CN219103790U - 一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，自上而下依次设置有补偿腔、蒸发腔以及热源，所述蒸发腔的上端部设有毛细芯，所述蒸发腔内还设有由金属湿法刻蚀而成的弧形底板，所述补偿腔的左右侧壁分别设置有液体输入管道以及液体流出管道，所述蒸发腔的侧壁上设有蒸汽流出管道，所述毛细芯与所述弧形底板接触。在本实用新型中，毛细芯直接与高温的弧形底板接触，使得蒸发器内的工质能够及时补充，避免工质供应不足而影响整体散热性能，甚至烧干蒸发腔损坏器件。本实用新型可以更加有效地提升沸腾效率，从而提升泵环路热管的工作效率，在航天热控系统，新能源汽车整体散热等领域具有广阔的发展前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及泵环路热管设计技术领域，尤其公开了一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器。
背景技术
电子技术日益发展，电子元件的各功能模块高度集成，大量元器件的尺寸向微小化方向发展。这些器件在运行的过程中将产生很高的热流密度，容易导致器件表面产生局部高温，影响器件运行的可靠性。环路热管以两相循环的形式传递热量，传热效率极高。然而，传统LHP系统在传输距离、运行稳定性上具有很大的局限性。因此，需要对传统的LHP系统进行改进，加入机械泵形成泵环路热管。而针对此种热管的蒸发器设计则是提高其整体性能的关键环节。
目前，在液体回流能力不再受到限制后，泵环路热管蒸发器的散热性能很大程度上受限于蒸发腔工质沸腾的效率，一方面，由于必须给蒸汽留出足够的出流空间，往往吸液芯难以与高温的底板较为充分的接触，另一方面，沸腾产生的大量蒸汽往往没有足够的空间流出，这进一步影响了工质与高温底板的接触，甚至出现蒸发腔烧干的风险，出现不可控的脉动现象。对整体的性能产生影响，甚至损坏部件，造成巨大损失。
因此，本实用新型提出了一种具有高效蒸汽腔结构的泵环路热管蒸发器。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器。
为实现上述目的，本实用新型的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，自上而下依次设置有补偿腔、蒸发腔以及热源，所述蒸发腔的上端部设有毛细芯，所述蒸发腔内还设有由金属湿法刻蚀而成的弧形底板，所述补偿腔的左右侧壁分别设置有液体输入管道以及液体流出管道，所述蒸发腔的侧壁上设有蒸汽流出管道，所述毛细芯与所述弧形底板接触。
具体地，所述弧形底板的两侧设有直壁，所述直壁的上端与所述毛细芯的下端连接，所述弧形底板与两侧的直壁之间形成Ω形沟槽。
具体地，所述毛细芯呈梳齿形，所述毛细芯的底部设有若干齿牙，每两个相邻的齿牙之间设有缝隙，所述Ω形沟槽设置在所述缝隙的底部。
具体地，所述齿牙宽度为0.5-2mm，所述毛细芯与蒸发腔内壁之间设有蒸汽通道。
具体地，所述直壁的深度与弧形底板的球面等效半径的比例范围为0.2-1，所述直壁的宽度与弧形底板的球面等效半径的比例范围为0.3-0.7。
具体地，所述直壁的宽度范围为0.5-1mm，所述缝隙的宽度与所述直壁宽度保持一致。
具体地，在靠近蒸汽出流管道的一侧，所述弧形底板与所述齿牙与蒸发腔侧壁之间留有空隙，所述空隙为2-4mm。
具体地，所述液体输入通道与所述液体输出通道位于同一水平高度。
具体地，所述弧形底板由紫铜材料制成。
具体地，所述毛细芯为镍粉以碳酸钠为造孔剂烧结而成的双孔径毛细芯。
本实用新型的有益效果：毛细芯直接与高温的弧形底板接触，使得蒸发器内的工质能够及时补充，避免工质供应不足而影响整体散热性能，甚至烧干蒸发腔损坏器件；采用特殊的Ω形沟槽，其特殊槽道窄缝有效减弱了蒸汽逆向流动对微槽内液体流动的阻碍，且更大的沟槽空腔有利于微槽内蒸汽的流动，有效减小了蒸发腔蒸汽流出阻力，提高了整体的工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图标记包括：
1—液体输入管道 2—毛细芯 3—弧形底板
4—热源 5—补偿腔 6—液体流出管道
7—蒸汽流出管道 8—蒸发腔 21—齿牙
22—缝隙 31—直壁 32—Ω形沟槽。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
请参阅图1所示，本实用新型的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，自上而下依次设置有补偿腔5、蒸发腔8以及热源4，所述蒸发腔8的上端部设有毛细芯2，所述蒸发腔8内还设有由金属湿法刻蚀而成的弧形底板3，所述补偿腔5的左右侧壁分别设置有液体输入管道1以及液体流出管道6，所述蒸发腔8的侧壁上设有蒸汽流出管道7，所述毛细芯2与所述弧形底板3接触。所述毛细芯2呈梳齿形，所述毛细芯2的底部设有若干齿牙21，每两个相邻的齿牙21之间设有缝隙22，所述Ω形沟槽32设置在所述缝隙22的底部。特殊的梳齿形吸液芯直接与高温底板接触，使得工质能够及时补充，避免工质供应不足而影响整体散热性能，甚至烧干蒸发腔损坏器件。
在实际工作场景中，首先用微泵将储液器中的工质泵入蒸发器，工质经过液体输入管道1进入补偿腔5，然后通过毛细芯2的毛细力将工质吸进蒸发腔8，随后在热源4的加热下与较高温度的弧形底板3接触并使其沸腾，产生的蒸汽将沿着Ω形沟槽32以及缝隙22流出，最终通过蒸汽流出管道7流出冷凝并回流。此外进入补偿腔5的多余工质将沿着液体流出管道6流出，经过冷却等环节后回流。
所述弧形底板3的两侧设有直壁31，所述直壁31的上端与所述毛细芯2的下端连接，所述弧形底板3与两侧的直壁31之间形成Ω形沟槽32。采用特殊的Ω形沟槽32，其特殊槽道窄缝有效减弱了蒸汽逆向流动对微槽内液体流动的阻碍，且更大的沟槽空腔有利于微槽内蒸汽的流动，有效减小了蒸发腔8蒸汽流出阻力，提高了整体的工作效率。
所述齿牙21宽度为1mm，所述毛细芯2与蒸发腔8内壁之间设有蒸汽通道，所述蒸汽通道的直径为2mm。
所述直壁31的深度与弧形底板3的球面等效半径的比例范围为0.5，所述直壁31的宽度与弧形底板3的球面等效半径的比例范围为0.5。Ω形沟槽32的深度为1mm，所述沟槽间距为1.2mm。
所述直壁31的宽度范围为0.5mm，所述缝隙22的宽度与所述直壁31宽度保持一致，误差不超过0.1mm，有利于蒸汽的流通。
在靠近蒸汽出流管道7的一侧，所述弧形底板3与所述齿牙21与蒸发腔8侧壁之间留有空隙，所述空隙为3mm，以减小蒸汽流出阻力，蒸汽出流管道7的直径为6mm。
所述液体输入通道1与所述液体输出通道6位于同一水平高度，以减小其液体流出阻力。此两种管道直径均为4mm。且两种管道中线距离蒸发腔8顶部2mm，以尽量减小液体湍流对单向流动通道的影响。
所述弧形底板3由紫铜材料制成，也可采用其他导热性能良好的金属或者陶瓷，达到更到的蒸发效果。
所述毛细芯2为镍粉以碳酸钠为造孔剂烧结而成的双孔径毛细芯，有利于将补偿腔5吸进蒸发腔8内。
补偿腔5的液体可以充分进入蒸发器进行相变，而且特有的Ω形沟槽32也能有利于促进沸腾和蒸汽流动，因此相较传统的泵环路热管蒸发器，本实用新型可以更加有效地提升沸腾效率，从而提升泵环路热管的工作效率，在航天热控系统，新能源汽车整体散热等领域具有广阔的发展前景。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：自上而下依次设置有补偿腔(5)、蒸发腔(8)以及热源(4)，所述蒸发腔(8)的上端部设有毛细芯(2)，所述蒸发腔(8)内还设有由金属湿法刻蚀而成的弧形底板(3)，所述补偿腔(5)的左右侧壁分别设置有液体输入管道(1)以及液体流出管道(6)，所述蒸发腔(8)的侧壁上设有蒸汽流出管道(7)，所述毛细芯(2)与所述弧形底板(3)接触。
2.根据权利要求1所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述弧形底板(3)的两侧设有直壁(31)，所述直壁(31)的上端与所述毛细芯(2)的下端连接，所述弧形底板(3)与两侧的直壁(31)之间形成Ω形沟槽(32)。
3.根据权利要求2所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述毛细芯(2)呈梳齿形，所述毛细芯(2)的底部设有若干齿牙(21)，每两个相邻的齿牙(21)之间设有缝隙(22)，所述Ω形沟槽(32)设置在所述缝隙(22)的底部。
4.根据权利要求3所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述齿牙(21)宽度为0.5-2mm，所述毛细芯(2)与蒸发腔(8)内壁之间设有蒸汽通道。
5.根据权利要求3所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述直壁(31)的深度与弧形底板(3)的球面等效半径的比例范围为0.2-1，所述直壁(31)的宽度与弧形底板(3)的球面等效半径的比例范围为0.3-0.7。
6.根据权利要求5所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述直壁(31)的宽度范围为0.5-1mm，所述缝隙(22)的宽度与所述直壁(31)宽度保持一致。
7.根据权利要求6所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：在靠近蒸汽流出管道(7)的一侧，所述弧形底板(3)与所述齿牙(21)与蒸发腔(8)侧壁之间留有空隙，所述空隙为2-4mm。
8.根据权利要求1所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述液体输入管道(1)与所述液体流出管道(6)位于同一水平高度。
9.根据权利要求1所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述弧形底板(3)由紫铜材料制成。
10.根据权利要求1所述的一种具有高效沸腾沟槽的泵环路热管蒸发器，其特征在于：所述毛细芯(2)为镍粉以碳酸钠为造孔剂烧结而成的双孔径毛细芯。
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