[发明专利]扩容型脉动热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的强化换热元件，更具体的说，本发明涉及一种用于余热锅炉及芯片冷却等大功率传热领域的脉动热管。

背景技术

现有的脉动热管，是出现在20世纪90年代的一种新型热管，该脉动热管的基本结构形式为图1所示的长圆形环状管，所述的长圆形环状管由下至上分为加热段1、绝热段2以及冷却段3，其启动运行过程是：

(1)在抽成真空的管内充注部分工质，使其在表面张力作用下自发形成间歇的汽塞与液塞，充注管内的工质可以是根据需要所选择的水、氟利昂、乙醇、FC-72等；

(2)加热所述的加热段1，使所述工质在加热状态下沿管所构成的环路循环流动，从而达到传递热量的目的。

这种脉动热管具有以下显著优点：

(1)由于所述的脉动热管可以使用管径很小的材料制作，而且不需要设置吸液芯，所以，其整体尺寸小，结构简单，降低了热管结构的复杂性与生产成本。

(2)以实验室可视化研究通常采用的玻璃管制脉动热管为例，在内径2.66mm的玻璃管内充注50％的水作为工质，竖直工作状态下，其传输热流密度可达600W/cm²，与传输热流密度只能达到50W/cm²的普通吸液芯热管相比，其传热效果更好。

但是，在实际应用中，申请人发现，前述的脉动热管还存在一些缺陷。比如：该脉动热管启动运行的驱动力来自于管内工质的膨胀与压缩所造成的压力不平衡，但在所述的加热段1被缓慢受热时，管内工质容易出现相邻管间压力对称的平衡现象，这样，就使其自发过程中形成的压力不平衡状态出现了不稳定性，以至工质不能形成沿管所构成的环路单向循环的稳定流动，从而造成传热元件失效。

发明内容

本发明所要解决的问题，就是克服前述现有技术的缺陷，并为此提供一种能够进一步降低启动温度、同时进一步提高传热性能的扩容型脉动热管。

本发明的扩容型脉动热管，包括以长圆形环状管构成的脉动热管基体，所述的脉动热管基体自下至上分为加热段、绝热段以及冷却段，所述冷却段的上部设置有通过连接喉管与其连接的扩容室。

所述连接喉管的直径为所述脉动热管基体管径的1/10-1/8；

所述扩容室的容积为所述脉动热管基体容积的1/10-1/8。

本发明的扩容型脉动热管与现有技术的脉动热管相比，具有如下有益效果：

(1)启动温度低：在相同工质及相同充液率下，本发明的扩容型脉动热管相比于现有技术的脉动热管，启动温度降低20-25℃。

(2)相邻管间压力无平衡现象：在相同工质及相同充液率的实验条件下，本发明的扩容型脉动热管从未出现因相邻管间压力平衡所造成的影响启动运行的现象。

(3)传热量提高：在相同工质及相同充液率的实验条件下，本发明的扩容型脉动热管相比于现有技术的脉动热管，传输热流密度提高了25％左右。

附图说明

图1是现有技术的脉动热管结构示意图；

图2是本发明扩容型脉动热管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，以下结合附图以及较佳实施例对本发明的技术方案作以详细说明。

图2示出了本发明扩容型脉动热管的结构。

由图可见，本发明的扩容型脉动热管，包括以长圆形环状管构成的脉动热管基体6，所述的脉动热管基体6自下至上分为加热段1、绝热段2以及冷却段3，所述冷却段3的上部设置有通过连接喉管4与其连接的扩容室5。

根据多次试验结果确定：

当本发明中所述连接喉管4的直径为所述脉动热管基体6管径的1/10-1/8，且所述扩容室5的容积为所述脉动热管基体6容积的1/10-1/8时，可获得最好的热传递效果。所述脉动热管基体6的管径则根据不同工质的表面张力计算得到。

实施例：

本实施例为单环路铜制扩容型脉动热管，采用水为工质，充液率为50％。

根据工质的表面张力，计算得到所述脉动热管基体6的管径为2.5mm，由此，设置所述连接喉管4的直径0.3mm，所述扩容室5的直径为4mm。同时，根据安装需要，设置所述连接喉管4的长度为4mm，所述扩容室5的长度为50mm，相邻管间的间距为85mm，并设置所述的加热段1、绝热段2以及冷却段3的长度各为180mm。

当加热所述的加热段1使其温度达到55℃时，该扩容型脉动热管启动；当所述的加热段1温度达到70℃时，其传热量最大，其传输热流密度可达925W/cm²。