CN203534295U - 一种重力热管强化传热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重力热管强化传热结构，包括设置于重力热管内腔的导流筒，导流筒内部形成汽态工质的上升通道，导流筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质的下降通道，导流筒的上部设有将上升通道与下降通道导通的通汽口，导流筒的下部设有将下降通道与上升通道导通的回流口。本实用新型所述的重力热管强化传热结构其结构简单、造价低廉，解决了重力热管工作过程中的冷热气流对冲问题，达到提升重力热管的传热效率与性能，进而降低材料和能源的消耗。

Description

一种重力热管强化传热结构

技术领域

本实用新型涉及重力热管技术领域，尤其是涉及一种重力热管强化传热结构。

背景技术

热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

目前热管被广泛应用于散热器制造行业，例如市场上新兴的大功率LED相变散热器的芯柱就采用重力热管技术，可参见公告号为CN103196116A的发明专利申请公开“用于大功率LED的改进型重力热管散热器”。

普通重力热管主要由管壳、端盖和工质三部分组成。重力热管内蒸发的工质温度较高、密度较低，具有向重力反方向运动的趋势。而冷凝过程中的蒸汽体积变小，密度变高，具有向重力方向运动的趋势。这两组冷热汽流相向运动形成对冲，因此在重力热管内增加了一个不必要的冷热蒸汽的混合过程，该过程会增加冷热汽流的运行阻力，降低冷热汽流的运行速度，影响热管的传热效率。

现有的重力热管的内腔为单一筒状结构，不同状态的工质在内腔中按照一定的物理规律随机运动，共用内腔，运动中产生的对流冲突无法调和。由于热管工作过程中，当汽态工质受冷低于冷凝温度时即可冷凝并回流。热管传热能力与工质的温差、热容、循环速度有关，当工质冷凝即返回，其温差较小，既不利于热量搬运也不利于界面换热效能，影响了热管的传热性能。重力热管长径比越大，上述缺陷越明显。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的之一是依据重力热管的运行规律，提供一种结构简单、造价低廉的重力热管强化传热结构以解决重力热管工作过程中的冷热气流对冲问题，达到提升重力热管的传热效率与性能，进而降低材料和能源的消耗。

本实用新型的目的之二是提供一种更好的传热效率与性能的重力热管，其结构简单，加工容易，成本低廉。

本实用新型的目的之三是提供一种大功率LED重力热管散热器，重力热管采用强化传热结构，其传热效率更高、传热性能更好。

本实用新型的目的之四是提供一种计算机CPU重力热管散热器，重力热管采用强化传热结构，其传热效率更高、传热性能更好。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种重力热管强化传热结构，包括设置于重力热管内腔的导流筒，导流筒内部形成汽态工质的上升通道，导流筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质的下降通道，导流筒的上部设有将上升通道与下降通道导通的通汽口，导流筒的下部设有将下降通道与上升通道导通的回流口。

其中，所述导流筒的上部设有与重力热管上端固定连接的若干上固定片，两相邻上固定片之间形成所述通汽口，所述导流筒的下部设有与重力热管下端固定连接的若干下固定片，两相邻下固定片之间形成所述回流口。所述导流筒下端面的轮廓与重力热管下底面的轮廓相适应，所述导流筒上端面的轮廓小于重力热管上底面的轮廓。

优选的，所述导流筒为双曲线圆筒。

优选的，所述导流筒为圆柱筒或棱柱筒，导流筒的横截面为圆形或多边形。

一种重力热管，包括管壳、热管顶盖及热管底盖，热管顶盖位于管壳的上端，热管底盖位于管壳的下端，管壳内设有可进行相变传热的工质，所述管壳内设有导流筒，导流筒内部形成汽态工质的上升通道，导流筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质的下降通道，导流筒的上部设有将上升通道与下降通道导通的通汽口，导流筒的下部设有将下降通道与上升通道导通的回流口。

一种大功率LED重力热管散热器，包括由管壳、热管顶盖及热管底盖构成的重力热管，管壳的外侧壁上布设有若干翅片，热管顶盖位于管壳的上端，热管底盖位于管壳的下端，管壳内设有可进行相变传热的工质，所述管壳内设有导流筒，导流筒内部形成汽态工质的上升通道，导流筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质的下降通道，导流筒的上部设有将上升通道与下降通道导通的通汽口，导流筒的下部设有将下降通道与上升通道导通的回流口。

一种计算机CPU重力热管散热器，包括由管壳、热管顶盖及热管底盖构成的重力热管，管壳的外侧壁上布设有若干翅片，热管顶盖位于管壳的上端，热管底盖位于管壳的下端，管壳内设有可进行相变传热的工质，所述管壳内设有导流筒，导流筒内部形成汽态工质的上升通道，导流筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质的下降通道，导流筒的上部设有将上升通道与下降通道导通的通汽口，导流筒的下部设有将下降通道与上升通道导通的回流口。

采用上述技术方案后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：

本重力热管强化传热结构与重力热管配合使用，采用本重力热管强化传热结构的重力热管的传热工作原理与普通重力热管相同，但传热运行过程不同。具体地，采用本重力热管强化传热结构的重力热管，热源的热量使位于重力热管下端的热管底盖温度升高，当达到工质的相变温度时，工质的局部会产生相变，即工质由液态转为汽态，汽态工质在受到导流筒内壁的限制沿导流筒内部的上升通道向上运动，到达重力热管上端的热管顶盖后转向，通过通汽口向导流筒的外侧运动，当到达温度较低的重力热管的管壁时，汽态工质遇冷凝结成液态工质，液态工质在重力作用下沿导流筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间的下降通道向下运动，到达重力热管底部，最后通过回流口流向导流筒的内侧，上述运行过程循环进行。

汽态工质蒸发过程使得上升通道中形成正压，液态工质冷凝过程使得下降通道中形成负压，因而导流筒上端的通汽口内侧压强大于外侧压强，因此当汽态工质到达重力热管上端的热管顶盖后会主动转向。

导流筒下端面的轮廓与重力热管下底面的轮廓相适应，作用在于汽态工质蒸发时尽可能多地进入到导流筒内，导流筒上端面的轮廓小于重力热管上底面的轮廓，作用在于便于汽态工质到达重力热管上端的热管顶盖后转向运动。

本重力热管强化传热结构上端的两相邻上固定片之间形成通汽口，下端的两相邻下固定片之间形成回流口，使得本重力热管强化传热结构更为简化，便于加工生产，以降低加工成本。通汽口及回流口的开口形状可以是圆孔、半圆、矩形等形状。上固定片与下固定片的作用在于将本重力热管强化传热结构固定装设于重力热管内。当然可以仅通过上固定片或下固定片进行安装。

作为优选的，本重力热管强化传热结构的导流筒为双曲线圆筒，这种双曲线圆筒机构可获得较高的结构刚度，避免工质相变过程中汽流高速运动产生的噪音，同时双曲线结构便于形成低阻力的合适的截面比例，也适合汽流翻滚，提高换热效率。当然导流筒也可以为圆柱筒或棱柱筒，导流筒的横截面为圆形或多边形。

本重力热管强化传热结构改变了传统相变热管的汽态工质冷凝路径，将随机无序的汽态至液态的冷凝过程的路径延长至热管上部，再折返至下部。使得热管底部受热蒸发的工质能够经历更长的冷却过程，冷凝后的温度更低，提升了热管的传热能力；采用这一强化传热结构后，蒸发工质与尚未冷凝的汽态工质之间的流动冲突（这部分冲突对传热帮助很小，反而增大了汽态工质运动阻力）将得到有效缓解，总的蒸汽运动阻力减小，提升了热管的传热效率与性能。

综上，本实用新型所述的重力热管强化传热结构的优点体现在：

1、本重力热管强化传热结构为汽态工质冷却的全过程提供了一个单向通道，上升汽流与下降汽流不再冲突，提高了蒸汽循环速度；

2、汽态工质的平均冷却路径延长，使液态冷凝工质温度更低，提升了工质的携热能力；

3、结构简单，易于采用冲压或旋压加工实现这本重力热管强化传热结构，加工方便，成本低廉，利于推广实施应用。

本实用新型所述的重力热管的优点体现在：传热效率更高，传热性能更好，可广泛应用于各种散热器领域，推动散热器领域的技术革新。

本实用新型所述的大功率LED重力热管散热器的优点体现在：提高传热效率和性能，延长大功率LED的使用寿命。

本实用新型所述的计算机CPU重力热管散热器的优点体现在：提高传热效率和性能，使得计算机CPU运行温度更低，运行更稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1：本实用新型所述的导流筒的剖视结构示意图。

图2：本实用新型与重力热管配合使用时的剖视结构示意图。

图中，1：热管顶盖；2：上固定片；3：通汽口；4：下降通道；5：导流筒；6：液态工质；7：上升通道；8：汽态工质；9：回流口；10：工质；11：下固定片；12：热管底盖；13：热源。

具体实施方式

以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。

见图1和图2所示。

实施例1，一种重力热管强化传热结构，包括设置于重力热管内腔的导流筒5，导流筒5内部形成汽态工质8蒸发的上升通道7，导流筒5外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质6冷凝的下降通道4。

导流筒5为双曲线圆筒，其纵截面呈双曲线形，横截面呈圆形。导流筒5的上部设有多个均匀分布的上固定片2，两相邻上固定片2之间形成有通汽口3，通汽口3将上升通道7与下降通道4导通。导流筒5的下部设有多个均匀分布的下固定片11，两相邻下固定片11之间形成有回流口9，回流口9将下降通道4与上升通道7导通。

进一步地，导流筒5下端面的轮廓与重力热管下底面的轮廓相适应，导流筒5上端面的轮廓小于重力热管上底面的轮廓。

作为惯常替换的方案，导流筒5还可以为圆柱筒或棱柱筒，导流筒5的横截面呈圆形或多边形，导流筒5的纵截面呈矩形或梯形。

实施例2，一种重力热管，包括管壳、热管顶盖1及热管底盖12，热管顶盖1位于管壳的上端，热管底盖12位于管壳的下端，管壳内设有可进行相变传热的工质10，热管底盖12与热源13接触，管壳内装设有如实施例1所述的重力热管强化传热结构。实施例1所述的重力热管强化传热结构其结构简单，装配简便，这里不再详细赘述。

实施例3，一种大功率LED重力热管散热器，其采用了如实施例2所述的重力热管，管壳的外侧壁上布设有若干翅片。本大功率LED重力热管散热器其余部分的结构与常规大功率LED重力热管散热器相同，这里不再详细赘述。

实施例4，一种计算机CPU重力热管散热器，其采用了如实施例2所述的重力热管，管壳的外侧壁上布设有若干翅片。本实施例所述的计算机CPU重力热管散热器作为实施例2所述的重力热管的拓展应用，并不依此而限定实施例2所述的重力热管的应用领域及产品实施范围。

Claims (8)

1.一种重力热管强化传热结构，其特征在于：包括设置于重力热管内腔的导流筒（5），导流筒（5）内部形成汽态工质（8）的上升通道（7），导流筒（5）外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质（6）的下降通道（4），导流筒（5）的上部设有将上升通道（7）与下降通道（4）导通的通汽口（3），导流筒（5）的下部设有将下降通道（4）与上升通道（7）导通的回流口（9）。

2.根据权利要求1所述的重力热管强化传热结构，其特征在于：所述导流筒（5）的上部设有与重力热管上端固定连接的若干上固定片（2），两相邻上固定片（2）之间形成所述通汽口（3），所述导流筒（5）的下部设有与重力热管下端固定连接的若干下固定片（11），两相邻下固定片（11）之间形成所述回流口（9）。

3.根据权利要求1所述的重力热管强化传热结构，其特征在于：所述导流筒（5）为双曲线圆筒。

4.根据权利要求1所述的重力热管强化传热结构，其特征在于：所述导流筒（5）为圆柱筒或棱柱筒，导流筒（5）的横截面为圆形或多边形。

5.根据权利要求1所述的重力热管强化传热结构，其特征在于：所述导流筒（5）下端面的轮廓与重力热管下底面的轮廓相适应，所述导流筒（5）上端面的轮廓小于重力热管上底面的轮廓。

6.一种重力热管，其特征在于：包括管壳、热管顶盖（1）及热管底盖（12），热管顶盖（1）位于管壳的上端，热管底盖（12）位于管壳的下端，管壳内设有可进行相变传热的工质（10），所述管壳内设有如权利要求1至5任意一项所述的重力热管强化传热结构。

7.一种采用如权利要求6所述的重力热管的大功率LED重力热管散热器，其特征在于：所述重力热管的管壳的外侧壁上布设有若干翅片。

8.一种采用如权利要求6所述的重力热管的计算机CPU重力热管散热器，其特征在于：所述重力热管的管壳的外侧壁上布设有若干翅片。

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