CN1940453A - 热管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热管，其包括一中空管壳、一紧贴管壳内壁的毛细吸液芯以及密封在管壳内的工作流体，其中，所述工作流体包括一液体介质及悬浮在其中的磁性粒子，所述热管还包括设置在管壳周围的交变磁场产生装置。本发明提供的热管具有良好的导热效果。

Description

热管
【技术领域】
本发明涉及一种导热结构，尤其涉及一种热管。
【背景技术】
近年来电子技术迅速发展，电子器件的高频、高速以及集成电路的密集及微型化，使得单位容积电子器件发热量剧增，热管技术以其高效、紧凑以及灵活可靠等特点，适合解决目前电子器件因性能提升所衍生的散热问题。
如图1所示，典型热管10由管壳11、毛细吸液芯12以及密封在管壳内的工作流体13组成。热管10的制作通常先将管内抽成真空后充以适当工作流体13，使紧贴管壳内壁的吸液芯12中充满工作流体13后加以密封。热管10的一端为蒸发端10a(加热端)，另外一端为冷凝端10b(冷却端)，根据应用需要可在蒸发端10a与冷凝端10b之间布置绝热段，当热管10蒸发端10a受热时毛细吸液芯12中工作流体13蒸发气化形成蒸汽14，蒸汽14在微小压力差作用下流向热管10的冷凝端10b，凝结成工作流体13，放出热量15，工作流体13再靠毛细作用沿吸液芯12流回蒸发端10a。如此循环，热量15由热管10的蒸发端10a不断地传至冷凝端10b，并被冷凝端10b一端的相对较冷的管壁所吸收。
热管正常有效地工作，通常要求毛细吸液芯能使工作流体均匀分布在热管管壳内，并能使工作流体迅速回流，并要求工作流体汽化热高、导热系数大。工作流体导热系数大且在毛细吸液芯中均匀分布，有利于工作流体迅速带走热量，使电子器件温度降低。
传统技术一般采用纯液体作为热管工作流体，但一般纯液体导热系数较小，使得热量传递较慢，从而使得热管导热效率较低。
为进一步提高热管导热效率，现有技术在液体介质中添加盐或其它金属化合物，形成一热管工作流体。例如现有技术中揭露一种无机超导热管工作流体，该工作流体是由1000克(g)去离子水或高纯水中添加重铬酸钾30～50g、过硼酸钠10～15g、硼酸3～5g、过氧化钠1～3g、氢氧化铝0.5～1.5g、三氧化二钴0.2～0.5g以及二氧化锰0.2～0.5g溶解而成，其化学性能稳定、导热系数大、无腐蚀。然而，热管工作过程中，工作流体蒸发时金属盐易结晶聚集，使工作流体导热性能降低；该工作流体为水溶液，仅适用于一定管材的热管。
为解决热管导热性能不够理想的技术问题，现有技术的热管，在其工作流体中添加纳米级粒子，例如现有技术中揭露的一种热管，其工作流体为一悬浮液，该悬浮液包括纯水、氨水、甲醇、丙酮或庚烷中任意一种纯液体及悬浮在液体中的纳米碳球。该工作流体导热系数大，传热效率高。同样，现有技术的热管，还在其工作流体中加入其它纳米粒子来提高导热效率，如高导热的铝、铜、银或其合金。然而，纳米粒子尺寸较小，极易因范德华力而发生凝聚，造成热管阻塞而失去工作能力。为避免纳米粒子发生凝聚，通常采用加入表面活性剂来分散、稳定纳米粒子，然而，表面活性剂在热管工作时易产生气泡而阻碍热管导热。
另外，热管蒸发端受热将产生气泡附在热管内壁上，气泡若不及时蒸发气化，也将阻碍热管导热。
有鉴于此，提供一种导热性能良好的热管实为必要。
【发明内容】
以下将以实施例说明一种热管。
一种热管，其包括一中空管壳、一紧贴管壳内壁的毛细吸液芯以及密封在管壳内的工作流体，其中，所述工作流体包括一液体介质及悬浮在其中的磁性粒子，所述热管还包括设置在管壳周围的交变磁场产生装置。
相对于现有技术，本发明提供的热管，通过交变磁场产生装置，产生一交变磁场，所述工作流体中的磁性粒子在所述交变磁场的作用力下沿磁场方向运动，并带动液体介质一起移动，磁性粒子在运动过程中将会撞击热管管壳的内壁，此将冲击热管内壁上的气泡，特别是能及时冲击蒸发端内壁上因受热产生的气泡，加速工作流体蒸发气化，提高导热效率；另外，工作流体中的磁性粒子在交变磁场作用力下沿磁场方向往返运动，并带动液体介质一起移动，这样可扰乱工作流体规则的流动状态，防止工作流体中悬浮的磁性粒子发生局部聚集而导致毛细吸液芯堵塞，提高导热效率。
【附图说明】
图1是现有技术热管工作原理示意图。
图2是本发明第一实施例提供的热管内部结构示意图。
图3是本发明第一实施例提供的设有交变磁场产生装置的热管结构示意图。
图4是本发明第一实施例提供的热管的工作流体中磁性粒子冲击管壳的内壁气泡示意图。
图5是本发明第二实施例提供的设有交变磁场产生装置的热管结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及实施例对本发明提供之热管做进一步详细描述。
请参阅图2至图4，本发明的第一实施例提供的热管20包括一中空管壳21，且所述管壳21具有内壁211及外壁212，一紧贴在管壳内壁211的毛细吸液芯22及密封在管壳21内的工作流体23，其中，所述工作流体23包括一液体介质231及悬浮在其中的磁性粒子232，所述热管20还包括设置在管壳21周围的交变磁场产生装置24，所述交变磁场产生装置24由一交流电源240，及两端连接在交流电源240且缠绕在所述管壳21上的载流导线241组成。优选地，所述载流导线241的线圈匝数均匀分布在管壳21上。本实施例提供的设有交变磁场产生装置24的热管20结构示意图如图3所示。
其中，所述管壳21材料可以选自铜、铝、钢、铁、镍、钛或其合金，所述管壳21径向截面包括圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形，本实施例中管壳21径向截面采用圆形，管径可为2～200毫米(mm)，管长可从几毫米至数十米(m)。
所述毛细吸液芯22可以为沟槽型、丝网型或烧结型结构。
所述液体介质231包括水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙酮或庚烷，优选地，所述工作流体23进一步包括一保护剂，所述保护剂包括柠檬酸、柠檬酸盐、单柠酸、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮或四级铵盐，所述保护剂在所述工作流体23中的质量浓度范围为0.01～0.5％。所述磁性粒子232材料可选自铁、钴、镍、铁合金、钴合金及镍合金中的一种或几种的混合。优选地，所述磁性粒子232粒径为1～100纳米(nm)，所述磁性粒子232占工作流体23总重量的0.1％～3％。
使用时，接通交流电源240，使两端连接在所述交流电源240且缠绕在所述管壳21的载流导线241中流通交变电流，所述交变电流将会沿热管20轴向方向产生一交变磁场。所述交变磁场给密封在管壳21内的工作流体23施加一方向交变的磁场作用力，所述工作流体23中的磁性粒子232在磁场作用力下，沿磁场方向移动，同时带动液体介质231一起移动。磁性粒子232在运动过程中将会撞击热管20的管壳21的内壁211，此将冲击热管20内壁211上的气泡25，特别系可及时冲击蒸发端内壁211上因受热产生的气泡25，加速工作流体蒸发气化，提高导热效率。热管20的工作流体23中磁性粒子232冲击管壳21的内壁211上的气泡25的示意图如图4所示。
另外，工作流体20中的磁性粒子232在交变磁场作用力下沿磁场方向往返运动，并带动液体介质231一起移动，这样可扰乱工作流体20规则的流动状态，防止工作流体20中悬浮的磁性粒子232发生局部聚集而导致毛细吸液芯堵塞，提高导热效率。
当然，上述实施例中，所述交变磁场产生装置24产生的交变磁场施加给工作流体23的磁场作用力必须要能克服工作流体23的粘度造成的阻力，所述交变磁场可通过控制所述交流电源240所加载的交变电流大小、缠绕在管壳21上的载流导线241的线圈匝数来获得合适的磁场强度，从而获得合适的磁场作用力。
请参阅图5，为本发明的第二实施例提供的设有交变磁场产生装置34的热管30结构示意图，所述热管30包括一中空管壳31，且所述管壳31具有内壁311及外壁312，一紧贴在管壳内壁311的毛细吸液芯32及密封在管壳31内的工作流体33，其中，所述工作流体33包括一液体介质及悬浮在其中的磁性粒子(图未示)；所述交变磁场产生装置34由一交流电源340、一铁芯342及两端连接在交流电源340且缠绕所述铁芯342上的载流导线341组成。
热管30可包括一个或多个交变磁场产生装置34，优选地，所述一个交变磁场产生装置34设置在热管30的管壳31轴向一侧；所述多个交变磁场产生装置34可对称地设置在管壳31周围。本实施例中，两个交变磁场产生装置34分别设置在热管30的管壳31轴向两侧。
相对于现有技术，本发明提供的热管，通过交变磁场产生装置，产生一交变磁场，所述工作流体中的磁性粒子在所述交变磁场的作用力下沿磁场方向运动，并带动液体介质一起移动，磁性粒子在运动过程中将会撞击热管的管壳的内壁，此将冲击热管内壁上的气泡，特别是能及时冲击蒸发端内壁上因受热产生的气泡，加速工作流体蒸发气化，提高导热效率；另外，工作流体中的磁性粒子在交变磁场作用力下沿磁场方向往返运动，并带动液体介质一起移动，这样将扰乱工作流体规则的流动状态，防止工作流体中悬浮的磁性粒子发生局部聚集而导致毛细吸液芯堵塞，提高导热效率。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种热管，其包括一中空管壳、一紧贴管壳内壁的毛细吸液芯以及密封在管壳内的工作流体，其特征在于：所述工作流体包括一液体介质及悬浮在其中的磁性粒子，所述热管还包括设置在管壳周围的交变磁场产生装置。
2.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述液体介质包括水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙酮或庚烷。
3.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述工作流体进一步包括一保护剂。
4.如权利要求3所述的热管，其中，所述保护剂包括柠檬酸、柠檬酸盐、单柠酸、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮或四级铵盐。
5.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述磁性粒子材料选自铁、钴、镍或其合金。
6.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述磁性粒子粒径为1～100纳米。
7.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述磁性粒子占工作流体总重量的0.1％～3％。
8.如权利要求1至7中任一项所述的热管，其特征在于，所述交变磁场产生装置包括一交流电源，及与所述交流电源连接且缠绕在所述管壳的载流导线。
9.如权利要求1至7中任一项所述的热管，其特征在于，所述交变磁场产生装置包括一交流电源、一铁芯，及与所述交流电源连接且缠绕在所述铁芯的载流导线。
10.如权利要求9所述的热管，其中，所述交变磁场产生装置设置在所述管壳轴向的一侧。
11.如权利要求9所述的热管，其中，所述交变磁场产生装置对称地设置在所述管壳周围。
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