[发明专利]一种新式毛细芯环路热管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种新式毛细芯环路热管及其制备方法，包括蒸发器、冷凝器和管路，液体在蒸发器中吸热蒸发，然后蒸汽通过蒸汽管线进入冷凝器中冷凝放热，放热后的液体通过液体管线进入到蒸发器中进行蒸发，从而形成一个循环，蒸发器中设置毛细芯，所述毛细芯包括g‑C₃N₄、NaCl和镍，其中g‑C₃N₄、NaCl总计占有5％wt‑35％wt，其余为镍。本发明的环路热管g‑C₃N₄形成的大孔结构可增大毛细芯的抽吸速率，NaCl在机加工之后再进行超声清洗溶解掉形成孔隙，可减少毛细芯在机加工过程中的断裂。两种造孔剂结合可明显提高毛细芯的孔隙率至83％，可明显提高抽吸极限。

技术领域

本发明涉及一种热管技术，尤其涉及一种环路热管，属于F28d15/02的热管领域。

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。

热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备，其中包括核电领域，例如核电的余热利用等。

环路热管是指一种回路闭合环型热管。一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸汽和液体管线构成。其工作原理为：对蒸发器施加热载荷，工质在蒸发器毛细芯外表面蒸发，产生的蒸汽从蒸汽槽道流出进入蒸汽管线，继而进入冷凝器冷凝成液体并过冷，回流液体经液体管线进入液体管线对蒸发器毛细芯进行补给，如此循环，而工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。由于冷凝段和蒸发段分开，环路式热管广泛应用于能量的综合应用以及余热的回收。

为了解决传统热管传热受长距离和冷热源方位限制的问题， Maidanik等人于1971年在传统热管理论的基础上提出了环路热管的概念，并于1972年设计加工出第一套环路热管。随后的十几年，环路热管得到不断发展。1985年，Maidanik等人在美国为这种热管申请了专利。这个依靠毛细力驱动工质循环的自动传热装置曾先后被称为“Heat pipe”、“Heat pipe with separate channels”和“Antigravitational heat pipe”，直到1989年，环路热管首次被应用于航天器热控系统中，它才被国际上广泛关注，并最终被命名为“Loopheat pipe”，在国内业界称之为“环路热管”。90年代以后，环路热管因其优点受到了各国相关学者和空间飞行器热控设计工作者的广泛关注，许多国家都投入大量资金进行研究，各种结构形式、采用不同工质的环路热管不断在有关的学术会议上亮相。对环路热管的研究主要包括实验研究和分析、数学建模以及应用研究三个方面。

LHP系统的热导很大程度上取决于冷凝器与热沉之间的换热性能。早期对LHP的研究大多针对空间应用背景，冷凝器主要以辐射的形式向空间热沉释放热量，因而普遍采用将冷凝器管线嵌入冷凝器板的结构形式，地面实验中亦可采用简单的套管式冷凝器，使用恒温槽模拟热沉，泵驱动冷媒介质(如水、乙醇等)在套管内循环流动对冷凝器进行冷却。

蒸发器是LHP的核心部件，它具有从热源吸收热量以及提供工质循环动力两项重要功能。经过数十年的改进和发展，目前较为普遍的结构形式，蒸发器本体主要包括蒸发器壳体、毛细芯和液体引管。毛细芯外侧的轴向槽道称为蒸汽槽道(Vapor groove)，毛细芯内侧为液体管线(Liquid core或Evaporator core)。

毛细芯是蒸发器的核心元件，它提供工质循环动力、提供液体蒸发界面以及实现液体供给，同时阻隔毛细芯外侧产生的蒸汽进入储液器。毛细芯一般是将微米量级的金属粉末通过压制、烧结等工艺成型，形成微米量级的孔径。