[发明专利]相变集热腔热管组

说明书

本发明公开了一种相变集热腔热管组，包括集热腔和热管组，集热腔对外密封并且其内部填充有气液两相相变工质；集热腔的顶部设置有热管安装座，集热腔的底部设置有导冷导热面，热管组的一端穿过热管安装座并设置在集热腔的内部。本发明可以通过制冷片进行散热散冷，大大提高其能效比；本发明还可以应用于新风系统中，可让新风进入室内的温度无限接近室内温度，大幅度提高排风冷量回收的效率。

技术领域

本发明涉及热交换领域，具体涉及一种相变集热腔热管组。

背景技术

热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力,相当于铜导热系数的数百倍到数千倍。热管具有很高的导热性热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，不可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善（径向热管除外）。热管具有优良的等温性，热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。

因为热管良好的导热性能极大的传热热流密度可达到2000kW/㎡以上，目前热管主要用于高密度产热的微处理芯片散热、LED灯散热、半导体激光器散热、半导体制冷、工业余热回收等。微处理芯片及半导体激光器及制冷器件的发热密度可高达1000-10000kW/㎡，因此如何快速的将这些产热（冷）装置的冷热量快速的导出是专家学者及产业界多年来的研究方向，但目前所有的热管散热装置都局限于如何提高热管本身的传热能力，而对于如何快速将产热产冷装置的冷热量快速导出到热管的节点缺乏研究，目前所有的热管散热器均是直接将热管的蒸发端（冷凝端）压扁后与发热（冷）面接触导热，一个4cm×4cm的芯片一般最多装配4-6根直径6mm压扁8mm左右宽度的热管，而且一般还要弯曲安装散热鳍片，压扁并弯曲的热管其传热能力一般要下降30%-50%，传热性能较好的Φ6mm×20cm的烧结芯圆直热管热阻值一般为0.05K/W左右，如果冷凝端与蒸发端的传热温差按1℃计算单根热管的最大传热能力在20W左右，如果改成扁弯热管其传热能力将降为10-14W，也就是说在蒸发端接触良好冷凝端散热面积足够的前提下目前传统的热管散热器最多能散掉56W-84W的热量，而一个4cm×4cm的芯片的发热（冷）量有可能达到150W-200W，这样冷凝端和蒸发端的传热温差将大幅度上升为原来的3-5倍，整个散热系统的效率大幅度降低，发热（冷）面与散热（冷）介质（一般为空气或水）的温差将很大一般在5-10℃。本发明通过相变集热（冷）腔连接热管组可将同样发热（冷）面积的芯片的传热热管数量增加到现有的热管数量的3-5倍，同时可将发热（冷）面的接触散热（冷）面积增加5-10倍以上，可大幅度提高热管散热（冷）系统的传热（冷）效率和传热量3-5倍，可大幅度降低发热（冷）面与散热（冷）介质（一般为空气或水）的温差，甚至与散热或散冷介质温度趋于相等，大幅度提高发热（冷）部件的运行效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变集热腔热管组，解决目前热管散热或散冷系统不能从较小的发热或发冷面将高密度热流在极小的传热温差前提下快速导向散热或散冷介质的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种相变集热腔热管组，包括集热腔和热管组，上述集热腔对外密封并且其内部填充有气液两相相变工质；上述集热腔的顶部设置有热管安装座，上述集热腔的底部设置有导冷导热面，上述热管组的一端穿过热管安装座并设置在集热腔的内部。本发明可以通过制冷片进行散热散冷，大大提高其能效比；本发明还可以应用于新风系统中，可让新风进入室内的温度无限接近室内温度，大幅度提高排风冷量回收的效率。