專利名稱：一種擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型的強(qiáng)化換熱元件，更具體的說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種用 于余熱鍋爐及芯片冷卻等大功率傳熱領(lǐng)域的脈動(dòng)熱管。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有脈動(dòng)熱管的基本結(jié)構(gòu)形式為圖1所示的長(zhǎng)圓形環(huán)狀管，所述的長(zhǎng)圓形環(huán)狀管 由下至上分為加熱段1、絕熱段2以及冷卻段3，其啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程是(1)在抽成真空的管內(nèi)充注部分工質(zhì)，使其在表面張力作用下自發(fā)形成間歇的汽 塞與液塞，充注管內(nèi)的工質(zhì)可以是根據(jù)需要所選擇的水、氟利昂、乙醇、FC-72等；(2)加熱所述的加熱段1，使所述工質(zhì)在加熱狀態(tài)下沿管所構(gòu)成的環(huán)路循環(huán)流動(dòng)， 從而達(dá)到傳遞熱量的目的。這種脈動(dòng)熱管的顯著特點(diǎn)是可以使用管徑很小的材料制作，而且不需要設(shè)置吸 液芯，故整體尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了熱管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與生產(chǎn)成本；以實(shí)驗(yàn)室可視化研 究通常采用的玻璃管制脈動(dòng)熱管為例，在內(nèi)徑2. 66mm的玻璃管內(nèi)充注50%的水作為工質(zhì)， 豎直工作狀態(tài)下，其傳輸熱流密度可達(dá)600W/cm2，與傳輸熱流密度只能達(dá)到50W/cm2的普通 吸液芯熱管相比，其傳熱效果更好。但是，由于所述脈動(dòng)熱管的啟動(dòng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于管內(nèi)工質(zhì)的膨脹與壓縮所造成 的壓力不平衡，而當(dāng)其加熱段1被緩慢加熱時(shí)，管內(nèi)工質(zhì)往往出現(xiàn)相鄰管間壓力對(duì)稱的平 衡現(xiàn)象。這樣，就使前述的不平衡狀態(tài)出現(xiàn)了不穩(wěn)定性，以至工質(zhì)不能形成沿管所構(gòu)成的環(huán) 路單向循環(huán)的穩(wěn)定流動(dòng)，從而造成傳熱元件失效。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題，就是克服前述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，并為此提供一種能 夠進(jìn)一步降低啟動(dòng)溫度、同時(shí)進(jìn)一步提高傳熱性能的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管。本實(shí)用新型的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管，包括以長(zhǎng)圓形環(huán)狀管構(gòu)成的脈動(dòng)熱管基體，所述 的脈動(dòng)熱管基體自下至上分為加熱段、絕熱段以及冷卻段，所述冷卻段的上部設(shè)置有通過(guò) 連接喉管與其連接的擴(kuò)容室。所述連接喉管的直徑為所述脈動(dòng)熱管基體管徑的1/10-1/8 ；所述擴(kuò)容室的容積為所述脈動(dòng)熱管基體容積的1/10-1/8。本實(shí)用新型的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管具有如下有益效果(1)啟動(dòng)溫度低在相同工質(zhì)及相同充液率下，本實(shí)用新型的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管相 比于現(xiàn)有技術(shù)的脈動(dòng)熱管，啟動(dòng)溫度降低20-25°C。(2)相鄰管間壓力無(wú)平衡現(xiàn)象在相同工質(zhì)及相同充液率的實(shí)驗(yàn)條件下，本實(shí)用 新型的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管從未出現(xiàn)因相鄰管間壓力平衡所造成的影響啟動(dòng)運(yùn)行的現(xiàn)象。(3)傳熱量提高在相同工質(zhì)及相同充液率的實(shí)驗(yàn)條件下，本實(shí)用新型的擴(kuò)容型 脈動(dòng)熱管相比于現(xiàn)有技術(shù)的脈動(dòng)熱管，傳輸熱流密度提高了 25%左右。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的脈動(dòng)熱管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，
以下結(jié)合附圖以及較佳實(shí)施例對(duì) 本實(shí)用新型的技術(shù)方案作以詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)用新型的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管，包括以長(zhǎng)圓形環(huán)狀管構(gòu)成的脈動(dòng)熱 管基體6，所述的脈動(dòng)熱管基體6自下至上分為加熱段1、絕熱段2以及冷卻段3，所述冷卻 段3的上部設(shè)置有通過(guò)連接喉管4與其連接的擴(kuò)容室5。根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果確定當(dāng)本實(shí)用新型中所述連接喉管4的直徑為所述脈動(dòng)熱管 基體6管徑的1/10-1/8，且所述擴(kuò)容室5的容積為所述脈動(dòng)熱管基體6容積的1/10-1/8 時(shí)，可獲得最好的熱傳遞效果。所述脈動(dòng)熱管基體6的管徑則根據(jù)不同工質(zhì)的表面張力計(jì) 算得到。以單環(huán)路銅制擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管為例，采用水為工質(zhì)并確定充液率為50%，則根據(jù) 工質(zhì)的表面張力，可以計(jì)算得到所述脈動(dòng)熱管基體6的管徑為2. 5mm，據(jù)此設(shè)置所述連接喉 管4的直徑0. 3mm,所述擴(kuò)容室5的直徑為4mm。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置所述連接喉管4和 擴(kuò)容室5的長(zhǎng)度分別為4mm和50mm，并設(shè)置所述加熱段1、絕熱段2以及冷卻段3的長(zhǎng)度各 為180mm，以及相鄰管間的間距為85mm，一級(jí)還。當(dāng)加熱所述的加熱段1使其溫度達(dá)到55°C 時(shí)，該擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管啟動(dòng)；當(dāng)所述的加熱段1溫度達(dá)到70°C時(shí)，其傳熱量最大，其傳輸熱 流密度可達(dá)925W/cm2。本實(shí)用新型擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管的啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程及工作原理如下(1)在抽成真空的管內(nèi)充注部分工質(zhì)，使其在表面張力作用下自發(fā)形成間歇的汽 塞與液塞(所述的工質(zhì)可以是根據(jù)工作需要所選擇的水、氟利昂、乙醇、FC-72等)；(2)對(duì)所述脈動(dòng)熱管基體6中的加熱段1加熱，使管內(nèi)工質(zhì)形成的汽塞與壁面之間 的液膜及液塞吸熱蒸發(fā)，并使所述脈動(dòng)熱管基體6內(nèi)的整體工質(zhì)壓力增大；(3)由于所述擴(kuò)容室5的截面積相對(duì)于所述脈動(dòng)熱管基體6的截面積大，并因此形 成局部大空間，故兩者之間產(chǎn)生壓差，致使所述脈動(dòng)熱管基體6內(nèi)的工質(zhì)由所述的加熱段1 經(jīng)所述的絕熱段2向所述的冷卻段3移動(dòng)；(4)當(dāng)其移動(dòng)到所述的連接喉管4處，部分工質(zhì)進(jìn)入所述的擴(kuò)容室5，部分工質(zhì)則 凝結(jié)在所述的冷卻段3處；(5)當(dāng)凝結(jié)在所述冷卻段3的工質(zhì)冷卻致使所述的冷卻段3壓力降低時(shí)，進(jìn)入所述 擴(kuò)容室5的部分工質(zhì)通過(guò)所述的連接喉管4回流至所述的冷卻段3內(nèi)，從而完成一次熱量 的傳遞循環(huán)。由于本實(shí)用新型在所述的脈動(dòng)熱管基體6上設(shè)置了連接喉管4和擴(kuò)容室5，致使其 工質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方式相比于現(xiàn)有技術(shù)發(fā)生了根本改變，打破了相鄰管間壓力的對(duì)稱平衡，有利 于推動(dòng)工質(zhì)由冷卻段3沿管所形成的環(huán)路經(jīng)絕熱段2向加熱段1回流并補(bǔ)充所述加熱段1 中的工作流體，從而形成熱通路，使管內(nèi)工質(zhì)的單向連續(xù)循環(huán)趨于穩(wěn)定，保證了熱量從所述的加熱段1源源不斷地傳向所述的冷卻段3。 以上結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示意性描述，該描述沒(méi)有限制性。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式以及其中各部分的設(shè)置方式均可能根據(jù) 生產(chǎn)要求或?qū)嶋H應(yīng)用情況發(fā)生某些改變；而在本實(shí)用新型的啟示下，其他人員也可能作出 與本實(shí)用新型相似的設(shè)計(jì)。特別需要指出的是，只要不脫離本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)宗旨，所有顯 而易見(jiàn)的改變，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管，包括以長(zhǎng)圓形環(huán)狀管構(gòu)成的脈動(dòng)熱管基體，所述的脈動(dòng)熱管基體自下至上分為加熱段、絕熱段以及冷卻段，其特征是，所述冷卻段的上部設(shè)置有通過(guò)連接喉管與其相連接的擴(kuò)容室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管，其特征是，所述連接喉管的直徑為所述脈 動(dòng)熱管基體管徑的1/10-1/8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管，其特征是，所述擴(kuò)容室的容積為所述脈動(dòng) 熱管基體容積的1/10-1/8。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管，所述的擴(kuò)容型脈動(dòng)熱管包括由加熱段、絕熱段以及冷卻段組成的脈動(dòng)熱管基體，所述冷卻段的上部設(shè)置有通過(guò)連接喉管與其連接的擴(kuò)容室。所述連接喉管的直徑為所述脈動(dòng)熱管基體管徑的1/10-1/8；所述擴(kuò)容室的容積為所述脈動(dòng)熱管基體容積的1/10-1/8。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是降低了啟動(dòng)溫度，提高了傳熱量，克服了現(xiàn)有技術(shù)的脈動(dòng)熱管容易出現(xiàn)相鄰管間壓力的平衡現(xiàn)象，具有很好的新創(chuàng)性和實(shí)用性。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201666750SQ20102010351
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者曹濱斌, 李惟毅, 汪健生, 王宇 申請(qǐng)人:天津大學(xué)