[发明专利]具有渐变形貌特征的通孔金属泡沫热管换热装置

说明书

本申请为申请号：201310051621.8,发明名称：具有渐变形貌特征的通孔金属泡沫热管换热装置,申请日：2013/2/17的分案申请。

技术领域

本发明涉及的是一种利用刚性传热体技术领域的装置，具体是一种具有渐变形貌特征的通孔金属泡沫热管换热装置。

背景技术

热管是一种把沸腾和凝结两种换热方式结合在一起的传热元件，被广泛应用在电子、

航空航天等领域。热管若被应用在太阳能集热领域，可以改善我们的环境条件，推动我国节能减排工作的进度。而如何提高热管的换热效率是目前研究工作的重点。通孔金属泡沫是一种新型的多孔材料，它的换热比表面积大（2000-10000m²/m³），相对密度较小（是固体材料的2%-12%），具有良好的力学和换热性能。通孔金属泡沫由金属骨架和蜿蜒的内部连通通道组成。流体在通孔金属泡沫内部流动时，被金属骨架扰动，又由于换热比表面积大，流体和金属泡沫的热量交换很充分，而具有良好的导热能力的金属骨架可以将流体的热量充分的传递出去，所以通孔金属泡沫是一种性能优异的强化换热材料。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101338985，公开日2009-1-7，记载了一种热管式多孔泡沫金属换热器，通过在壳体中的热管周围填充多孔泡沫金属的方法解决了热管的换热面积小的问题；中国专利文献号CN102157468，公开日2011-8-17，记载了一种大功率环路热管散热器及其制作方法，该热管散热器的蒸发器内部固定高导热的金属粉末或陶瓷粉末，提供了尽可能多的蒸发面以及液体蒸发所产生的蒸汽出口，以达到强化蒸发换热的目的。但上述现有技术主要针对结构均匀的金属泡沫或多孔介质，并不能充分利用金属泡沫的换热性能，总体换热效率相对较低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有渐变形貌特征的通孔金属泡沫热管换热装置，解决了现有热管换热效率低、耗材量多、体积大等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：热管和泡沫烧结于热管内壁的通孔金属泡沫，其中：热管的中部外层设置有绝热段，两端分别置于换热环境的冷端和热端；

通孔金属泡沫的结构是：内部通孔为稠密程度渐变的结构，即孔隙率相同，孔密度沿热管壁面垂直方向逐渐增大或减小；或者孔密度相同，孔隙率沿热管壁面垂直方向逐渐增大或减小；或者孔密度和孔隙率都相同，使用的材质按层变化。

所述的孔密度的变化范围为3PPI—130PPI。

所述的孔隙率的变化范围为0.88—0.98。

所述的材质按层变化是指按导热系数从高到低排列的多种金属泡沫。

所述的通孔金属泡沫制备方法是通过熔模铸造法，其具体步骤包括：

第一步、将孔密度变化范围为3PPI-130PPI、孔隙率变化范围为0.88—0.98的聚氨酯海绵按层叠加粘合成一个整体；然后将其浸入到液体耐火材料中，使耐火材料充满其空隙；

第二步、在耐火材料硬化后加热使聚氨酯海绵气化分解，形成一个复制了聚氨酯海绵结构的三维骨架空间；

第三步、将金属熔融液浇注到此铸型内，待金属凝固后去除耐火材料就可形成具有渐变形貌特征的通孔金属泡沫；

当制备材质按层变化的渐变金属泡沫时，将各层按上述第一步至第三步制备得到的金属泡沫通过钎焊的方法焊接在一起即得。

所述的耐火材料是指：酚醛树脂、莫来石或石膏。

所述的金属是指：铝、铜、镍或其它金属合金。

所述的热管为倾斜设置。

所述的热管为圆形或椭圆形。

本发明通过在换热壁面烧结的稠密程度逐渐变化的通孔金属泡沫的方法提高了热管的换热性能，增大了换热比表面积，有利于因受热而逐渐膨胀的流体的流动和换热，增强了毛细力，使得该热管在换热效果相同的情况下换热效率更高，金属耗材更少、体积更小。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为实施例1的结构示意图；

图3为实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本申请包括：热管1和泡沫烧结于热管1内壁的通孔金属泡沫2，其中：热管1的中部外层设置有绝热段3，两端分别置于换热环境的冷端和热端；