[发明专利]一种具有吸液芯流道的环路热管及其传热方法和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传热设备技术，具体涉及一种具有吸液芯流道的环路热管及其传热方法和制造方法。

背景技术

随着电子行业、航空航天业以及设备制造业等行业的迅猛发展，现代工业对散热的要求也越来越高。近几年来，由于高热流密度元件、设备等的诞生，传统的风冷散热已经达到散热极限而远不能满足散热要求，液冷散热也因其成本高、系统复杂以及有渗漏等缺点一直难以得到普及应用。环路热管作为一种高效的相变传热装置，主要通过传热工作介质的两相变化传递热量，在散热系统上显得越来越重要。

目前，传统的环路热管有三种安装模式：水平模式（安装于蒸发段的蒸发器与安装于冷凝段的冷凝器处于同一水平面）、重力辅助模式（安装于蒸发段的蒸发器位置低于冷凝段的冷凝器冷凝器）和抗重力模式（安装于蒸发段的蒸发器位置高于冷凝段的冷凝器冷凝器）。传统的环路热管的三种安装模式将受到重力对其不同程度的影响，特别是抗重力模式受到的影响最为明显。在抗重力条件下，抗重力模式环路热管的管内总压降增大，导致运行温度升高。这是由于在运行时，重力增加了环路热管工作介质回流负担，导致抗重力模式环路热管的运行温度提高、热阻增加、传热效率降低、散热效果差。大量实验表明：在抗重力条件下，热管的工作温度、传热性能以及系统热阻等都会受到非常消极影响，在长距离传热条件下显得尤为明显。由于上述原因，传统中的环路热管能解决散热问题，大多采用水平模式与重力辅助模式，而抗重力模式的环路热管，特别是长距离抗重力模式环路热管很难得到应用，这也将严重限制了环路热管的应用领域，令环路热管无法得到普遍的应用。

发明内容

本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种具有吸液芯流道的环路热管。该具有吸液芯流道的环路热管运行温度低、热阻低，且传热效率高，散热效果好。同时，本发明还提供了一种具有吸液芯流道的环路热管的传热方法和制造方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本具有吸液芯流道的环路热管，包括依次首尾连接形成环路的蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段，所述蒸发段和输液段的管体内均填充有被烧结的金属粉末，所述蒸发段的管体与金属粉末形成第一吸液芯流道，所述输液段的管体与金属粉末形成第二吸液芯流道。

所述第一吸液芯流道内设有与蒸发段的管体同心的圆孔，所述圆孔与绝热段连通。

所述圆孔与蒸发段的管体之间的第一吸液芯流道的厚度为0.5mm～1.5mm。

所述蒸发段与绝热段之间设有连接件，所述蒸发段通过连接件与绝热段密封连接，所述连接件设有抽口。

所述的具有毛细流道的环路热管还包括加热块和散热翅片，所述加热块安装于蒸发段，所述散热翅片安装于冷凝段，且加热块的水平位置高于散热翅片的水平位置；所述金属粉末为铜粉或镍粉。

所述的一种具有吸液芯流道的环路热管的传热方法，包括以下步骤：

A、所述蒸发段的液态工作介质受热转化成气态工作介质，气态工作介质经过绝热段进入冷凝段；

B、所述气态工作介质在冷凝段受到冷却的作用，则所述气态工作介质重新恢复成液态工作介质，此液态工作介质进入输液段的第二吸液芯流道中；

C、所述第一吸液芯流道通过毛细力吸取第二吸液芯流道中的液态工作介质，液态工作介质自第二吸液芯流道中进入第一吸液芯流道。

在所述步骤A中，由于蒸发段中液态工作介质因受热转变成气态工作介质流走，则第一吸液芯流道中的液态工作介质减少，从而第一吸液芯流道具有较大的毛细力，通过毛细力的作用，所述第一吸液芯流道从第二吸液芯流道中吸液态的工作介质。因此蒸发段可以持续有液态工作介质从第二吸液芯流道中进入转变成气态工作介质，即工作介质以液态和气态的转换，在蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段循环流动。同时，由于第一吸液芯流道和第二吸液芯流道均具有毛细力，且此毛细力可以克服重力的影响，令工作介质的回流迅速、稳定，因此本具有吸液芯流道的环路热管即使在抗重力环境也可以具有良好的传热效率，提高了散热效果。

所述的一种具有吸液芯流道的环路热管的制造方法，包括以下步骤：

（1）选取具有一定长度和一定内径的紫铜管，将紫铜管弯曲成首尾连接的环形，从而制成包含有蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段的管体；

（2）分别向输液段的管体和蒸发段的管体填充金属粉末：当输液段的管体内的金属粉末填充完成后，在蒸发段的管体内插入一根芯棒，且芯棒与蒸发段的管体同心，再继续填充金属粉末，令蒸发段的管体内填满金属粉末；；