[发明专利]自由冷热端重力微热管及其工作方法

说明书

【技术领域】

本发明属于热管技术领域，具体涉及一种自由冷热端重力微热管及其工作方法。

【背景技术】

热管技术可以分为两大类，即常规热管与微热管。

常规热管：常规热管包括水力直径大于500微米的所有热管，由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)率先发明出来，主要利用工作液体的相变以及两相流体的流动来实现热量传递的一种导热元件，其导热能力远高于一般金属。由管壳、吸液芯和端盖组成，工作时分为三段，蒸发段、绝热段和冷凝段。管道内部被抽成低压，吸液芯布局在管壁上，当热管蒸发段受热后，吸液芯中液体受热气化，蒸汽借助热扩散的作用流入冷凝段液化，液化后的液相沿着吸液芯等类似的多孔材料，在毛细力的作用下流回蒸发段，直至两段温度相同时，热管停止工作。优点在于能够承受很高的热载，可以高达兆瓦级别，但是其尺寸较大，成本高。

微热管：微热管包括水力直径小于500微米的所有类型的热管，也是利用工作液体的相变以及两相流体的流动来实现热量传递的一种导热元件，一般仅由包装容器与所包装的工作液体组成。工作时也分为蒸发段、绝热段和冷凝段三段，当微热管蒸发段受热后，管内液体受热气化，蒸汽流向冷凝段进行液化，液化后的液相沿管壁在管壁结构所提供的毛细力的作用下流回蒸发段，直至两段温度相同时，热管停止工作。优点在于尺寸小巧，缺点在于不能够承受很高的热载，仅能达到百瓦级，而且其冷凝段与蒸发段间相对位置基本没有调整的余地。因此，对于一些产热大、尺寸空间小的元器件的散热问题，目前还没有较好的方法解决。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种自由冷热端重力微热管及其工作方法，以解决现有微热管承受热载低、可调整空间小的问题。

本发明的一种技术方案是：一种自由冷热端重力微热管，包括用于蒸发吸热的工作热端和用于冷凝放热的工作冷端，蒸发段和冷凝段之间分别通过气体逃离通道和液体补充流道连接；

工作热端包括工作液体蒸发槽，工作液体蒸发槽的顶部上依次设置有蒲微防水透气膜和工作蒸汽暂留槽，工作蒸汽暂留槽的顶部出汽口与气体逃离通道的底端进汽口相连；

工作冷端包括蒸汽冷凝箱，蒸汽冷凝箱的底部进汽口与气体逃离通道的顶端出汽口相连，蒸汽冷凝箱还通过连接管道与气液分离囊相连接，气液分离囊的底部出液口与液体补充流道的顶端进液口连接，液体补充流道的底端出液口穿过蒸汽暂留槽、蒲微防水透气膜连接至工作液体蒸发槽。

进一步地，气体逃离通道和液体补充流道均由柔性绝热材料制成。

进一步地，工作冷端的重力势能大于工作热端的重力势能。

进一步地，气体逃离通道内壁上设置有电阻丝，电阻丝用于在工作通电时发热，以保证其内的蒸汽不会液化。

进一步地，气体逃离通道外壁上套设有保温层。

进一步地，液体补充流道和连接管道均伸入气液分离囊内部，且液体补充流道的顶端的重力势能小于连接管道底端的重力势能。

进一步地，气液分离囊顶端设有顶部开口。

进一步地，各部件之间均采用胶粘方式。

本发明的另一种技术方案为：一种如上述冷热段重力微热管的工作方法，将工作液体蒸发槽与发热元件紧密接触，发热元件发热使工作液体蒸发槽内的工作液体气化，生成蒸汽；

通过气体逃离通道将蒸汽传输至蒸汽冷凝箱，蒸汽在蒸汽冷凝箱内进行液化，形成工作液体；

工作液体通过连接管道排入气液分离囊内，当气液分离囊内的工作液体液面超过液体补充流道的顶端进液口时，工作液体依次通过液体补充流道的进液口、出液口排入工作液体蒸发槽内；

重复以上工作过程直至完成发热元件的降温。

本发明的有益效果是：结合了常规热管承受热载能力大以及微热管尺寸小巧的特点；通过设置有柔性绝热材料制成的气体逃离通道和液体补充流道，使得微热管的冷热端相对位置具有很大的调整范围，可应用于大部分工作环境，通过合理排布的连接管道、气液分离囊、液体补充流道，提高了微热管对重力的利用率，通过本发明的微热管解决了一大部分产热大，尺寸空间小的元器件的散热问题。

【附图说明】

图1为本发明自由冷热端重力微热管的结构示意图；

图2为本发明自由冷热端重力微热管蒸汽回路的示意图；

图3为本发明自由冷热端重力微热管工作液体回路的示意图。

其中：1.工作液体蒸发槽；2.蒲微防水透气膜；3.工作蒸汽暂留槽；4.液体补充流道；5.气液分离囊；6.连接管道；7.蒸汽冷凝箱；8.气体逃离通道。