CN218155681U - 一种防蒸汽回流的分离式重力热管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防蒸汽回流的分离式重力热管，包括蒸发段、冷凝段、中空肋片、液体管路、气体管路、铰链，其中蒸发段包括主毛细芯、次毛细芯、液体挡板、蒸汽挡板、液体通道、蒸汽通道、储液腔和液体分配管。工质在蒸发器内部受热蒸发，在毛细力驱动下进入冷凝段冷凝，冷凝后的液体工质在毛细力和重力共同作用下回流至蒸发段。本发明结构简单，蒸发段液体直接进入次毛细芯内部，液体分配管与次毛细芯贴合，蒸汽无法通过毛细芯逆向回流至液体分配管，有效防止了蒸汽回流，储液腔位于蒸发段内部主毛细芯上方，可以及时补充液体至主毛细芯，也可以对变化热负载进行自调节，平缓发热器件温度波动。
Description
技术领域
本发明属于电子设备散热技术领域，具体涉及一种防蒸汽回流的分离式重力热管。
背景技术
在相变换热技术中，热管是一种非常理想的传热元件，它是利用内部饱和工质的蒸发和冷凝来进行热量的传输，而重力热管就是热管中的一种。重力热管是一种能够使冷凝后的工质依靠自身重力返回蒸发段的热管，其结构自下而上依次为蒸发段、绝热段和冷凝段,热管内充注适量的工质,工质在蒸发段受到外界热源的加热发生相变,在压力和浮力的作用下,加速向上运动,流至冷凝段与管壁外的冷源发生热交换,凝结液化,液相靠重力回流到蒸发段重新吸热,如此循环往复,将热量从底部蒸发段传递到上部冷凝段。重力热管具有结构简单、制造方便、经济、耐用、传热特性优良、工作安全等优点，所以广泛应用于工业生产的各个领域中。分离式重力热管作为重力热管的变形，其蒸发段和冷凝段是分开的，管内汽液两相共向流动，避免了汽液剪切力的出现。但是分离式重力热管只依靠重力或毛细力驱动工质在其内部循环流动，蒸发器内部产生的气相工质容易由蒸发段入口回流至冷凝段，造成流动阻力增加，严重时会在液体管路内形成“汽塞”，影响热管性能。
分离式重力热管已经获得许多研究，对比文献1(龚延风,孙龙，周亚平.一种分离式太阳能热管供暖供热水装置及其方法CN104296229B)提出了一种分离式太阳能热管供暖供热水装置及其方法，利用分离式热管自然循环的特性，无动力输送热量，满足供暖和供热水需求，但是该发明没有针对蒸发段蒸汽回流提出相应解决方案。对比文献2(牛宝联,师梁艳,郁瑛瑛,曾宪安.分离式热管平板太阳能室内供热系统CN104613531A)提出了一种分离式热管平板太阳能室内供热系统，将分离式热管的冷凝段置于室内散热装置中，热管工作介质直接与室内空气进行换热，其蒸发段置于平板太阳能集热器中，热管工作介质吸收太阳能温度升高，变成气体进入室内热管冷凝段放热，热量放出后转变成液体，依靠重力返回蒸发段，如此循环往复，该发明同样会存在蒸发段气体回流问题。
发明内容
为解决传统分离式重力热管存在的蒸汽回流问题，本发明提出了一种防蒸汽回流的分离式重力热管，通过毛细作用下气液分离技术抑制蒸汽从入口回流。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种防蒸汽回流的分离式重力热管，包括：蒸发段1、冷凝段2、中空肋片3、液体管路4、气体管路5、铰链6；所述冷凝段2包括k个冷凝流道7，k≥2；所述蒸发段1包括主毛细芯8；所述蒸发段1包括液体挡板9；所述蒸发段1包括蒸汽挡板10；所述蒸发段1包括n个液体通道11，n≥2；所述蒸发段1包括m个蒸汽通道12，m≥2；所述蒸发段1包括储液腔13；所述蒸发段1包括液体分配管14；所述蒸发段1包括次毛细芯15；所述蒸发段1的蒸汽出口通过气体管路5与冷凝段2的入口相连，冷凝段2的出口通过液体管路4与蒸发段1的液体入口相连，形成装置的循环回路。
进一步的，所述液体分配管14与液体通道11紧密贴合，蒸汽无法通过连接处进入液体通道11，而由于毛细力作用蒸汽同样不能通过次毛细芯15逆向进入液体通道11，从而防止蒸汽由液体分配管14回流至冷凝段2。
进一步的，所述储液腔13位于主毛细芯8上方，可及时补充液体至主毛细芯8内部，对变化热负载进行自调节，平缓发热器件温度波动。
进一步的，所述肋片3与冷凝段2内部腔体相连通，扩展散热面积。
进一步的，所述液体通道11靠近蒸发段1出口的一端有液体挡板9，液体通过液体分配管14进入液体通道11，向主毛细芯8内部流动。
进一步的，所述蒸汽通道12靠近蒸发段1入口的一端有蒸汽挡板10，蒸汽在毛细力作用下向蒸汽通道12出口流动。
进一步的，所述液体挡板9和蒸汽挡板10位于蒸发段1的两端，工质形成单向的循环流动。
进一步的，所述蒸发段1吸收热量后通过壳体传递至主毛细芯8，主毛细芯8内部工质受热蒸发，产生的蒸汽在毛细力作用下进入蒸汽通道12，然后通过气体管路5再进入冷凝段2内部的冷凝流道7重新冷凝变成液体工质，液体工质通过液体管路4进入蒸发段1内部的液体通道11，毛细力与重力共同驱动工质在装置中循环流动。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)蒸发段液体直接进入次毛细芯内部，液体分配管与次毛细芯贴合，蒸汽无法通过毛细芯逆向回流至液体分配管，有效防止了蒸汽回流；
(2)储液腔位于蒸发段内部主毛细芯上方，可以及时补充液体至主毛细芯，也可以对变化热负载进行自调节，平缓发热器件温度波动；
(3)蒸发段和冷凝段通过铰链连接，可使得蒸发段与任意角度的发热设备进行贴合，从而更高效地吸收热量。
(4)冷凝段可以始终保持竖直状态，使得散热器与空气进行垂直表面自然对流换热，提高散热装置的散热性能。
(5)蒸发段内部液体挡板与蒸汽挡板结合，使得工质在蒸发段内部形成定向流动，从而形成整个装置内部的单向循环流动，有效提升散热器的抗重力性能。
(6)中空肋片与冷凝段内部腔体相连通，极大扩展了冷凝段散热面积，提升了散热效率。
(7)蒸发段内部毛细芯产生的毛细力可以定向驱动蒸汽工质向冷凝段流动，从而增强装置内部传热性能，有效地将蒸发段吸收的热量传递至冷凝段。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的防蒸汽回流的分离式重力热管结构示意图。
图2是本发明的防蒸汽回流的分离式重力热管蒸发段横向剖视图。
图3是本发明的防蒸汽回流的分离式重力热管蒸发段前视剖视图。
图4是本发明的防蒸汽回流的分离式重力热管蒸发段左视剖视图。
图5是本发明的防蒸汽回流的分离式重力热管冷凝段横向剖视图。
图6是本发明的防蒸汽回流的分离式重力热管冷凝段纵向剖视图。
其中，1、蒸发段；2、冷凝段；3、肋片；4、液体管路；5、气体管路；6、铰链；7、冷凝流道；8、主毛细芯；9、液体挡板；10、蒸汽挡板；11、液体通道；12、蒸汽通道；13、储液腔；14、液体分配管；15、次毛细芯。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1、图2、图3、图4、图5、图6，本发明的实施例包括蒸发段1、冷凝段2、肋片3、液体管路4、气体管路5、铰链6；所述冷凝段2包括k个冷凝流道7，k≥2；所述蒸发段1包括主毛细芯8；所述蒸发段1包括液体挡板9；所述蒸发段1包括蒸汽挡板10；所述蒸发段1包括n个液体通道11，n≥2；所述蒸发段1包括m个蒸汽通道12，m≥2；所述蒸发段1包括储液腔13；所述蒸发段1包括液体分配管14；所述蒸发段1包括次毛细芯15；所述蒸发段1的蒸汽出口通过气体管路5与冷凝段2的入口相连，冷凝段2的出口通过液体管路4与蒸发段1的液体入口相连，形成装置的循环回路。
结合图2、图3、图4，所述储液腔13靠近蒸发段1出口的一端有液体挡板9，液体通过蒸发段1入口进入液体分配管14，再通过液体分配管14进入液体通道11，液体工质只能在毛细抽吸力作用下向次毛细芯15内部流动。
结合图2、图3、图4，所述蒸汽通道12靠近蒸发段1入口的一端有蒸汽挡板10，主毛细芯8内部液体工质受热蒸发，产生的蒸汽在毛细力作用下进入蒸汽通道12，由于蒸汽通道12有一侧被蒸汽挡板10堵住，只能向另一侧的出口流动。
结合图2、图3、图4，所述液体挡板9和蒸汽挡板10位于蒸发段1的两端，液体只能从一侧进入蒸发段1，蒸汽只能从另一侧离开蒸发段1，使得工质形成单向的循环流动，提升散热器抗重力性能。
结合图2、图3、图4，所述液体通道11位于次毛细芯15内部。
结合图2、图3、图4，所述液体分配管14与液体通道11紧密贴合，蒸汽无法通过连接处进入液体通道11，而由于毛细力作用蒸汽同样不能通过次毛细芯15逆向进入液体通道11，从而防止蒸汽由液体分配管14回流至冷凝段2。
结合图2、图3、图4，所述储液腔13位于主毛细芯8上方，可及时补充液体至主毛细芯8内部。
所述液体通道11、蒸汽通道12或冷凝流道7由相互平行的槽道构成，槽道设置在蒸发段1或冷凝段2内。
所述液体通道11、蒸汽通道12或冷凝流道7的槽道数量至少为两个，液体管路4分为3个支管与蒸发段1相连，气体管路5分为3个支管与冷凝段2相连，保证蒸汽工质更为均匀地分配到每根冷凝流道7，使得蒸汽与冷凝段2换热更为充分。
结合图5、图6，所述冷凝段2两侧表面均安装有相互平行的中空肋片3，中空肋片既提升了肋片换热效率，强化了装置的散热能力，又减轻了装置重量。
在一些实施方式中，所述肋片3的长度方向与冷凝流道7呈一定角度或垂直于冷凝流道7的方向。
在一些实施方式中，所述冷凝段2外表面只有一侧安装有相互平行的肋片3，从而减小整个装置的重量。
优选的，所述肋片3均垂直于基板的表面，且肋片3的长度方向平行于冷凝流道7的方向。
所述蒸发段1与冷凝段2通过铰链6连接，蒸发段1可从水平方向调节至竖直方向，可贴合不同姿态的电子设备，更为高效地吸收热源产生的热量，冷凝段2可以始终保持竖直状态，使得肋片3与空气进行垂直表面自然对流换热，提高装置的散热能力。
实施例1
结合图1、图2、图3、图4、图5、图6，为本发明的具有1个蒸发段、1个冷凝段、冷凝段具有19根冷凝流道和蒸发段具有280根蒸汽通道和10根液体通道时的防蒸汽回流的分离式重力热管，包括蒸发段1、冷凝段2、肋片3、液体管路4、气体管路5、铰链6；所述冷凝段2包括19个冷凝流道7；所述蒸发段1包括主毛细芯8；所述蒸发段1包括液体挡板9；所述蒸发段1包括蒸汽挡板10；所述蒸发段1包括10个液体通道11；所述蒸发段1包括280个蒸汽通道12；所述蒸发段1包括储液腔13；所述蒸发段1包括液体分配管14；所述蒸发段1包括次毛细芯15。
所述蒸发段1的蒸汽出口通过气体管路5与冷凝段2的入口相连，冷凝段2的出口通过液体管路4与蒸发段1的液体入口相连，形成装置的循环回路。
结合图2、图3、图4，所述储液腔13靠近蒸发段1出口的一端有液体挡板9，液体通过蒸发段1入口进入液体分配管14，再通过液体分配管14进入液体通道11，液体工质只能在毛细抽吸力作用下向次毛细芯15内部流动。
结合图2、图3、图4，所述蒸汽通道12靠近蒸发段1入口的一端有蒸汽挡板10，主毛细芯8内部液体工质受热蒸发，产生的蒸汽在毛细力作用下进入蒸汽通道12，由于蒸汽通道12有一侧被蒸汽挡板10堵住，只能向另一侧的出口流动。
结合图2、图3、图4，所述液体挡板9和蒸汽挡板10位于蒸发段1的两端，液体只能从一侧进入蒸发段1，蒸汽只能从另一侧离开蒸发段1，使得工质形成单向的循环流动，提升散热器抗重力性能。
结合图2、图3、图4，所述液体通道11位于次毛细芯15内部。
结合图2、图3、图4，所述液体分配管14与液体通道11紧密贴合，蒸汽无法通过连接处进入液体通道11，而由于毛细力作用蒸汽同样不能通过次毛细芯15逆向进入液体通道11，从而防止蒸汽由液体分配管14回流至冷凝段2。
结合图2、图3、图4，所述储液腔13位于主毛细芯8上方，可及时补充液体至主毛细芯8内部。
所述液体通道11、蒸汽通道12或冷凝流道7由相互平行的槽道构成，槽道设置在蒸发段1或冷凝段2内。
所述液体通道11、蒸汽通道12或冷凝流道7的槽道数量至少为两个，液体管路4分为3个支管与蒸发段1相连，气体管路5分为3个支管与冷凝段2相连，保证蒸汽工质更为均匀地分配到每根冷凝流道7，使得蒸汽与冷凝段2换热更为充分。
结合图5、图6，所述冷凝段2两侧表面均安装有相互平行的中空肋片3，从而强化装置的散热能力，肋片3均垂直于基板的表面，且肋片3的长度方向平行于冷凝流道7的方向，每侧肋片3的数量均为17个。
所述蒸发段1与冷凝段2通过铰链6连接，蒸发段1可从水平方向调节至竖直方向，可贴合不同姿态的电子设备，更为高效地吸收热源产生的热量，冷凝段2可以始终保持竖直状态，使得肋片3与空气进行垂直表面自然对流换热，提高装置的散热能力。
蒸发段长度L1为200-400mm，宽度W1为200-400mm，厚度T1为10-20mm，冷凝段长度L2为400-600mm，宽度W2为200-400mm，厚度T2为10-20mm，肋片长度L3为350-550mm，肋片高度H1为5-15mm，厚度T3为3-8mm，肋片内部腔体长度L4为346-546mm，腔体高度H2为4-14mm，腔体厚度T4为1-6mm，肋片间距P1为5-15mm，冷凝流道截面为矩形，流道长度L5为340-540mm，宽度W3为5-15mm，深度H3为2-15mm，蒸发通道长度L6为140-340mm，宽度W4为1-3mm，深度H4为1-2mm，液体通道长度L7为138-338mm，内径1-8mm。
Claims (8)
1.一种防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：包括蒸发段(1)、冷凝段(2)、肋片(3)、液体管路(4)、气体管路(5)、铰链(6)；所述冷凝段(2)包括k个冷凝流道(7)，k≥2；所述蒸发段(1)包括主毛细芯(8)；所述蒸发段(1)包括液体挡板(9)；所述蒸发段(1)包括蒸汽挡板(10)；所述蒸发段(1)包括n个液体通道(11)，n≥2；所述蒸发段(1)包括m个蒸汽通道(12)，m≥2；所述蒸发段(1)包括储液腔(13)；所述蒸发段(1)包括液体分配管(14)；所述蒸发段(1)包括次毛细芯(15)；所述蒸发段(1)的蒸汽出口通过气体管路(5)与冷凝段(2)的入口相连，冷凝段(2)的出口通过液体管路(4)与蒸发段(1)的液体入口相连，形成装置的循环回路。
2.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：所述液体分配管(14)与液体通道(11)紧密贴合，蒸汽无法通过连接处进入液体通道(11)，而由于毛细力作用蒸汽同样不能通过次毛细芯(15)逆向进入液体通道(11)，从而防止蒸汽由液体分配管(14)回流至冷凝段(2)。
3.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：所述储液腔(13)位于主毛细芯(8)上方，可及时补充液体至主毛细芯(8)内部，对变化热负载进行自调节，平缓发热器件温度波动。
4.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：所述肋片(3)与冷凝段(2)内部腔体相连通，扩展散热面积。
5.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：所述液体通道(11)靠近蒸发段(1)出口的一端有液体挡板(9)，液体通过液体分配管(14)进入液体通道(11)，向主毛细芯(8)内部流动。
6.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：所述蒸汽通道(12)靠近蒸发段(1)入口的一端有蒸汽挡板(10)，蒸汽在毛细力作用下向蒸汽通道(12)出口流动。
7.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：所述液体挡板(9)和蒸汽挡板(10)位于蒸发段(1)的两端，工质形成单向的循环流动。
8.根据权利要求1所述的防蒸汽回流的分离式重力热管，其特征在于：蒸发段(1)吸收热量后通过壳体传递至主毛细芯(8)，主毛细芯(8)内部工质受热蒸发，产生的蒸汽在毛细力作用下进入蒸汽通道(12)，然后通过气体管路(5)再进入冷凝段(2)内部的冷凝流道(7)重新冷凝变成液体工质，液体工质通过液体管路(4)进入蒸发段(1)内部的液体通道(11)，毛细力与重力共同驱动工质在装置中循环流动。
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