[发明专利]一种带有倾角联通管结构的脉动热管在审
申请号: | 201510985202.0 | 申请日: | 2015-12-25 |
公开(公告)号: | CN105571366A | 公开(公告)日: | 2016-05-11 |
发明(设计)人: | 张莹;王志强 | 申请(专利权)人: | 南昌大学 |
主分类号: | F28D15/04 | 分类号: | F28D15/04 |
代理公司: | 南昌市平凡知识产权代理事务所 36122 | 代理人: | 夏材祥 |
地址: | 330031 江西省*** | 国省代码: | 江西;36 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 带有 倾角 联通 结构 脉动 热管 | ||
技术领域
本发明涉及一种带有倾角的联通管的脉动热管,属于电子器件冷却和高效传热领 域。
背景技术
随着电子行业的飞速发展,电子器件的性能越来越好,而集成度越来越高,单位面 积电子元件所能产生的功率相应的液越来越大。在20世纪90年代末,计算机主机芯片所能 产生的热流密度就已经达到了100W/cm2。对于电子器件狭小的内部空间,如此高的热流密 度会使电子器件产生局部或整体高温,轻则会使电子设备的性能下降,重则产生热变形,造 成电子元器件疲劳损坏或失效。据统计,约55%的电子器件的失效都是由于其局部或整体温 度过高导致的。电子芯片的散热温度已经成为制约电子器件及其设备进一步发展的瓶颈问 题之一。如何有效地将电子器件的温度控制在一个合理的范围内,已经成为了现在电子行 业所热门的话题。
脉动热管又称为振荡热管,上世纪90年代由日本学者H.Akachi提出,现有技术的 脉动热管是一种机构简单但机理复杂的两相流传热器件,它是将一根长的毛细管抽真空, 然后将毛细管内部充入液体,如果毛细管直径足够小,管内就会间歇地形成汽塞和液塞,当 脉动热管的一端受热时液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液 体。小管径和冷热端反复的折弯是形成脉动热管的两个基本条件,通过相变和汽液脉动来 传递热量。与普通热管相比,其结构简单,不需要吸液芯,不受重力影响,管径小,热管形状 可以任意弯曲,适应性好,因此制造、运行和维护成本低脉动热管由于其优良的性能,被视 为解决微小空间高热通量散热方案中最有希望和前途的传热元件。
现有技术的脉动热管虽然具有上述种种优势,但存在的缺陷是:脉动热管在较低 负荷时启动困难,在较高负荷是容易烧干。这些问题都导致普通脉动热管只能在较小的范 围内正常工作,从而降低其传热特性,影响电子元件的正常工作及寿命。
发明内容
本发明为了解决现在技术存在的上述不足,提供了一种带有倾角的联通管的脉动 热管。此热管分别在蒸发段和冷凝段添加了与直管有夹角的联通管。增加的联通管,可以有 效增加蒸发段气相向冷凝段的运输,同时也提高了冷凝段液塞向蒸发段的运输。这样就有 效提高了脉动热管的换热效率,增强了其传热性能,适用于电子器件及其他集成部件散热。
本发明所述脉动热管包括抽真空/注工质段、带斜联通管的蒸发段、绝热段和带斜 联通管的冷凝段;
所述脉动热管为闭环型脉动热管;
所述带斜联通管的蒸发段是在传统蒸发段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的 联通管,将蒸发段中两条相邻的直管联通;
所述带斜联通管的冷凝段是在传统冷凝段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的 联通管,将冷凝段中两条相邻的直管联通;
所述绝热段与蒸发段及冷凝段管径相同,并且一体成型;
所述抽真空/注工质段通过三通管与带斜联通管的蒸发段连接;
所述脉动热管采用毛细管的当量直径满足:;
式中g为重力加速度,d表示当量直径,ρ表示脉动热管中填充液的密度,σ表示表面张 力,下标l、v分别代表液相和气相;
所述脉动热管的当量直径在0.5mm~3.5mm;
所述脉动热管中的工质为蒸馏水、甲醇、无水乙醇、丙酮、R123、R134a中的任一种。
脉动热管加热时,蒸发段生成的气体在经过斜联通管时会有一部分进入斜联通 管,从而加快蒸发气体的向冷凝段的转移,以避免烧干现象。同时由于斜联通管的存在,使 得蒸发面积增大,更易于脉动热管的启动。冷凝段中两条相邻的直管联通。冷凝的工质在经 过斜联通管时会有一部分流入斜联通管从而较快的进入下一轮对蒸发段的冷凝中,从而也 进一步避免了烧干现象。由于在脉动热管中的上述现象,使其启动时间缩短,传热性能明显 增强。
本发明与传统脉动热管相比有益效果是:
(1)由于在传统蒸发段基础上添加斜联通管,将蒸发段中两条相邻的直管联通。蒸发后 的气体在经过斜联通管时会有一部分进入斜联通管,从而加快蒸发气体的向冷凝段的转 移,以避免烧干现象。同时由于斜联通管的存在,使得蒸发面积增大,更易于脉动热管的启 动。
(2)由于在传统冷凝段基础上添加斜联通管,将冷凝段中两条相邻的直管联通。冷 凝的工质在经过斜联通管时会有一部分流入斜联通管从而较快的进入下一轮对蒸发段的 冷凝中。
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