[发明专利]一种高效传热装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种传导热量的装置，尤其是能够迅速、高效地将热量从一处传导到另一处的装置。

背景技术

目前生产中应用的较高效的传热装置是热管。以下结合图6简要说明其工作原理：在图6中，以液态溶剂(2)为传热介质，利用此介质在气密性密封腔体(1)内的相变吸热、放热循环来传导热量。液体工质在蒸发端(A)吸收外界热量后汽化成为高压蒸汽(3)向相对低压的冷却端(B)流动，在冷却端(B)的饱和工质蒸汽被外界冷源冷却后凝结放出潜热变回液体状态(4)，然后在重力或腔体内毛细管的作用下流回蒸发端(A)。液体工质(2)如此吸热放热相变循环，将热量持续地从高温处向低温处传导。

现有的热管这种热传导装置，其传热效率比任何已知金属都高。但是，热管这样利用液体工质相变吸热、放热循环的传热机制，其工作介质在一次热交换循环中(液态-吸热汽化-汽态-流动-放热液化-液态-回流)需要进行两次相变并伴随着工质的宏观运动，而工质的相变和流动，有着较大的热阻抗。这就影响了热管的热传导效率。此外，在热管的实际应用中，还存在着因工质回流不济造成局部干涸、工作介质与热管材料不相容产生不凝性气体导致工质蒸汽凝结不畅等影响热管传热性能的缺点。并且，热管在工作时其管内工质处于高压且是运动状态，为了确保有足够的安全系数及管内工质运动状态的优化，热管的制造在对材料的选择、结构的设计上有着严格要求并且制造工艺繁琐复杂，致使热管的生产成本高居不下难以消减，制约着热管的规模生产与普及应用。

发明内容：

现有的传热装置，即使高效如热管，也有着热传导阻抗大、影响传热性能的因素多且排除困难、制造复杂、成本高等缺点。为了克服这些不足，本发明的目的在于提供一种更高效的传热装置，该传热装置不仅热传导阻抗小，传热效率高，而且结构简单制造容易成本低。

为了达到以上目的，本发明的一个实施方式涉及的高效传热装置所采用的技术方案是：在一气密性腔体中，充溢传热介质。在充注传热介质之前，排除腔体内的气体使其成真空状态，其真空度为1/1000个标准大气压或更高。在真空腔体内充入单一纯净的溶剂如水、甲醇、乙醇、丙酮、异丙苯、丙三醇、乙二醇等的任意一种作为传热介质，然后密封。传热介质的充注量限定在使该装置在设定的温度范围内工作时，其密封腔体内的压力与标准大气压相比呈负压、传热介质呈不饱和汽态分布。根据这样的构造设置，此传热装置内的汽态传热介质分子构成的肉眼看不见的分子链形成了一个分子水平的动态传热体系。

通过设定、控制密封腔体内的压力、传热介质的分子物理性质和装置使用温度等物理量，在密封腔体内创造出一个对外源热量的变化有着灵敏反应并能高效地将吸收到的热量传导开来的汽态分子传热体系，从而迅速地把传热装置从一部分腔体外壳接受的热量传导到装置的其它部分，然后再传导给周围环境或物体。

本发明的有益效果是：传热装置从外源吸收到的绝大部分热量只在传热介质的汽态分子间进行传导，传热机制单一高效，热传导阻抗小，传热效率高，影响其传热性能的因素少且影响有限。此外，由于该装置正常工作时其腔体内压力为负压，传热元件的结构强度可以降低，因此可选择各种各样的导热材料和更简单的工艺流程、更丰富多样的加工方法，来制造成各种形式形状的传热元件以适用于各个传热领域，既提高了生产效率，降低了生产成本，又拓宽了其应用范畴。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明第一个实施例的结构示意图。

图2是第一个实施例涉及的传热装置的纵剖面构造图。

图3是第二个实施例的纵剖面构造图。

图4是第三个实施例的纵剖面构造图。

图5是第四个实施例的纵剖面构造图。

图6是现有的传热装置的纵剖面示意图。

具体实施方式

第一个实施例

图1中，在气密性密封腔体(1)内，充溢着汽态传热介质(2)。构成密封腔体(1)的材料是对各种形式的热能有良好传导能力的材料，如金属或其合金、复合材料，或非金属材料及其复合材料。如铜、铝、碳钢、铝合金、铜铝合金、铝基碳纳米管复合材料、玻璃、复合塑料等等，本例选用材质为经过表面防腐蚀处理的铝。腔体(1)上有预留的可封闭的排气/充注口(图中未示出)。传热介质(2)是单一纯净的溶剂如水、甲醇、乙醇、丙酮、异丙苯、丙三醇、乙二醇等等中的任意一种，本例选用纯净的乙醇溶剂。