專利名稱：一種脈沖加熱強化自激振蕩流熱管傳熱的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱交換技術領域，特別是提供了一種脈沖加熱強化自激振蕩流熱管(又稱脈動熱管)傳熱的方法。
背景技術：
1994年，日本學者H.Akachi發(fā)明了一種全新概念的脈動熱管(Pulsating Heat Pipe)，也有一些學者稱這種新型熱管為振蕩熱管，而日本的西尾茂文教授則建議統(tǒng)稱為自激振蕩流熱管(Self-Exciting Mode Oscillating-Flow Heat Pipe，簡稱SEMOS Heat Pipe)。
自激振蕩流熱管是由長的毛細管彎曲成的蛇形管路，由若干細直管道和若干彎頭組成，劃分為加熱段、冷凝段和隔熱段三部分。按其循環(huán)系統(tǒng)的不同，又可分為首尾連成閉合回路的回路型(Looped)和首尾不相連的非回路型(Unlooped)兩種。其工作原理如圖1示當管徑足夠小時，在真空下封裝在管內的工作液體將在管內形成液、汽相間的柱塞。在加熱段，汽泡或汽柱與管壁之間的液膜因受熱而不斷蒸發(fā)，導致汽泡膨脹，并推動汽液柱塞流向冷端冷凝收縮，從而在冷、熱端之間形成較大的壓差。由于汽液柱塞交錯分布，因而在管內產(chǎn)生強烈的往復振蕩運動，從而實現(xiàn)高效熱傳遞(H.Akachi(赤地)Looped CapillaryTube Heat Pipe，Proceedings of 71th General Meeting Conference of JSME，Vol.3，No.940-10，1994。)自激振蕩流熱管的振蕩頻率遠遠高于傳統(tǒng)熱管內的汽液循環(huán)頻率，而且，其工作介質與管壁之間的對流換熱過程也因受劇烈脈動流的作用而大大強化。據(jù)文獻報道，內徑為0.5mm，以R141b為工質的自激振蕩流熱管，其單位面積的傳輸熱量已達到1000W/cm2，相當于常規(guī)熱管最高傳熱能力的20倍。除此以外，這種新型熱管不需要毛細芯，相比于傳統(tǒng)熱管具有結構簡單、成本低等優(yōu)點，另外還因其管徑小，體積小，易于實現(xiàn)微型化。隨著科技的發(fā)展，電子器件逐步向小型化、微型化發(fā)展，體積越來越小，集成度越來越高，功率越來越大，這就迫切需要小型的、強散熱能力的新型傳熱元件，因此自激振蕩流熱管在電子、微電子冷卻等方面具有廣闊的應用前景。
自激振蕩流熱管自誕生以來國內外已有不少學者對其進行了研究，只是迄今為止，人們對熱管的研究主要集中在揭示自激振蕩流熱管的工作機理以及運行參數(shù)對熱管工作性能的影響，還未有人提出通過改變加熱方式的方法來強化自激振蕩流熱管的熱量傳遞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖加熱強化自激振蕩流熱管傳熱的方法，通過采用脈沖加熱代替常規(guī)連續(xù)加熱的方式來強化自激振蕩流熱管的傳熱。
本發(fā)明用采用脈沖加熱或步進式脈沖加熱代替常規(guī)連續(xù)熱源加熱。
具體方法為脈沖加熱是把需要用自激振蕩流熱管加熱的物體置于自激振蕩流熱管的冷凝段1，自激振蕩流熱管的加熱段2連接加熱熱源，在脈沖加熱位置3處采用熱流密度為1～30MW/m2，脈沖寬度為100～3000ms的脈沖熱源進行加熱。熱管冷凝段1可以直接貼附在需要被加熱的物體上或者放置于箱體內加熱流體，用脈沖激光加熱器或者脈沖電加熱器都可以實現(xiàn)這種脈沖加熱方式。
步進式脈沖加熱是把需要用自激振蕩流熱管加熱的對象置于自激振蕩流熱管的冷凝段1，自激振蕩流熱管的加熱段2連接加熱熱源(對于一些需要散熱的設備或者電子元件，可以把熱管加熱段直接貼附在需要散熱的設備或者元件上)，在步進式脈沖加熱位置4處施于步進式脈沖加熱。對于熱負荷本身為連續(xù)熱源的情況，可以采用步進式脈沖輔助加熱，用少量外加能量獲得更大的傳熱效果。
步進式脈沖加熱的方式可以采用脈沖激光加熱器或者是脈沖電加熱器來實現(xiàn)。
從自激振蕩流熱管的工作原理可以看出，強化自激振蕩流熱管有兩個基本途徑一是強化管內汽液介質與管壁之間的傳熱；一是提高其振蕩頻率和運行的循環(huán)動力。這兩種途徑是相互促進、相輔相成的。
采用脈沖加熱方式代替常規(guī)連續(xù)熱源加熱可以增強管內工質脈動機制，提高自激振蕩流熱管管內流體的振蕩頻率和運行的循環(huán)動力，達到強化傳熱的效果。
自激振蕩流熱管采用銅管或其他材料制成，管內充注有工作液體，工作液體可以是水、酒精或者是R142b等液體。在熱管加熱段輸入熱量，工質在管內形成往復振蕩運動，在冷凝段把熱量傳遞給需要加熱的對象。
本發(fā)明的優(yōu)點在于傳熱效率高，工藝簡單、易于操作，應用范圍廣。


圖1為自激振蕩流熱管原理圖。
圖2為本發(fā)明脈沖加熱自激振蕩流熱管示意圖，其中，冷凝段1、加熱段2、脈沖加熱位置3。
圖3為本發(fā)明步進式脈沖加熱自激振蕩流熱管示意圖，冷凝段1、加熱段2、步進式脈沖加熱位置4。
具體實施例方式
如圖2、3所示，需要熱管加熱的物體置于自激振蕩流熱管冷凝端，在自激振蕩流熱管的加熱端采用脈沖加熱方式代替常規(guī)的連續(xù)熱源加熱，達到強化熱管傳熱的目的。
權利要求
1.一種脈沖加熱強化自激振蕩流熱管傳熱的方法，其特征在于用采用脈沖加熱或步進式脈沖加熱代替常規(guī)連續(xù)熱源加熱。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于脈沖加熱是把需要用自激振蕩流熱管加熱的物體置于熱管冷凝段(1)，熱管的加熱段(2)連接加熱熱源，在脈沖加熱位置(3)處采用熱流密度為1～30MW/m2，脈沖寬度為100～3000ms的脈沖熱源進行加熱；熱管冷凝段(1)直接貼附在需要被加熱的物體上或者放置于箱體內加熱流體。用脈沖激光加熱器或者脈沖電加熱器均能實現(xiàn)這種脈沖加熱方式。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步進式脈沖加熱是把需要用熱管加熱的對象置于熱管冷凝段(1)，熱管的加熱段(2)連接加熱熱源，在步進式脈沖加熱位置(4)處施于步進式脈沖加熱。
4.按照權利要求1或3所述的方法，其特征在于對于一些需要散熱的設備或者電子元件，把熱管加熱段直接貼附在需要散熱的設備或者元件上。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于用脈沖激光加熱器或者脈沖電加熱器實現(xiàn)這種加熱方式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種脈沖加熱強化自激振蕩流熱管傳熱的方法，用采用脈沖加熱或步進式脈沖加熱代替常規(guī)連續(xù)熱源加熱。具體方法為脈沖加熱是把需要用自激振蕩流熱管加熱的物體置于熱管冷凝段(1)，熱管的加熱段(2)連接加熱熱源，在脈沖加熱位置(3)處采用熱流密度為1～30MW/m
文檔編號F28F13/10GK1632442SQ200510001978
公開日2005年6月29日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權日2005年1月17日
發(fā)明者冼海珍, 杜小澤, 商福民, 楊立軍, 楊勇平, 劉登瀛 申請人:華北電力大學(北京)