CN203731912U - 一种泡沫金属热管 - Google Patents

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周青
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Abstract

本实用新型公开了一种泡沫金属热管，它包括热管壳体、开孔泡沫金属、相变材料、热管蒸发段、热管冷凝段及热管绝热段，其特征在于：开孔泡沫金属置于热管壳体中，在开孔泡沫金属的孔隙骨架间充有相变材料，热管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，热管壳体的中部外层设置有绝热段。由于开孔泡沫金属重量轻，在同等效率下可以降低热管的体积，本实用新型可减少金属材料消耗并降低生产成本。

Description

一种泡沫金属热管
技术领域 
本实用新型涉及一种电子元器件散热装置，尤其涉及一种泡沫金属热管。 
背景技术
随着电子技术的迅猛发展，电子元器件日趋小型化，而晶体管密度却成倍增加，一块指甲大小的芯片集成了多达千万计的晶体管。电子元器件集成度的不断提高伴随着高热量的产生，需要配套更高性能的散热装置。因为电子散热的好坏将直接影响到电子设备的工作情况，电子元器件的失效率随温度的升高呈指数增长，过热损坏已成为电子设备的主要故障形式。如CPU处理器失效问题的55%都是由于过热引起的；大量的热量同样严重影响LED照明系统的寿命，甚至导致LED烧毁。因此，为了使电子元器件发挥最佳性能并保证其可靠性，研究高效实用的电子元器件散热方法就显得极为关键。 
热管是一种把沸腾和凝结两种换热方式结合在一起的传热元件，广泛应用于电子、航空航天等领域，由于热管的表面积相对固定，吸液管芯作为热管的一个重要组成部分其结构形式将直接影响到热管的散热性能。目前使用的管芯结构有丝网管芯、粉末烧结管芯、沟槽管芯及组合管芯，但都不同程度的存在渗透率较低、液体回流阻力较大、径向热阻较大、工艺重复性较差的缺点。开孔泡沫金属是一种新型的多孔材料，具有孔隙率高（可达90%）、比表面积大（2000-10000m2/m3）、相对密度小（仅为固体材料的2%-12%）和导热性能优良（如金属铜和铝）的特点。据报道（制冷学报,2007,10(2):13），采用泡沫金属作为相变储能装置填充材料可大大增强储能装置的传热性能，使得热量能迅速被相变材料所吸收，其整体效果优于翅片。目前泡沫金属的使用是在热管周围填充泡沫金属取代热管外表面加焊的翅片，虽然增加了传热面积，但仍非常有限未能充分利用泡沫金属的换热性能，从而影响其散热效率。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种泡沫金属热管，它基于热管原理、可加快传热速度和散热效率，而且具有降低热管体积、重量轻、易于规模化生产的特点。 
本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种泡沫金属热管，它包括热管壳体、开孔泡沫金属、相变材料、热管蒸发段、热管冷凝段及热管绝热段，其特征是开孔泡沫金属置于热管壳体中，在开孔泡沫金属的孔隙骨架间充有相变材料，热管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），热管的中部外层设置有绝热段，热管的两端分别置于换热环境的热端和冷端。当热管的左端蒸发段受热时，开孔泡沫金属管芯内填充的相变材料工作液体受热蒸发汽化，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热；蒸汽在微小的压力差下从开孔泡沫金属的孔隙间及中心通道流向热管的右端冷凝段，并且释放出热量，重新凝结成液体；液体在毛细力的作用下再沿泡开孔沫金属流回蒸发端，完成一个闭合循环，并将大量的热量从蒸发段传到冷凝段；如此循环不止，热量就能源源不断由热管一端传至另外一端，从而达到散热的目的。 
本实用新型所述的开孔泡沫金属是通孔率达到90%的开孔泡沫态，且开孔泡沫金属与热管壳体内壁是通过钎焊连接的。 
本实用新型所述的泡沫金属材料主要为泡沫铜和泡沫铝。 
本实用新型所述的开孔泡沫金属外形适应热管内部形状，可以加工成圆柱形、椭圆柱形或块体形，且泡沫金属有中心通道以助于相变材料的流动。 
本实用新型所述的相变材料主要为液-气相变材料。 
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：（1）由于开孔泡沫金属的孔隙结构是由紧密相连的弯曲细薄金属骨架和呈连续三维空间网状分布且连通的孔洞组成，这些连通性好的孔洞可作为流体的流通通道以实现其间的热量传递，因而相变材料流动阻力小，传热速度快；（2）由于开孔泡沫金属比表面积大，流体和金属泡沫的热量交换很充分，而具有良好导热性能的金属骨架可以将流体的热量充分的传递出去，因而加快了热管的散热效率；（3）由于开孔泡沫金属重量轻，在同等效率下可以降低热管的体积，使热管向结构紧凑、高效轻薄的方向发展，因而节省大量金属材料，降低生产成本。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。 
其中：1、热管壳体；2、开孔泡沫金属；3、相变材料；4、热管蒸发段；5、热管冷凝段；6、热管绝热段。 
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型包括热管壳体1、开孔泡沫金属2、相变材料3、热管蒸发段4、热管冷凝段5及热管绝热段6。开孔泡沫金属2置于热管壳体1中，在开孔泡沫金属2的孔隙骨架间充有相变材料3，热管的左端为蒸发段4（加热段），右端为冷凝段5（冷却段），热管的中部外层设置有绝热段6，热管的两端分别置于换热环境的热端和冷端。当热管的左端蒸发段4受热时，开孔泡沫金属2管芯内填充的相变材料3工作液体受热蒸发汽化，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热；蒸汽在微小的压力差下从开孔泡沫金属2的孔隙间及中心通道流向热管的右端冷凝段5，并且释放出热量，重新凝结成液体；液体在毛细力的作用下再沿开孔泡沫金属2流回蒸发端，完成一个闭合循环，并将大量的热量从蒸发段4传到冷凝段5；如此循环不止，热量就能源源不断由热管一端传至另外一端，从而达到散热的目的。 
本实用新型由于开孔泡沫金属2的孔隙结构是由紧密相连的弯曲细薄金属骨架和呈连续三维空间网状分布且连通的孔洞组成，这些连通性好的孔洞可作为流体的流通通道以实现其间的热量传递，因而相变材料3流动阻力小，传热速度快；由于开孔泡沫金属2比表面积大，流体和金属泡沫的热量交换很充分，而具有良好导热性能的金属骨架可以将流体的热量充分的传递出去，因而加快了热管的散热效率；（3）由于开孔泡沫金属2重量轻，在同等效率下可以降低热管的体积，使热管向结构紧凑、高效轻薄的方向发展，因而节省大量金属材料，降低生产成本。本实用新型适用于CPU处理器、LED光源等电子元器件的散热，可显著提高电子元器件的寿命。 

Claims (3)

1.一种泡沫金属热管，它包括热管壳体、开孔泡沫金属、相变材料、热管蒸发段、热管冷凝段及热管绝热段，其特征在于：开孔泡沫金属置于热管壳体中，在开孔泡沫金属的孔隙骨架间充有相变材料，热管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，热管壳体的中部外层设置有绝热段。
2.如权利要求1所述泡沫金属热管，其特征在于：所述的开孔泡沫金属是通孔率达到90%，且开孔泡沫金属与热管壳体内壁是通过钎焊连接。
3.如权利要求1所述泡沫金属热管，其特征在于：所述的开孔泡沫金属外形为圆柱形、椭圆柱形或块体形，且泡沫金属中心设有通道。
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