CN203704737U - 一种单向循环流动的脉动热管传热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种单向循环流动的脉动热管传热系统，包括单向蒸发管路、冷凝管路、充液管路和冷凝器，所述单向蒸发管路上设有单向结构，所述单向结构的两端为不同变化斜率的锥形结构。本实用新型的单向循环流动的脉动热管传热系统，结构简单，可实现快速单向循环，热传导速度较快。

Description

一种单向循环流动的脉动热管传热系统

技术领域

本实用新型涉及传热部件设计制造领域，特别涉及一种单向循环流动的脉动热管传热系统。

背景技术

脉动热管是20世纪90年代提出的新型热管,由日本的Akachi最早提出，是极具潜力的电子器件冷却器。与传统热管相比，其最大的特点是结构简单无芯，形状可以任意弯曲，当量传热系数大，体积小。脉动热管是最有希望的高热流密度，小型化和低成本的传热元件。

脉动热管的管径是由金属毛细管弯曲成蛇形结构，弯头一端为加热端，另一端为冷却端，在中间可根据需要布置绝热段。内部抽成真空，充注一部分工作液体，工作液体在表面张力的作用下在管内形成长度不一的液柱和气塞。其工质液体一般为水、甲醇、乙醇、氟利昂等。常见的脉动热管均由光滑管壁制作而成。

由于结构的限制，传统脉动热管存在以下的缺陷：

1、由于管内壁光滑，内部工质在启动前期震荡方向随机，更多情况下是在原位置徘徊往复震荡运动。不利于内部工质建立快速单向循环，这就造成传统脉动热管的热量传导在前期速度较慢。

2、由于管内部光滑，初期内部气态气塞逐步增大过程需要较高的过热度才能实现工质震荡，这就造成脉动热管的启动温度较高，为脉动热管的应用带来不便。

3、对于光滑内部而言，蒸发段部分容易造成液态工质的积聚，即无间断的液柱和气塞。这种情况下，脉动热管较难实现震荡，从而启动运行。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种结构简单、可实现快速单向循环且热传导速度较快的脉动热管。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：包括单向蒸发管路、冷凝管路、充液管路和冷凝器，所述冷凝管路贯穿所述冷凝器上的通孔后，其两端分别连接所述单向蒸发管路的两端，形成封闭环状结构，工质可在所述单向蒸发管路和冷凝管路中流动，所述充液管路安装在靠近所述单向蒸发管路的进水侧，所述单向蒸发管路上设有单向结构，所述单向结构的两端为不同变化斜率的锥形结构。

进一步地，所述单向蒸发管路由高导热金属管路制作而成。

进一步地，所述单向蒸发管路上至少设有一个所述单向结构。

进一步地，所述单向蒸发管路上还设有一金属连接件，所述金属连接件上加工有安装所述单向结构的沟槽和供固定用的螺钉孔，所述金属连接件与所述单向蒸发管路通过回流焊接连接。

进一步地，所述冷凝管路采用高导热金属管路。

进一步地，所述冲充液管路的位置可以根据需要进行任意调整。

进一步地，所述工质为水、甲醇、乙醇、氟利昂等，或是几种工质的混合物。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1、由于设置有单向结构，内部气塞在启动初期便具有明确的方向性，而不是在原位置往复震荡运动，利于建立快速的单向循环，因此启动前期热传导速度较快。

2、由于设置有单向结构，初期内部气态气塞逐步增大过程只需要较低的过热度便能够促使工质单向震荡，这就造成脉动热管的启动温度较低，为脉动热管的应用便利。

3、对于单向蒸发管路而言，内部的管径变化引起毛细力大小的变化，因此在蒸发段内部极易形成液柱气塞的均布，而不会被液态工质整体充满，这样更利于脉动热管的运行。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的结构分解图；

图3是本实用新型的结构组装图。

图中：1、单向蒸发管路；2、冷凝管路；3、充液管路；4、冷凝器；5、工质；6、金属连接件；7、通孔；8、沟槽；9、螺钉孔；11、单向结构；12、液柱；13、气塞。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图所示，一种单向循环流动的脉动热管传热系统，包括单向蒸发管路1、冷凝管路2、充液管路3和冷凝器4。冷凝管路2贯穿冷凝器4上的通孔7后，其两端分别连接单向蒸发管路1的两端，形成封闭环状结构。

单向蒸发管路1由高导热金属管路制作而成，其上设置有单向结构11，单向结构11的两端为不同变化斜率的锥形结构，渐缩渐扩，以保证其对工质5毛细力的不同变化率。单向蒸发管路1采用拉拔成型，或采用对直管路的后期挤压加工，或者使用冲压等方式加工而成。本实施例中，单向蒸发管路1采用铜材质管路，挤压加工成的单向结构11共布置五个，且五个单向结构均匀分布于单向蒸发管路1上。

冷凝管路2采用高导热金属管路，材质一般为便于加工的铜、铝、不锈钢或是其他常见金属，冷凝管路2可以根据不同工况进行一定的弯折处理，管路的内径为0.5mm～8mm。本实施例中，冷凝管路采用与单向蒸发管路同管径的铜管，弯折呈矩形状结构。

工质5可在单向蒸发管路1和冷凝管路2中流动，工质5的选取以实际使用所需要的启动温度、运行温度及与整体装置材质相兼容，不发生化学反应为基准。一般工质5为水、甲醇、乙醇、氟利昂等，或是几种工质的混合物。本实施例中，工质5采用水作为循环工质。

充液管路3充液管路3的作用就是对整体装置内部提供抽真空的一个通路，其由与整体装置兼容焊接的材质组成，充液管路3的位置可以根据需要进行任意调整，本实施例中，充液管路3布置在靠近单向蒸发管路1的进水侧，充液管路3与单向蒸发管路1和冷凝管路2之间均通过钎焊连接，以保证气密性。在工作过程中，通过充液管路3对整体装置内部抽真空后，冲入工质5，将充液管路3的端口用氩弧焊接方式密闭。

冷凝器4的作用是将气态工质冷却使其凝结成液态工质。冷凝方式为常见冷却方式，包括但不限于自然冷却、强迫风冷及液冷方式。冷凝器4的结构可以根据需要采取相应的增强换热结构措施，包括增加管道翅片、管道表面做成螺纹管等。本实施例中，冷凝器4采用铝材质，表面采用电解镀镍，后经回流焊接于冷凝管路2上。

为了便于发热源与单向蒸发管路1的连接导热，本实施例中，单向蒸发管路1上还设置有金属连接件6，金属连接件6上加工有用于安装单向蒸发管路的单向结构的沟槽8和供固定用的螺钉孔9，单向蒸发管路1与金属连接件6通过回流焊接方式连接。

毛细力是在三相界面上内弯液面引起的，即由液面弯曲产生的；毛细力的大小与弯液面的曲率成正比，即曲率大的毛细力大，曲率小的毛细力小，不同曲率产生不同大小的毛细力。

在工作过程中，本装置内部形成密闭空间，通过充液管路3抽真空处理后，填入工质5,在毛细力的影响下，内部工质5的分布呈不规则的液柱12和气塞13，在单向蒸发管路1施加热量后，该处的气塞13逐渐变大，单向蒸发管路1上设置有单向结构11，单向结构11两端的变化曲率不同，对于气塞13而言其运动方向的阻力是有差异的。因此在气塞13逐渐增大过程中，气塞会朝着阻力较小，即曲率变化较小端流动。这样整体内部工质5即在无动力情况下实现了工质5的单向循环，在循环过程中将热量由单向蒸发管路1源源不断的带至冷凝管路2，其它工质5重新沿着管路为单向蒸发管路1进行补偿，实现了能量的转移。冷凝管路2再将热量传导至冷凝器4，与环境进行热量交换，整体实现散热的目的。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：包括单向蒸发管路（1）、冷凝管路（2）、充液管路（3）和冷凝器（4），所述冷凝管路（2）贯穿所述冷凝器（4）上的通孔（7）后，其两端分别连接所述单向蒸发管路（1）的两端，形成封闭环状结构，工质（5）在所述单向蒸发管路（1）和冷凝管路（2）中流动，所述充液管路（3）安装在靠近所述单向蒸发管路（1）的进水侧，所述单向蒸发管路（1）上设有单向结构（11），所述单向结构（11）的两端为不同变化斜率的锥形结构。

2.根据权利要求1所述的单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：所述单向蒸发管路（1）由高导热金属管路制作而成。

3.根据权利要求1或2所述的单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：所述单向蒸发管路（1）上至少设有一个所述单向结构（11）。

4.根据权利要求1或2所述的单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：所述单向蒸发管路（1）上还设有一金属连接件（6），所述金属连接件（6）上加工有安装所述单向结构（11）的沟槽（8）和供固定用的螺钉孔（9），所述金属连接件（6）与所述单向蒸发管路（1）通过回流焊接连接。

5.根据权利要求1所述的单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：所述冷凝管路（2）采用高导热金属管路。

6.根据权利要求1所述的单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：所述冲充液管路（3）的位置可以根据需要进行任意调整。

7.根据权利要求1所述的单向循环流动的脉动热管传热系统，其特征在于：所述工质（5）为水、甲醇、乙醇、氟利昂等，或是几种工质的混合物。