CN107883799A - 模块复合式脉动热管 - Google Patents

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王志强
李培生
叶文林
林圣享
胡伟强
柳阿亮
李伟
鲍允州
段彧
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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
    • F28D15/043—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 forming loops, e.g. capillary pumped loops

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Abstract

本发明提出一种模块复合式脉动热管,包括脉动热管本体，所述脉动热管本体分为冷凝段、绝热段、蒸发段，每一个脉动热管本体为一个脉动热管模块，其特征在于：还设有用于连接两个脉动热管本体的卡扣，两个以上的脉动热管模块构成模块复合式脉动热管。本发明具有适用工作温度范围广，散热能力得以提高并降低了厂家的设计成本及生产成本。

Description

模块复合式脉动热管
技术领域
本发明涉及微电子器件和高效散热领域，尤其涉及一种模块复合式脉动热管。
背景技术
脉动热管是一种极具潜力的电子器件冷却器。现有技术的脉动热管是一种机构简单但机理复杂的两相流传热器件，它是将一根长的毛细管抽真空，然后将毛细管内部充入液体，如果毛细管直径足够小，管内就会间歇地形成汽塞和液塞，当脉动热管的一端受热时液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体。小管径和冷热端反复的折弯是形成脉动热管的两个基本条件，通过相变和汽液脉动来传递热量。与普通热管相比，其结构简单，不需要吸液芯，不受重力影响，管径小，热管形状可以任意弯曲，适应性好，因此制造、运行和维护成本低脉动热管由于其优良的性能，被视为解决微小空间高热通量散热方案中最有希望和前途的传热元件。
虽然现有技术的脉动热管具有上述优势，但仍存在多种不可忽视的缺陷，比如：脉动热管在只能在较小的温度范围内工作，且在不同的电子器件上需要不同的尺寸、散热能力的脉动热管，至今没有发现散热效率高，适用工作温度范围广的脉动热管，这就使得其工作能力受限，容易出现烧干，或是难以启动的问题，还有设计成本及制造成本剧增的问题。
实用新型内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种模块复合式脉动热管。
为了实现本实用新型的目的,本发明采用的技术方案为：
一种模块复合式脉动热管,包括脉动热管本体，所述脉动热管本体分为冷凝段、绝热段、蒸发段，每一个脉动热管本体为一个脉动热管模块，还设有用于连接两个脉动热管本体的卡扣，两个以上的脉动热管模块构成模块复合式脉动热管。
所述脉动热管本体为闭环式。
所述卡扣包括上、下两个卡口，所述卡口的内壁形状与脉动热管本体的外部形状相匹配且二者为过盈配合。
所述两个以上相同结构与形状的脉动热管模块通过所述卡扣分层依次叠加，各脉动热管模块相应的位置关系相同。
所述两个以上不同结构与形状的脉动热管模块通过所述卡扣分层依次叠加。
所述脉动热管本体的毛细管的当量直径满足如下公式：
式中g为重力加速度，d表示当量直径，ρ表示脉动热管中填充液的密度，σ表示表面张力，下标l、v分别代表液相和气相。
所述毛细管内注入丙三醇和乙酸混合液填充率为50％，然后抽真空。
所述混合液中丙三醇和乙酸的体积比为1:1。
本实用新型的有益效果在于：
1、本发明中脉动热管模块中，在冷凝段和蒸发段添加了卡扣，可以在单个超级脉动热管仍不能对电子元件进行有效散热时通过在卡扣处增加脉动热管数目以提高散热能力。此外本发明可以通过调节脉动热管模块的位置提高本发明对不同外形尺寸脉动热管的适用性。
2、本发明中所使用的工质选用丙三醇和乙醇混合液，可以利用这两种液体沸点低，容易汽化，在电子元器件温度较低时就可以启动，对电子元器件进行有效保护。同时随着温度的升高，脉动热管内分压的升高，丙三醇和乙醇混合液开始发生酯化反应。由于该酯化反应为可逆反应，且正反应为放热反应，逆反应为吸热反应。而且丙三醇的三个羟基都可以和乙酸的羧基发生酯化反应，但由于位置的差异性使其可以在不同的温度时发生反应，从而增强脉动热管的温度适用范围。
附图说明
图1为超级脉动热管模块示意图；
图2为A-A截面示意图；
图3为超级脉动热管示意图；
图中：1为脉动热管本体；101为冷凝段；102为绝热段；103为蒸发段；2为卡扣； 201为卡口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
实施例：参见图1——3。
本发明公开了一种一种模块复合式脉动热管,包括脉动热管本体1，所述脉动热管本体1分为冷凝段101、绝热段102、蒸发段103，每一个脉动热管本体1为一个脉动热管模块，还设有用于连接两个脉动热管本体1的卡扣2，两个以上的脉动热管模块构成模块复合式脉动热管。
这样可以在单个脉动热管无法有效的带走电子器件的热量时，将另一个脉动热管模块通过卡扣安装在一起，进一步增强脉动热管的散热能力。而且假如电子器件的外观比较特别，也可以通过调节脉动热管模块与卡扣之间的链接位置来适应电子器件的外形，从而提高脉动热管对电子器件的散热能力，并降低厂家对脉动热管针对不同脉动热管的设计成本及生产成本。
卡扣结构为本发明的要点之一，采用卡扣将两个以上的脉动热管模块连接起来，成为模块复合式脉动热管，可灵活的根据实际需要进行组合。
本实施例中，所述脉动热管本体1为闭环式。可以预见的是，现有技术中多种形式的的脉动热管均可采用卡扣连接的方式进行组合。
所述卡扣2包括上、下两个卡口201，所述卡口201的内壁形状与脉动热管本体1的外部形状相匹配且二者为过盈配合。参考图2中，卡扣201的内径e2与脉动热管本体1的外径e1形状相匹配且二者达到过盈配合，确保了卡扣连接的稳定性。
卡扣结构可以采用多种常见的替代方式，如采用扎带替换。
如图3所示，两个以上相同结构与形状的脉动热管模块通过多个设置于不同位置的所述卡扣2分层依次叠加，各脉动热管模块相应的位置关系相同。这样可以在单个脉动热管无法有效的带走电子器件的热量时，将另一个脉动热管模块通过卡扣安装在一起，进一步增强脉动热管的散热能力。
另一种实施方式是，两个以上不同结构与形状的脉动热管模块也可以通过所述卡扣2分层依次叠加。
所述脉动热管本体的毛细管的当量直径满足如下公式：
式中g为重力加速度，d表示当量直径，ρ表示脉动热管中填充液的密度，σ表示表面张力，下标l、v分别代表液相和气相。
所述毛细管内注入丙三醇和乙酸混合液填充率为50％，然后抽真空。
所述混合液中丙三醇和乙酸的体积比为1:1。
所述的丙三醇和乙醇的混合液，两种化学液体的沸点低，在电子设备温度较低时就可以使汽化从而启动脉动热管，使其开始工作，且在适宜温度下发生酯化反应，工作液体中，丙三醇属于醇类，乙酸属于羧酸，容易在受热时发生可逆的酯化反应，其中正反应为放热反应，逆反应为吸热反应。
此外本发明选用丙三醇是由于丙三醇常温下为液态，受热易汽化是个吸热过程会带走热量，同时丙三醇结构中有三个羟基，其中两边的羟基位置对称与中间的羟基位置不同，在与乙酸发生酯化反应时需要的能量不同，这就使得丙三醇与乙酸的酯化反应是在一个较为宽阔的温度范围工作。
电子器件温度的功率提高后，脉动热管的温度也在升高，超级脉动热管内部的丙三醇和乙酸汽化，模块内的分压升高，根据化学平衡中勒夏特列原理，平衡向着正反应方向进行，使得模块内分压降低，并生成沸点较高的液体脂类，然后回流至冷凝段。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种模块复合式脉动热管,包括脉动热管本体(1)，所述脉动热管本体(1)分为冷凝段(101)、绝热段(102)、蒸发段(103)，每一个脉动热管本体(1)为一个脉动热管模块，其特征在于：还设有用于连接两个脉动热管本体(1)的卡扣(2)，两个以上的脉动热管模块构成模块复合式脉动热管。
2.根据权利要求1的模块复合式脉动热管，其特征在于：所述脉动热管本体(1)为闭环式。
3.根据权利要求1所述的模块复合式脉动热管，其特征在于：所述卡扣(2)包括上、下两个卡口(201)，所述卡口(201)的内壁形状与脉动热管本体(1)的外部形状相匹配且二者为过盈配合。
4.根据权利要求3所述的模块复合式脉动热管，其特征在于：两个以上相同结构与形状的脉动热管模块通过所述卡扣(2)分层依次叠加，各脉动热管模块相应的位置关系相同。
5.根据权利要求3所述的模块复合式脉动热管，其特征在于：两个以上不同结构与形状的脉动热管模块通过所述卡扣(2)分层依次叠加。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的模块复合式脉动热管，其特征在于：所述脉动热管本体的毛细管的当量直径满足如下公式：
式中g为重力加速度，d表示当量直径，ρ表示脉动热管中填充液的密度，σ表示表面张力，下标l、v分别代表液相和气相。
7.根据权利要求6所述的模块复合式脉动热管，其特征在于：所述毛细管内注入丙三醇和乙酸混合液填充率为50%，然后抽真空。
8.根据权利要求7所述的模块复合式脉动热管，其特征在于：所述混合液中丙三醇和乙酸的体积比为1:1。
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