CN101324409A - 一种用于水平放置的热管 - Google Patents
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Abstract
该用于水平放置的热管属于一种传热元件，包括管体和管体内的工质流体，管体包括互相连通的蒸发段、绝热段和冷凝段，在冷凝段的外圆设置有散热翅片。该热管的冷凝段相对于蒸发绝热段形成向上的倾斜角度β，并仅在管体的蒸发绝热段内壁上设置有吸液网。当热管正常工作时，流体工质通过在管内的往复循环进行快速的热交换。当并冷凝段的温度高于蒸发段的温度时，冷凝段上倾的角度可使气体聚集在冷凝段，液体聚集在蒸发段，阻止管内工质的流动循环而造成热堵塞，避免了热量的反向传递，使本热管在只充注一种工质的情况下就能实现单向热二极管的单向传热功能。在提高热管传热效率的同时减少了加工工序，并节省了制造材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种传热元件，主要涉及一种适用于水平放置的热管。
背景技术
热管作为一种高效强化的传热元件，是利用工质流体在相变化时所释放的潜热来传递热量。热管一端受热时，管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结，向散热区放出潜热。冷凝液借助热管内壁材料的毛细力产生回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区快速传递到散热区。在工作温度范围内，其传热能力约为铜等高热传导性材料的数十甚至数百倍之多，因而有热的超导体之称。热管技术在我国日趋成熟，普遍应用于化工、建材、轻纺工业、冶金工业、动力工程、电子电器工程、航天飞行等技术领域。热管的类型很多，尽管目前在工业中运用的热管在工质流体的回流动力、内部结构或截面形状等方面有很多差别，其管体均呈直线型，并在热管内壁布满具有毛细力的多孔材料。其中如传统的单向热二极管，当水平放置时，需靠充入另一种不凝的气体物质来阻止热量的反向传递，以实现热管的单向传热功能。由于不凝气体需占用一定的管内空间，使热管的有效换热面积减小，导致热管的工作效率下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种在水平放置使用时只需充注工质流体、不需充入另一种不凝气体的热管，从而在减少加工工序的同时保证热管的单向高传热率。
为达上述目的，本实用新型采用的技术方案为：该用于水平放置的热管包括两端封闭的中空管体和装在管体内的工质流体，管体包括互相连通的蒸发段、绝热段和冷凝段，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间，在管体内壁上设置有吸液网，其冷凝段相对于蒸发与绝热段形成向上的倾斜角度β，在蒸发与绝热段的直线形管体的内壁上设置有吸液网。
所述冷凝段向上的倾斜角β为3°～175°；所述吸液网的网眼规格为90～150目，吸液网的壁厚为0.05～0.5mm；在冷凝段的外圆周设置有环形的散热翅片。
所述冷凝段向上的倾斜角β为5°～90°；所述吸液网的网眼规格为100～145目，吸液网的壁厚为0.10～0.45mm。
所述冷凝段向上的倾斜角β为10°～45°；所述吸液网的网眼规格为105～140目，吸液网的壁厚为0.15～0.40mm。
所述冷凝段向上的倾斜角β为12°～30°；所述吸液网的网眼规格为110～135目，吸液网的壁厚为0.20～0.35mm。
所述冷凝段向上的倾斜角β为15°～25°；所述吸液网的网眼规格为115～130目，吸液网的壁厚为0.25～0.30mm。
由于将热管的冷凝段设置为相对于蒸发与绝热段向上倾斜了一定角度，当热管水平放置正常工作时，热管中蒸发段的工质流体蒸发汽化上升至冷凝段，在散热翅片的帮助下释放出热量并凝结成液体，冷凝液沿着倾斜的冷凝段管壁流下，靠吸液网的毛细作用通过绝热段进入蒸发段，受热后又变成气体返回至冷凝段冷却，如此通过在管内的往复循环进行快速的热交换。而当遇到冷凝段的温度高于蒸发段的温度时，上倾的角度能使大量气体聚集在冷凝段，而仅在蒸发与绝热段设置的吸液网可使液体聚集在蒸发绝热段，从而有效地阻止了管内工质的流动循环，由此而造成的热堵塞避免了热量的反向传递，使本热管在水平放置、并只充注一种工质的情况下，无论何种情况都能实现单向传热的功能。在提高热管传热效率的同时减少了加工工序，并节省了制造材料。
附图说明
图1为该热管的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：该用于水平放置的热管包括两端封闭的中空管体和装在管体内的工质流体2，在本实施例中，工质的材料采用甲醇，除此之外，也可根据热管的使用要求而采用乙醇、乙烷、氮或氨等材料以及其它具有相变化性质的工质材料。管体包括互相连通的蒸发段、绝热段和冷凝段，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间，其冷凝段4相对于蒸发与绝热段1形成向上的倾斜角度β。在冷凝段4的外圆周还设置有1～20个环形的散热翅片3，散热翅片3的材料为导热性能好的金属薄板，在本实施例中，散热翅片的材料为薄铜板，散热翅片设置为6个，焊接在冷凝段4的外圆上。除此之外，散热翅片的数量也可是2与5个或7与19个之间的任何数值，对直径更大的热管，还可以根据散热情况的需求而设置21～30、31～40、41～50或更多数量的散热翅片。另外，还可根据热管的使用要求而不设置散热翅片，散热翅片也可采用其它的材质或形状。在蒸发与绝热段1的直线管体内壁上设置有由多孔材料制成的吸液网2。在受热汽化工质通过冷凝段4散热形成冷凝液回流后，吸液网2利用其毛细作用引导冷凝液顺利地返回到水平的蒸发与绝热段1进入下一轮循环。在本实施例中，吸液网2采用细铜丝网。除此之外，也可采用具有毛细作用、耐腐蚀的其它金属、毛发或化纤材料制成的薄网。所述冷凝段向上的倾斜角β为3°～175°，可为：4°、95°、100°、105°、110°、120°、130°、140°、150°、60°、170°等倾角。所述吸液网的网眼规格为90～150目，可为：95目、96目等。吸液网的壁厚为0.05～0.5mm，可为：0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.46mm、0.47mm、0.48mm、0.49mm等。其中上述倾角β的角度、吸液网网眼规格的目数以及吸液网的壁厚数值均可以相互搭配形成不同的组合。
其工作原理为：当热管水平放置工作时，热管的蒸发段受热(即两端出现温差时)，热管中蒸发段的工质流体蒸发汽化，蒸汽在压差之下经绝热段流向冷凝段，在散热翅片的帮助下释放出热量并凝结成液体，冷凝液沿着倾斜的冷凝段管壁流下，靠吸液网的毛细作用，液体依次通过水平的绝热段和蒸发段，气体在蒸发段受热后，流体工质又变成气体，返回至冷凝段冷却，完成一个循环，实现传热均温的目的。当冷凝段的温度高于蒸发段的温度(如融霜或其它需制冷系统停止工作的情况)时，由于热管的冷凝段相对于蒸发与绝热段向上倾斜了一定角度而且又无吸液芯，使大量气体聚集在冷凝段，而液体聚集在蒸发段，从而有效地阻止了管内工质的流动循环，由此而造成的热堵塞避免了热量的反向传递，使本热管在只充注一种工质的情况下就能实现单向传热的功能。在提高热管传热效率的同时减少了加工工序，并节省了制造材料。
实施例2：所述冷凝段向上的倾斜角β为5°～90°，可为：6°、7°、8°、9°、91°、92°、93°、94°等倾角。所述吸液网的网眼规格为100～145目，可为：104目、144目等。吸液网的壁厚为0.10～0.45mm。可为：0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm等。其中上述倾角β的角度、吸液网网眼规格的目数以及吸液网的壁厚数值均可以相互搭配形成不同的组合。实施例2的其它结构与实施例1相同。
实施例3：所述冷凝段向上的倾斜角β为10°～45°，可为：11°、12°、13°、14°、31°、32°、33°、34°、35°、36°、37°、38°、39°、40°、41°、42°、43°、44°等倾角。所述吸液网的网眼规格为105～140目，可为：、108目、136目等。吸液网的壁厚为0.15～0.40mm。可为：0.16mm、0.77mm、0.18mm、0.19mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm等。其中上述倾角β的角度、吸液网网眼规格的目数以及吸液网的壁厚数值均可以相互搭配形成不同的组合。实施例3的其它结构与实施例1相同。
实施例4：所述冷凝段向上的倾斜角β为12°～30°，可为：13°、14°、26°、27°、28°、29°等倾角。所述吸液网的网眼规格为110～135目，可为：112目、132目等。吸液网的壁厚为0.20～0.35mm，可为：0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm等。其中上述倾角β的角度、吸液网网眼规格的目数以及吸液网的壁厚数值均可以相互搭配形成不同的组合。实施例4的其它结构与实施例1相同。
实施例5：所述冷凝段向上的倾斜角β为15°～25°，可为：16°、17°、18°、19°、20°、21°、22°、23°、24°等倾角。所述吸液网的网眼规格为115～130目，可为：116目、118目、120目、125目、128目等。吸液网的壁厚为0.25～0.30mm。可为：0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm等。其中上述倾角β的角度、吸液网网眼规格的目数以及吸液网的壁厚数值均可以相互搭配形成不同的组合。实施例5的其它构与实施例1相同。
Claims (6)
1、一种用于水平放置的热管，包括两端封闭的中空管体和装在管体内的工质流体，管体包括互相连通的蒸发段、绝热段和冷凝段，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间，在管体内壁上设置有吸液网，其特征在于：其冷凝段相对于蒸发与绝热段形成向上的倾斜角度β，在蒸发与绝热段的直线形管体的内壁上设置有吸液网。
2、根据权利要求1所述的用于水平放置的热管，其特征在于：所述冷凝段向上的倾斜角β为3°～175°；所述吸液网的网眼规格为90～150目，吸液网的壁厚为0.05～0.5mm；在冷凝段的外圆周设置有环形的散热翅片。
3、根据权利要求2所述的用于水平放置的热管，其特征在于：所述冷凝段向上的倾斜角β为5°～90°；所述吸液网的网眼规格为100～145目，吸液网的壁厚为0.10～0.45mm。
4、根据权利要求3所述的用于水平放置的热管，其特征在于：所述冷凝段向上的倾斜角β为10°～45°；所述吸液网的网眼规格为105～140目，吸液网的壁厚为0.15～0.40mm。
5、根据权利要求4所述的用于水平放置的热管，其特征在于：所述冷凝段向上的倾斜角β为12°～30°；所述吸液网的网眼规格为110～135目，吸液网的壁厚为0.20～0.35mm。
6、根据权利要求5所述的用于水平放置的热管，其特征在于：所述冷凝段向上的倾斜角β为15°～25°；所述吸液网的网眼规格为115～130目，吸液网的壁厚为0.25～0.30mm。
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