冷凝段進(jìn)行除油、水洗、酸洗活化、水洗，隨后將熱管冷凝段放在鍍液內(nèi)，施鍍2小時(shí)后取出試樣，用水沖洗；
(3)熱管的組裝焊接和充液，熱管的充液就是先啟動(dòng)機(jī)械真空泵和擴(kuò)散泵對熱管抽真空，待熱管真空度達(dá)到額定要求后(一般要1.33X10、3Pa)，然后將預(yù)先除氣的工作液體灌入熱管中，其中工作液體為去離子水，充液率為40% ；(4)熱管真空封口，該過程要求在高真空狀態(tài)下切斷充液管并永久的封死管口。將上述制造的高效重力熱管進(jìn)行傳熱性能測試在熱管傳熱性能實(shí)驗(yàn)中，測得高效重力熱管蒸發(fā)段平均換熱系數(shù)為光滑重力熱管的1. 5倍，也測得高效重力熱管冷凝段平均換熱系數(shù)為光滑重力熱管的1. 2倍。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效重力熱管，其包含蒸發(fā)段，絕熱段以及冷凝段三部分；其特征在于，在熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進(jìn)行化學(xué)鍍層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高效重力熱管，其特征在于，所述的熱管基體為光滑管，其材料為紫銅。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高效重力熱管，其特征在于，所述的熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔表面是將金屬粉末與粘結(jié)劑的混合料漿涂敷于熱管蒸發(fā)段內(nèi)壁，然后在700 1100°C下燒結(jié)而成。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高效重力熱管，其特征在于，所述的粘結(jié)劑和金屬粉末的重量比為1 4 1 9，所述的金屬粉末為銅粉。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高效重力熱管，其特征在于，所述的熱管冷凝段鍍層是以熱管冷凝段為基體，采用化學(xué)鍍的方法在基體表面形成非晶態(tài)的納米涂層，化學(xué)鍍是在無直流電源的條件下，用化學(xué)還原的方法使鎳離子還原成金屬鎳并沉積在催化金屬表面上。
6.如權(quán)利要求5所述的一種高效重力熱管，其特征在于，化學(xué)鍍中的鍍液采用去離子水配制，藥品為分析純，其基本的配方及工藝參數(shù)為硫酸鎳20 30g/L ；次亞磷酸鈉30 35g/L ；醋酸鈉15 20g/L ；檸檬酸20 30g/L ；乳酸5ml/L ；碘化鉀10 30mg/L ；十二烷基苯磺酸鈉2 8mg/L ；鍍液調(diào)整pH值至4. 0 5. 0 ；鍍液溫度為90 士 1°C ；化學(xué)鍍前對試樣進(jìn)行除油、水洗、活化、水洗，前處理后的試樣在鍍浴內(nèi)施鍍2 池。
7.一種高效重力熱管的制備方法，其特征在于，具體步驟為，(1)在熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進(jìn)行化學(xué)鍍層；( 熱管的組裝焊接和充液；(3)熱管真空封口，該過程要求在高真空狀態(tài)下切斷充液管并永久的封死管口，得到高效重力熱管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效重力熱管及其制備方法，其包含蒸發(fā)段，絕熱段以及冷凝段三部分；其特征在于，在熱管蒸發(fā)段內(nèi)表面燒結(jié)一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進(jìn)行化學(xué)鍍層。采用本發(fā)明的工藝方法所制造的熱管可同時(shí)強(qiáng)化沸騰傳熱與冷凝傳熱，這等于人為增加了許多理想的汽化核心，使液體的沸騰現(xiàn)象得以連續(xù)地進(jìn)行，從而達(dá)到強(qiáng)化沸騰傳熱的目的，而另一方面由于熱管冷凝段的化學(xué)鍍層表面改性可以得到較低的表面自由能值，同時(shí)，該鍍層為熱導(dǎo)率良好的金屬基鍍層，因此可以強(qiáng)化冷凝傳熱，綜上所述，該高效重力熱管強(qiáng)化沸騰與冷凝效果十分顯著，具有強(qiáng)化傳熱效果好，生產(chǎn)效率高和成本低等特點(diǎn)。
文檔編號B22F7/08GK102445097SQ20111028028
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者侯峰, 劉京雷, 張莉, 徐宏, 李斌彬, 王元華 申請人:華東理工大學(xué)