CN100513970C - 脉动式热管 - Google Patents

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Abstract

一种脉动式热管，包括毛细管、填充于毛细管内的工作流体及设于毛细管内的脉管，该毛细管包括若干吸热段及若干放热段，该脉管的管壁形成毛细结构，该脉管内设有中空通道，该脉管的管壁与毛细管的内壁之间形成间隙，上述脉动式热管中，脉管产生的毛细力可驱使工作流体在毛细管内流动，以使该脉动式热管的抗重能力较强，该脉管还可促使工作流体在管内更均匀分布，因此该脉动式热管在低热传量时易启动，使其可适用于温度要求较敏感及较苛刻的电子元件的散热。

Description

脉动式热管
技术领域
本发明是涉及一种传热元件，特别是涉及一种脉动式热管。
背景技术
随着中央处理器(CPU)等电子元件功率的不断提高，散热问题越来越受到人们的重视。脉动式热管(pulsating heat pipe，PHP)由于其高效的热传导性能而被作为一种有效的传热方式应用于散热领域中。
目前，脉动式热管通常包括一连续弯曲的细长毛细管，该毛细管内填充有工作流体，以作为热量传递的载体，该毛细管被抽成真空封装后，其内的工作流体在管内形成液、汽相间的柱塞，当脉动式热管一端(通常称为加热段)受热时，其内的汽液柱塞吸收热量蒸发膨胀，流向该脉动式热管的另一端(通常称为冷却段)，并于该冷却段冷凝收缩，从而在加热段与冷却段之间形成较大的压差，由于汽液柱塞交错分布，因此在热管内产生强烈的往复振荡运动，使工作流体在脉动式热管的加热段与冷却段之间的对流换热过程也因受到振荡作用而大大加强。
现有脉动式热管一般采用较小管径的毛细管，管内无额外的毛细构造，导致克服重力能力差，且低热传量时不易启动。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种抗重能力较强且低传热量时易启动的脉动式热管。
一种脉动式热管，包括毛细管、填充于毛细管内的工作流体及设于毛细管内的脉管，该毛细管包括若干吸热段及若干放热段，该脉管的管壁形成毛细结构，该脉管内设有中空通道，该脉管的管壁与毛细管的内壁之间形成间隙。
一种脉动式热管，包括连续弯折的毛细管，该毛细管内填充有工作流体并于毛细管内形成交替设置的若干汽柱与液柱，该毛细管内还设置有由可挠性细线编织而成的中空脉管，该脉管贴附于毛细管的内壁上。
与传统的脉动式热管相比，上述脉动式热管中，脉管产生的毛细力可驱使工作流体在毛细管内流动，以使该脉动式热管的抗重能力较强。该脉管还可促使工作流体在管内更均匀分布，因此该脉动式热管在低热传量时易启动，使其可适用于温度要求较敏感及较苛刻的电子元件的散热。
附图说明
图1为本发明脉动式热管一较佳实施方式的示意图。
图2为图1所示脉动式热管中圆圈II的放大示意图。
图3为图1所示脉动式热管沿III-III线的剖视图。
图4为图1所示脉动式热管中脉管的主视图。
图5为图4所示脉管沿V-V线的剖视图。
图6为本发明脉动式热管另一实施方式的示意图。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明。
图1所示为本发明脉动式热管10的一较佳实施例，该脉动式热管10包括一连续弯折的细长毛细管11、一可挠性编织脉管13以及适量可冷凝的工作流体15(如图2所示)，该脉管13置于该毛细管11内，该工作流体15填充于该毛细管11与脉管13内。该毛细管11通过连续弯折而形成为多重U形管体组合。
该毛细管11由金属材料制成，如铜或铝等。在本实施例中，该毛细管11形成封闭的回路型(close loop)且其轮廓大体呈掌状，其具有若干U形的吸热段112、若干U形的放热段114及位于这些吸热段112与放热段114之间的绝热段116，这些吸热段112与放热段114间隔设置，所述吸热段112设于图中虚线所示的受热区H并与一发热元件(图未示)热连接，所述放热段114设于图中虚线所示的冷却区C并与一散热元件如散热鳍片等(图未示)接触。该毛细管11相互连通形成一封闭式的回路型通道，以供该工作流体15于其中流动。该毛细管11的两端也可间隔开并各自密封，以形成如图6所示的一非回路型通道(open loop)。该毛细管11的冷却区C设有一填充管17，以由此将工作流体15填充至毛细管11中。
当该毛细管11内被抽至适当真空后，该工作流体15由填充管17填充至该毛细管11内，该工作流体15可为蒸馏水、甲醇、酒精或其混合物，这些物质沸点较低且能与该脉管13兼容，因此当脉动式热管10的受热区H吸收热量时，其内的工作流体15可较易地蒸发并向冷却区C处流动。工作流体15注入至毛细管11内后，该毛细管11被密封。由于该毛细管11的管径足够小，该工作流体15在毛细管11的毛细作用力下，填充后于毛细管11内形成间隔分布的若干液柱151，同时，每相邻的两液段151之间形成汽柱(汽泡)152，即液柱151与汽柱152间隔分布。
另，该脉动式热管10中，可设置一个或多个压力较敏感的小型单向阀19(如图6所示)，以限制该工作流体15作单向振荡运动，当设置多个单向阀19时，工作流体15的循环将变得强烈而又迅速。
请参照图2至图5，该脉管13为一细长管，其外径小于该毛细管11的内径，该脉管13贴附于该毛细管11的内壁，并沿其长度方向设于整个毛细管11内(如图1所示)，该脉管13也可分为若干小段，并分布于毛细管11的部分区域(如图6所示)。该脉管13由若干可挠性细线131(如图4所示)编织而成，该细线131可为纤维、纤维束、铜丝或不锈钢丝等，该脉管13为中空状，其具有一环形的横截面，以于脉管13内部形成一中空通道132，同时，该脉管13的外壁与毛细管11的内壁之间形成供汽柱152与液柱151流动的间隙133，该中空通道132与间隙133可供工作流体15的储液与输送。该脉管13的编织管壁形成毛细结构，并产生毛细力以促使工作流体15在毛细管11内流动。
操作时，脉动式热管10的受热区H受热，位于受热区H的各吸热段112内的液柱151吸热蒸发，导致汽柱152膨胀，同时产生蒸气压力推动液柱151经毛细管11内的间隙133以及脉管13内的中空通道132向冷凝区C的各放热段114流动，在这些放热段114处释放热量冷凝为液体，使冷凝区C处的汽柱152的体积缩小，产生负向压力，即吸引力，蒸气压力与吸引力共同作用形成作用于液柱151的推动力。由于毛细管11为连续弯折状且其内的液柱151与汽柱152交错分布，因而使汽、液柱152、151在毛细管11内产生强烈的往复振荡运动，若通过设置单向阀19，则可使该往复振荡形成单向振荡运动，在振荡运动过程中，该工作流体15从吸热段112吸收热量到放热段114释放热量，完成了发热元件与散热元件间的热量交换。通过这种方式，工作流体15反复蒸发、冷凝，不断地吸热、放热，从而达到良好的热交换的目的。
与现有的脉动式热管相比，上述脉动式热管10中，脉管13的管壁产生的毛细力可驱使工作流体15在毛细管11内流动，以使该脉动式热管10的抗重能力较强，可搭配不同的应用条件，解决目前脉动式热管抗重力较差的问题。另外，该脉管13还可提供促进管内工作流体15平均分布及储液功能，避免现有脉动式热管在操作停止后，会有工作流体分布不均或集中在管内的某部分区域，影响热管在下次起动时的操作状况及起动问题，因此可提供较佳的起动操作性能及起动操作温度，如果低热传量时应用，可提供较低温的启动操作条件，适用于温度要求较敏感及较苛刻的电子元件的散热。

Claims (11)

1.一种脉动式热管，包括毛细管及填充于毛细管内的工作流体，该毛细管包括若干吸热段及若干放热段，其特征在于：该脉动式热管还包括设于毛细管内的脉管，该脉管的管壁形成毛细结构，该脉管内设有中空通道，该脉管的管壁与毛细管的内壁之间形成间隙。
2.如权利要求1所述的脉动式热管，其特征在于：该脉管贴附于毛细管的内壁，并沿长度方向分布于整个毛细管内。
3.如权利要求1所述的脉动式热管，其特征在于：该毛细管内形成封闭回路或开路。
4.如权利要求1所述的脉动式热管，其特征在于：该脉管由若干可挠性细线编织而成。
5.如权利要求4所述的脉动式热管，其特征在于：该细线为纤维、纤维束、铜丝或不锈钢丝中至少其中一种。
6.如权利要求1所述的脉动式热管，其特征在于：该脉管分割成若干小段并沿长度方向分布于毛细管的部分区域。
7.如权利要求1所述的脉动式热管，其特征在于：该毛细管上设有限制工作流体作单向流动的单向阀。
8.一种脉动式热管，包括连续弯折的毛细管，该毛细管内填充有工作流体并于毛细管内形成交替设置的若干汽柱与液柱，其特征在于：该毛细管内还设置有由可挠性细线编织而成的中空脉管，该脉管贴附于毛细管的内壁上。
9.如权利要求8所述的脉动式热管，其特征在于：该脉管沿长度方向设置于整个毛细管内或设置于毛细管的部分区域上。
10.如权利要求8所述的脉动式热管，其特征在于：该细线为纤维、纤维束、铜丝或不锈钢丝中至少其中一种。
11.如权利要求8所述的脉动式热管，其特征在于：该脉管的外径小于该毛细管的内径，该脉管的管壁与毛细管的内壁之间形成间隙。
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