CN106705724A - 一种茸状翅纤维复合沟槽式热管 - Google Patents

一种茸状翅纤维复合沟槽式热管 Download PDF

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李建涛
刘俊杰
陈广泰
陈伟超
李湘宁
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure

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Abstract

本发明公开了一种茸状翅纤维复合沟槽式热管，包括热管主体，所述热管主体的内壁上设有沟槽，所述热管主体的内壁上铺设有茸状翅纤维层，茸状翅纤维为表面上具有不规则凸起和/或凹坑并且具有茸状翅片结构的金属纤维。本发明所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管有效提高了热管吸液芯的毛细吸力，实现热管内部液、汽分流，有效增强了热管的传热性能，弥补了沟槽式热管极限功率较低的不足，有效提高了液体渗透率，减小了液体工质回流的阻力，茸状翅纤维层通过烧结和沟槽结构结合在一起，解决了传统沟槽式热管不能弯曲、压扁的不足，能够更好地适应不同空间的散热需求，此外本发明所述的茸状翅纤维复合沟槽热管制造工艺简单，便于实际生产中的大规模应用。

Description

一种茸状翅纤维复合沟槽式热管
技术领域
本发明涉及一种热管，具体涉及一种茸状翅纤维复合沟槽式热管。
背景技术
电子设备的小型化、轻量化、高功率化方向发展引起设备内部有效散热空间减小，热流密度增加。散热问题成为电子设备进一步发展的关键。热管作为一种有效的散热器件，从问世起就得到了广泛的应用。沟槽式热管重量轻、体积小，成为普遍使用的散热器件。然而受微沟槽结构毛细极限的影响，沟槽式热管难以满足日益增长的散热需求。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种茸状翅纤维复合沟槽式热管。本发明采用的技术手段如下：
一种茸状翅纤维复合沟槽式热管，包括热管主体，所述热管主体的内壁上设有沟槽，所述热管主体的内壁上铺设有茸状翅纤维层，所述茸状翅纤维为表面上具有不规则凸起和/或凹坑并且具有茸状翅片结构的金属纤维。
进一步地，所述茸状翅纤维层烧结于热管主体的内壁上，在茸状翅纤维之间以及茸状翅纤维与热管主体的内壁之间形成烧结颈。
进一步地，所述茸状翅纤维层定向铺设或杂乱铺设于热管主体的内壁上，优选定向铺设。
进一步地，所述茸状翅纤维层为定向铺设，铺设方向为平行于热管轴向或与热管轴向呈一定角度。
进一步地，所述茸状翅纤维层的纤维直径为100～200μm，所述茸状翅纤维层的孔隙率为60％～90％。
进一步地，所述茸状翅纤维层的纤维直径为150μm。
进一步地，所述沟槽为平行于热管轴向或与热管轴向呈一定角度的纵向凹槽，所述沟槽的宽度为0.1～0.2㎜，所述沟槽的深度为0.2～0.3㎜。
进一步地，所述热管主体的内壁周向上的沟槽数量为30～70。
与现有技术比较，本发明所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管具有以下优点：
1、茸状翅纤维层与设有沟槽的热管主体内壁烧结，在茸状翅纤维之间、茸状翅纤维与热管主体的内壁之间形成烧结颈，形成多孔结构，做为液态工质回流的通道，同时热管内部空腔作为气态工质流动通道，有效提高了热管吸液芯的毛细吸力，实现热管内部液、汽分流，有效增强了热管的传热性能，弥补了沟槽式热管极限功率较低的不足；同时克服了铜粉烧结式吸液芯重量较重、使用过程中铜粉会因振动出现脱落现象，提高了产品可靠性。
2、茸状翅纤维排列方向与沟槽均为纵向设置，有效提高了液体渗透率，减小了液体工质回流的阻力。
3、茸状翅纤维层通过烧结和沟槽结构结合在一起，使得热管在弯曲、压扁过程中也可以保持完整的多孔结构，解决传统沟槽式热管不能弯曲、压扁的不足，能够更好的适应不同空间的散热需求。
4、本发明所述的茸状翅纤维复合沟槽热管制造工艺简单，可以实现工业化生产，便于实际生产中的大规模应用。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例所述的茸状翅纤维的扫描电镜图。
图3是图2中A处放大5倍的扫描电镜图。
具体实施方式
如图1所示，一种茸状翅纤维复合沟槽式热管，包括热管主体1，所述热管主体1的内壁上设有沟槽2，所述热管主体1的内壁上铺设有茸状翅纤维层3。如图2和图3所示，所述茸状翅纤维是用特制多齿刀具经切削法制成的表面粗糙的细丝状体，因刀具前刀面与成型面的挤压、摩擦，在纤维表面形成不规则的凸起或缺陷，以及大量的微小茸状翅片结构，丝体细长连续且具有较高强度和一定韧性，其翅片结构高度为纤维当量直径的5％～25％。所述茸状翅纤维层3烧结于热管主体的内壁上，在茸状翅纤维之间以及茸状翅纤维与热管主体的内壁之间形成烧结颈，通过烧结过程，茸状翅纤维之间以及茸状翅纤维与微沟槽结构的凸起之间形成烧结颈，共同组成多孔结构4，多孔结构的孔隙作为工质回流的通道，实现热管内部液、汽分流，有效增强了热管的传热性能。
所述茸状翅纤维层3定向铺设或杂乱铺设于热管主体1的内壁上，优选定向铺设。本实施例中，所述茸状翅纤维层3为定向铺设，铺设方向为平行于热管轴向或与热管轴向呈一定角度，也就是纵向设置，提高了液体渗透率，减小了液体回流的阻力，有效提高热管的传热性能。具体地，茸状翅纤维层3均匀铺设、烧结在沟槽结构表面。在氢气气氛中进行850～900℃的烧结，以保持茸状翅纤维表面的微小翅片结构和粗糙表面。如图2所示，多齿刀具切削形成的茸状翅纤维，由于切削过程中的挤压、变形作用，在纤维表现形成了微小的翅片结构和粗糙的表面，对于提高茸状翅纤维层3的毛细吸力有极大的促进作用。所述茸状翅纤维层3的纤维直径为100～200μm，根据不同的散热要求，所述茸状翅纤维层3的孔隙率为60％～90％，实验测试验证表明，茸状翅纤维层3的纤维直径为150μm时毛细性能最佳，因此优选茸状翅纤维的直径为150μm。
所述沟槽2为平行于热管轴向或与热管轴向呈一定角度的纵向凹槽，所述沟槽2的宽度为0.1～0.2㎜，所述沟槽2的深度为0.2～0.3㎜，本实施例中，所述沟槽2的截面为V形。所述热管主体的内壁周向上的沟槽2数量为30～70，具体根据需要进行设置。茸状翅纤维层3的长度与沟槽2的长度保持基本一致，定向铺设、烧结在沟槽2的表面，形成茸状翅纤维复合沟槽式吸液芯，沟槽的宽度应和茸状翅纤维直径保持基本一致，或者小于茸状翅纤维直径，以避免茸状翅纤维进入微沟槽内部造成堵塞。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种茸状翅纤维复合沟槽式热管，包括热管主体，其特征在于：所述热管主体的内壁上设有沟槽，所述热管主体的内壁上铺设有茸状翅纤维层，所述茸状翅纤维为表面上具有不规则凸起和/或凹坑并且具有茸状翅片结构的金属纤维。
2.根据权利要求1所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述茸状翅纤维层烧结于热管主体的内壁上，在茸状翅纤维之间以及茸状翅纤维与热管主体的内壁之间形成烧结颈。
3.根据权利要求2所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述茸状翅纤维层定向铺设或杂乱铺设于热管主体的内壁上。
4.根据权利要求3所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述茸状翅纤维层为定向铺设，铺设方向为平行于热管轴向或与热管轴向呈一定角度。
5.根据权利要求3或4所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述茸状翅纤维层的纤维直径为100～200μm，所述茸状翅纤维层的孔隙率为60％～90％。
6.根据权利要求5所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述茸状翅纤维层的纤维直径为150μm。
7.根据权利要求6所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述沟槽为平行于热管轴向或与热管轴向呈一定角度的纵向凹槽，所述沟槽的宽度为0.1～0.2㎜，所述沟槽的深度为0.2～0.3㎜。
8.根据权利要求7所述的茸状翅纤维复合沟槽式热管，其特征在于：所述热管主体的内壁周向上的沟槽数量为30～70。
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