CN101082469A - 热管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热管，包括一具有一密封腔室的管体，该管体沿管体长度方向分为蒸发段、冷凝段及位于两者之间的绝热段，该管体密封腔室内封入有适量工作流体并其内壁上设有毛细结构，该毛细结构包括若干堆叠的金属薄片并金属薄片表面设有若干凸起部，该金属薄片对应管体蒸发段和冷凝段部位上设有使各金属薄片之间液体流道相通的通道。该种热管孔隙率高，抗重力特性好且提高冷凝液体的回流速率及连续性。

Description

热管
技术领域
本发明涉及一种热传导装置，特别是指一种热管。
背景技术
热管因体积小、快速输送大量热能、温度分布均匀、构造简单、重量轻、无需外加作用力、寿命长、低热阻、远距传输等特性，符合目前计算机散热需求，因此被广泛用来解决散热问题。
热管是利用密闭金属管体内的工作流体在汽、液两相变换时吸收或放出大量热能的原理来进行热输送工作，金属管体内壁上通常设置有利于冷凝液体回流的毛细结构，该毛细结构的功能主要是一方面提供冷凝后液体快速回流所需的驱动力，另一方面提供金属管体内壁与汽-液接口间的热传导路径。目前常用的毛细结构主要有烧结粉末式、丝网式、纤维式及沟槽式等多种。
但是，现有热管技术仍有许多待克服的缺点，包括：
烧结粉末式、丝网式或纤维式等不易在量产制程中获得一致性高的毛细结构且无法有效控制主导传热性能的孔隙率及孔径大小，造成热管在传热性能的变异性增加及效能的降低，也造成冷凝液体回流阻力大，使冷凝液体速度迟缓而导致热管最大热传量降低；
沟槽式毛细结构其孔径一致且流阻大小可实现有效控制，但其单层结构设计的孔隙率无法有效提升，因此其工作流体含量将受到限制进而影响热管的传热性能，另，沟槽式热管内壁的沟槽断面尺寸碍于成形刀具的设计，一般较难满足热管的工作流体抗重力特性的需求；上述多种毛细结构的复合式毛细结构也存在上述所述的问题。
为解决上述现有热管的问题，现有蜂巢式毛细结构热管的出现。该蜂巢式热管的主要目的是通过预先成型的若干金属薄片紧堆叠而成，其由蜂巢式毛细结构的孔隙一致性，使原本在传统热管的量产制程中不易控制的孔隙率及孔隙分布转变为可精确控制的重要参数，达到量产制程中降低热管性能变异的功效，且高孔隙率状态下保持低流体阻力并解决了沟槽式热管的较难满足抗重力的问题。然而，蜂巢式热管目前虽能改善传统现有热管的较多缺点，但对于加强工作流体的保存及流畅仍有改善空间，以使蜂巢式热管性能更优越，是业界汲汲于努力的目标。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种传热性能优越的热管。
一种热管，包括一具有一密封腔室的管体，该管体沿管体长度方向分为蒸发段、冷凝段及位于两者之间的绝热段，该管体密封腔室内封入有适量工作流体并其内壁上设有毛细结构，该毛细结构包括若干堆叠的金属薄片并金属薄片表面设有若干凸起部，该金属薄片对应管体蒸发段和冷凝段部位上设有使各金属薄片之间液体流道相通的通道。
与现有技术相比，上述热管毛细结构由若干金属薄片堆叠形成并该金属薄片上设有若干凸起部，从而不仅增加孔隙率并在热管断面形成更多微妙的液体流道，提升毛细结构的抗重力特性且提高冷凝液体的回流速率及连续性，进而提升热管性能。
下面参照附图，结合实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明第一实施例热管的纵向截面图。
图2是本发明第一实施例热管的横向截面图。
图3是本发明第一实施例热管的毛细结构的金属薄片结构立体示意图。
图4是本发明第二实施例热管的毛细结构的金属薄片结构立体示意图。
图5是本发明第三实施例热管的毛细结构的金属薄片结构立体示意图。
图6是本发明第四实施例热管的毛细结构的金属薄片结构立体示意图。
具体实施方式
请参阅图1，是为本发明第一实施例热管的纵向截面图。该热管包括一内有密封腔室的管体100，沿其内壁面设有毛细结构200，而在毛细结构200内侧中央的空间则为蒸汽通道300，并管体100内部封入有适量工作流体(图未示)且可适度抽至一定的真空度。该管体100沿管体长度方向依据其各段的使用功能可分为蒸发段400、冷凝段600及位于二者之间的绝热段500。该管体100一般由导热率较高的铝、铜或其合金制成，并该管体100内壁面可为光滑或设有若干微沟槽。
请同时参阅图2，是为第一实施例热管的横向截面图。该毛细结构200由多数波浪状金属薄片210与平板状金属薄片220弧形弯曲后在管体100径向上交替堆叠形成。其中，该金属薄片210是沿热管的周向上连续弯折形成波浪状，从而相邻二金属薄片210、220之间形成若干管体长度方向的液体流道。该二种金属薄片210、220对应蒸发段400及冷凝段600部位均设有供各金属薄片之间液体流道相通的通道，如若干透孔或开槽(图未示)。
请参阅图3，是为第一实施例蜂巢状毛细结构的平板状金属薄片220(由于以下各实施例中的结构在波浪状及平板状金属薄片上均适用，故以下各实施例中仅以平板状金属薄片代表说明)结构示意图，其主要特征是在金属薄片220表面凸伸设有数条排列的条状凸起部222，每一凸起部222沿热管长度方向延伸设置并该方向上其横断面连续周期性的增减而其侧面形成波浪状，并且相邻二凸起部222相对侧面的波峰对应波峰、波谷对应波谷，从而形成若干横断面周期性变化的液体流道，供冷凝液体回流，以确保工作流体的含量及加速工作流体的传输速率及连续性回流。
当蒸发段400的工作流体受热产生蒸汽并在蒸汽压的推动下汽态工作流体推至冷却段600，渗透至毛细结构200的液体流道中，再通过蒸发段400强大的毛细作用力将液体吸至蒸发段400。在此过程中每当冷凝液体通过不同断面积时，依柏努力方程式可知其流速将产生加速作用(文氏管作用)，因毛细结构内设置若干个凹凸结构，所以其运动距离短、流速快、加速热反应效应。
可以理解地，本发明热管毛细结构可通过对金属薄片微结构(波浪形状、透孔或凸起部等)的控制来满足对应蒸发段、绝热段及冷凝段的不同孔隙尺寸及孔隙率需求。
请参阅图4，是为本发明第二实施例热管毛细结构的平板状金属薄片结构示意图，其与第一实施例主要差异在于，金属薄片240的双面上均设有数条凸起部242并两面的凸起部242互相错开设置，从而金属薄片240双面均具有凹凸状结构，不仅增加孔隙率并在热管断面形成更多的液体流道，以增加其抗重力特性。
请参阅图5，是为本发明第三实施例热管毛细结构的平板状金属薄片结构示意图，其与第一实施例主要差异在于，金属薄片260表面形成若干非连续性矩阵方式排列的凸起部262，该凸起部262的截面形状呈椭圆形并其长轴方向与热管的长度方向呈一定角度的排列，相邻二排列相对其中间线对称设置，从而相邻凸起部262之间形成具有缩口的液体流道并相邻二金属薄片之间的所有液体流道互相连通，以确保工作流体的含量及加速工作流体的传输速率。由于各凸起部262列与列之间形成具有缩口的液体流道，此流道具有文氏管作用。
请参阅图6，是为本发明第四实施例热管毛细结构的平板状金属薄片结构示意图，其与第三实施例主要差异在于，金属薄片280上形成的凸起部282截面呈梯形并其底边方向与热管的长度方向呈一定角度的排列，相邻二排列相对其中间线对称设置。
可以理解地，金属薄片上的凸起部截面形状可以圆形、三角形、弦月形等其它形状并其凸伸方向的横断面积逐渐变小或变大；另，这些凸起部也可形成于金属薄片双面上。
还可以理解地，上述凸起部等凹凸结构的排列/矩阵方式可根据实际需求进行适当改变。

Claims (9)

1.一种热管，包括一具有一密封腔室的管体，该管体沿管体长度方向分为蒸发段、冷凝段及位于两者之间的绝热段，该管体密封腔室内封入有适量工作流体并其内壁上设有毛细结构，其特征在于：该毛细结构包括若干堆叠的金属薄片并金属薄片表面设有若干凸起部，该金属薄片对应管体蒸发段和冷凝段部位上设有使各金属薄片之间液体流道相通的通道。
2.如权利要求1所述的热管，其特征在于：上述毛细结构包括管体径向交替堆叠的若干波浪状金属薄片和平板状金属薄片。
3.如权利要求1或2所述的热管，其特征在于：上述凸起部设于金属薄片单面或双面并呈长条状，且相邻二凸起部之间形成具有若干缩口的流道。
4.如权利要求3所述的热管，其特征在于：上述每一凸起部沿热管长度方向延伸设置并该方向上其横断面连续周期性的增减而其侧面形成波浪状，并且相邻二凸起部相对侧面的波峰对应波峰、波谷对应波谷。
5.如权利要求2所述的热管，其特征在于：上述凸起部设于金属薄片单面或双面并其截面呈椭圆形，相邻凸起部之间形成具有缩口的液体流道并相邻二金属薄片之间的所有液体流道互相连通。
6.如权利要求5所述的热管，其特征在于：上述凸起部的长轴方向与热管的长度方向呈一定角度的排列，并相邻二排列相对其中间线对称设置。
7.如权利要求2所述的热管，其特征在于：上述凸起部设于金属薄片单面或双面并其截面呈梯型，相邻凸起部之间形成具有缩口的液体流道并相邻二金属薄片之间的所有液体流道互相连通。
8.如权利要求7所述的热管，其特征在于：上述凸起部的底边方向与热管的长度方向呈一定角度的排列，并相邻二排列相对其中间线对称设置。
9.如权利要求1所述的热管，其特征在于：上述金属薄片对应管体蒸发段和冷凝段部位设有与液体流道相通的若干透孔或开槽。
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