CN211823995U - 一种同步控制辅助相变的热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同步控制辅助相变的热管，包括内部形成有封闭空腔的管壳，管壳包括蒸发段、冷凝段以及绝热段，封闭空腔内设有吸液芯和传热介质，绝热段内的吸液芯内设有若干半导体制冷片，半导体制冷片的两端分别设置在蒸发段和冷凝段内。本实用新型通过在绝热段内设置半导体制冷片，并将半导体制冷片的两端分别设置在蒸发段和冷凝段内，当热管的工作温度不在名义工作温度范围内时，半导体制冷片工作，半导体制冷片的冷端从热管冷凝段吸热，辅助传热介质冷凝，半导体制冷片的热端在热管蒸发段放热，强化传热流体蒸发，确保热管内传热流体在整个工作温度范围内都能实现相变，从而保持持续的高效传热，使热管的临界热流密度得到提高。

Description

一种同步控制辅助相变的热管

技术领域

本实用新型属于热交换装置技术领域，具体涉及一种同步控制辅助相变的热管。

背景技术

热管主要由一封闭金属管体、其内的毛细芯结构及填充于金属管体内的传热流体所组成，并于金属管体内保持适当真空度，以降低热管启动温差。利用热管的蒸发端部(Evaporator) 设置于热源，使热源产生的热将管内的流体 ( 液相 ) 蒸发吸热 ( 潜热 )而汽化 ( 汽相 )，所产生的蒸汽由蒸汽压力差驱动流向热管的冷凝部 (Condenser)，蒸汽于冷凝部释放潜热即冷凝回复成液相，再通过毛细力驱动经毛细芯结构返回蒸发部热管即通过上述结构迅速地将热传导出去。

由于热管构造简单且具有高传导性能、低热阻等优点，早已应用于热回收或其它不同换热领域中。然而，由于热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，而相变的条件受控于热管内充注的流体的压力、工作温度，对于实际产品而言，充注的流体品类、压力为一定，因此热管内流体相变工作温度是一定的。另一方面，工作温度是变化的，因此，改善热管性能应确保热管内流体在整个工作温度范围内都能实现相变。然而，现有热管产品不能保证热管内流体在整个工作温度范围内都能实现相变。

因此，如何提供一种热管，在工作温度范围内保持高传热效率是本领域技术人员待解决的技术问题。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种同步控制辅助相变的热管，能够保证热管内传热流体在整个工作温度范围内都能实现相变，从而保持持续的高效传热。

技术方案：为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种同步控制辅助相变的热管，包括内部形成有封闭空腔的管壳，所述管壳包括蒸发段、冷凝段以及设置在所述蒸发段与冷凝段之间的绝热段，所述封闭空腔内设有吸液芯和传热介质，所述绝热段内的吸液芯内设有若干半导体制冷片，所述半导体制冷片的两端分别设置在蒸发段和冷凝段内，当所述蒸发段或冷凝段外侧的温度不足以分别导致其内部的传热介质发生蒸发相变与冷凝相变时，所述半导体制冷片通电工作，以使所述蒸发段与冷凝段内的传热介质均保持在名义工作范围内。

进一步的，所述半导体制冷片的两端均设有导热翅片，所述导热翅片呈长条状，且其分别伸向蒸发段与冷凝段的外端设置。

进一步的，所述管壳的横截面呈圆形或矩形状。

进一步的，所述吸液芯紧贴于管壳的内壁设置。

进一步的，所述管壳上设有与封闭空腔连通的注液口。

进一步的，所述传热介质包括氨、乙醇、氟利昂和水。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型通过在绝热段内设置半导体制冷片，并将半导体制冷片的两端分别设置在蒸发段和冷凝段内，当热管的工作温度不在名义工作温度范围内时，半导体制冷片工作，半导体制冷片的冷端从热管冷凝段吸热，辅助传热介质冷凝，半导体制冷片的热端在热管蒸发段放热，强化传热流体蒸发，确保热管内传热流体在整个工作温度范围内都能实现相变，从而保持持续的高效传热，使热管的临界热流密度得到提高。

附图说明

图1是本实用新型实施例的热管结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1和2所示，本申请的同步控制辅助相变的热管，包括内部设有封闭空腔3的管壳1以及设置在管壳1的内的吸液芯4，还包括以一定压力充注于封闭腔体3内的传热介质，还包括若干半导体制冷片5。

具体地，管壳1为封闭的中空壳体，它的横截面可以是圆形、矩形或者其它形状。管壳1还可以设有连通封闭空腔3的注液口，通过注液口对封闭空腔3进行抽真空和注入传热介质。封闭空腔3具有一定的真空度，真空度可以根据实际需要的传热介质的类型和沸点温度进行确定。传热介质可以采用氨、乙醇、氟利昂（R21、R22、R113等）或者水，沸点温度可以根据热管的名义工作温度确定，并以此确定传热介质类型。吸液芯4优选紧贴于管壳1的内壁布置。通常传热介质在管壳1的一端吸热蒸发，然后在另一端放热冷凝，将传热介质蒸发成气体的一段称为蒸发段2，将传热介质冷凝成液体的一段称为冷凝段6，在蒸发段2和冷凝段6之间布置绝热段7。在冷凝段6冷凝成液态的传热介质在毛细作用下由吸液芯4回流至蒸发段2。若干半导体制冷片5设置在绝热段7内的吸液芯4内，半导体制冷片5的两端分别设置在蒸发段2和冷凝段6内，进而，在半导体制冷片5得电工作时，可同时对蒸发段2和冷凝段6内的传热介质进行调温。

为了提高对热传介质的调温效果，在半导体制冷片5的两端均设有导热翅片8，导热翅片8优选为长条状，并且，两端的导热翅片8分别伸向蒸发段与冷凝段的外端设置。

在使用时，在蒸发段2和冷凝段6外侧设置温度传感器，分别来测量蒸发段2和冷凝段6外侧的温度，当蒸发段2或冷凝段6外侧的温度不在名义工作范围内时，半导体制冷片5得电工作，半导体制冷片5位于蒸发段2方向的端部温度升高，变为热端，其热量通过热端的导热翅片8加热吸液芯4内的传热介质，与该热管的蒸发段2从外部吸收的热量一起加热传热介质，使传热介质蒸发吸热 ( 潜热 ) 而汽化 ( 汽相 )，所产生的蒸汽由蒸汽压力差驱动流向热管的冷凝段6。同时，半导体制冷片5位于冷凝段6方向的端部温度降低，变为冷端，通过冷端的导热翅片8吸收吸液芯4内的传热介质的热量，强化传热介质蒸汽于冷凝段6释放潜热，即冷凝恢复成液相，再通过毛细力驱动经吸液芯4返回蒸发段2，使蒸发段2与冷凝段6内的传热介质均保持在名义工作范围内，进而热管内传热流体在整个工作温度范围内都能实现相变。

当该热管需要反向传热时，向半导体制冷片5施加反向电流，即可使半导体制冷片5原热端变为冷端、原冷端变为热端。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种同步控制辅助相变的热管，包括内部形成有封闭空腔的管壳，所述管壳包括蒸发段、冷凝段以及设置在所述蒸发段与冷凝段之间的绝热段，所述封闭空腔内设有吸液芯和传热介质，其特征在于：所述绝热段内的吸液芯内设有若干半导体制冷片，所述半导体制冷片的两端分别设置在蒸发段和冷凝段内，当所述蒸发段或冷凝段外侧的温度不足以分别导致其内部的传热介质发生蒸发相变与冷凝相变时，所述半导体制冷片通电工作，以使所述蒸发段与冷凝段内的传热介质均保持在名义工作范围内。

2.根据权利要求1所述的同步控制辅助相变的热管，其特征在于：所述半导体制冷片的两端均设有导热翅片，所述导热翅片呈长条状，且其分别伸向蒸发段与冷凝段的外端设置。

3.根据权利要求1所述的同步控制辅助相变的热管，其特征在于：所述管壳的横截面呈圆形或矩形状。

4.根据权利要求1所述的同步控制辅助相变的热管，其特征在于：所述吸液芯紧贴于管壳的内壁设置。

5.根据权利要求1所述的同步控制辅助相变的热管，其特征在于：所述管壳上设有与封闭空腔连通的注液口。

6.根据权利要求1所述的同步控制辅助相变的热管，其特征在于：所述传热介质包括氨、乙醇、氟利昂或水。

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