專(zhuān)利名稱(chēng)：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳熱裝置，特別是指一種熱管。
背景技術(shù)：
熱管具有超靜音、快速傳熱、高熱傳導(dǎo)率、重量輕、尺寸小、無(wú)可動(dòng)件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及多用途等特性，且熱管可在溫度幾乎保持不變的狀況下扮演快速傳輸大量熱能的超導(dǎo)體角色而被廣泛應(yīng)用。
熱管的基本構(gòu)造是在密閉管材內(nèi)壁襯以易吸收作動(dòng)流體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，而其中央的空間則為空洞狀態(tài)，并在抽真空的密閉管材內(nèi)注入相當(dāng)于毛細(xì)結(jié)構(gòu)層孔隙總?cè)莘e的作動(dòng)流體。熱管依吸收與散出熱量的相關(guān)位置可分為蒸發(fā)段、冷凝段以及其間的絕熱段；其工作原理是通過(guò)工作流體之液、汽兩相變化的潛熱來(lái)傳遞熱量包括在蒸發(fā)段通過(guò)蒸發(fā)潛熱自熱源帶走大量熱量，使工作流體蒸發(fā)并使蒸汽快速通過(guò)管內(nèi)空間，到達(dá)冷凝段冷卻凝結(jié)成液體且釋放出熱能，上述工作液體則通過(guò)貼于熱管內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層所提供的毛細(xì)力回流至蒸發(fā)段，達(dá)到持續(xù)相變化的熱能循環(huán)來(lái)傳輸熱量。
熱管內(nèi)毛細(xì)結(jié)構(gòu)所具有的毛細(xì)作用力與其的毛細(xì)孔徑成反比(ΔP＝4×γ×cosθ/dp＝1.68×γ×cosθ/dc；γ表面張力；θ接口接觸角；d顆粒大小；毛細(xì)孔徑(dc)與顆粒大小(dp)關(guān)系dc＝0.42dp；)，而管內(nèi)液體回流所遭遇的阻力與毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑成反比，既毛細(xì)孔徑越小，毛細(xì)作用力越強(qiáng)、液體回流阻力越大。不同形式的毛細(xì)結(jié)構(gòu)具有大小不同的毛細(xì)孔徑，其中，溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)具有較大的毛細(xì)孔徑，其毛細(xì)作用力小且對(duì)流體回流阻力也較??；而燒結(jié)粉末與絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)由于均形成多孔構(gòu)造，因此具有更小的毛細(xì)孔徑，對(duì)液體能產(chǎn)生更大的毛細(xì)作用力，但隨著孔隙變小，對(duì)液體回流阻力也增加，這是因?yàn)槊?xì)孔徑越小，流體所受到的摩擦阻力與黏滯力也越大。
圖1為現(xiàn)有熱管的軸向剖面示意圖，該熱管包括金屬殼體10及設(shè)于殼體10內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)20，該熱管一端形成蒸發(fā)段40，另一端形成冷凝段60，且根據(jù)應(yīng)用需要可在兩段中間布置絕熱段50，該蒸發(fā)段40用于接收外界熱源的熱量，并且把熱量傳遞給管內(nèi)的工作液體(圖未示)，使其蒸發(fā)，絕熱段50主要是負(fù)責(zé)傳輸蒸汽，并擔(dān)負(fù)著與外界絕熱的作用，該冷凝段60的作用是使汽態(tài)的蒸汽冷凝，并把熱量通過(guò)管壁傳導(dǎo)至管外再以散熱系統(tǒng)導(dǎo)至大氣中。使用時(shí)，熱管的蒸發(fā)段40置于高溫?zé)嵩刺?，密閉金屬殼體10內(nèi)的工作液體受熱而蒸發(fā)成氣態(tài)，該蒸汽經(jīng)由殼體10內(nèi)蒸汽通道流向冷凝段60后放出熱量而冷凝成液態(tài)，該冷凝液體在金屬殼體10內(nèi)壁毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸附力下經(jīng)由絕熱段50快速返回蒸發(fā)段40并繼續(xù)下一次工作循環(huán)，如此將熱量從一處傳遞至另一處，以達(dá)到熱管散熱的目的。
該熱管內(nèi)部從蒸發(fā)段40至冷凝段60均采用單一形式的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，如單一溝槽式結(jié)構(gòu)、單一燒結(jié)粉末式結(jié)構(gòu)或單一絲網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，因此在熱管工作的每一局部所能承受的最大熱流密度幾乎是一致的，該結(jié)構(gòu)單一的毛細(xì)結(jié)構(gòu)無(wú)法同時(shí)兼顧較小的流體回流阻力與較大的毛細(xì)作用力，且亦不能同時(shí)在外界熱源與管內(nèi)工作液體之間提供有效的熱傳導(dǎo)路徑。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種熱傳效率高的熱管。
一種熱管，包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以及封入殼體內(nèi)的適量工作液體，該熱管包括一冷凝段及一蒸發(fā)段，該蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑小于所述冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑。
所述熱管與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)上述熱管蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑小于冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑，既有效降低流體的回流阻力保證蒸發(fā)段足夠的工作液體，又為蒸發(fā)段提供大量的蒸汽成核點(diǎn)以加速工作液體的沸騰效率，從而提升熱管的傳熱效率。
下面參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中熱管的軸向剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明熱管的第一實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明熱管的第一實(shí)施例蒸發(fā)段的截面示意圖。
圖4是本發(fā)明熱管的第二實(shí)施例蒸發(fā)段的截面示意圖。
具體實(shí)施方式圖2和3分別是本發(fā)明熱管的第一實(shí)施例的軸向剖面及其蒸發(fā)段400的截面示意圖。該熱管是以直型熱管來(lái)舉例，其主要包括殼體100、設(shè)置于殼體100內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以及封入到殼體100內(nèi)的適量工作液體(圖未示)。殼體100可由銅、鋁等導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成，其內(nèi)一般被抽成真空或接近真空，以利于工作液體的受熱蒸發(fā)。工作液體一般為水、酒精、氨水及其混合物等潛熱較高的液體。熱管內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200、燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)210以及絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)220。
該熱管按功能依次區(qū)分有蒸發(fā)段400、絕熱段500和冷凝段600三個(gè)部分，該絕熱段500位于熱管中間連接其兩端的蒸發(fā)段400和冷凝段600。此外，該絕熱段500與冷凝段600兩部分的殼體100內(nèi)壁分別設(shè)置的一層溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200。該蒸發(fā)段400部分的殼體100內(nèi)壁設(shè)置一層溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200，在該溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200的溝槽間填充陶瓷粉體或金屬粉體等粉末顆粒并進(jìn)行燒結(jié)，形成溝槽與燒結(jié)粉末復(fù)合式毛細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，在該層溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200的內(nèi)圈形成一層燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)210，再于該燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)210內(nèi)圈設(shè)置一層絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)220，這些毛細(xì)結(jié)構(gòu)200、210及220中央的空間則為蒸汽通道，該溝槽與燒結(jié)粉末復(fù)合式毛細(xì)結(jié)構(gòu)、燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)210及絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)220由殼體100至殼體100內(nèi)腔中心依序排列，它們的毛細(xì)孔徑大小依序遞增。
上述熱管在絕熱段500及冷凝段600可以設(shè)置溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200，是因?yàn)闇喜凼矫?xì)結(jié)構(gòu)200的毛細(xì)孔徑相對(duì)最大，由冷凝段600回流到蒸發(fā)段400的阻力最小，故冷凝的工作液體回流到蒸發(fā)段400更為順暢、迅速。同時(shí)在蒸發(fā)段400部分的殼體100內(nèi)壁的溝槽內(nèi)填充粉體除可以增加毛細(xì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度外，還可以形成細(xì)小的毛細(xì)孔徑，以增加其毛細(xì)力，確保在絕熱段500及冷凝段600冷卻的工作液體被快速且有效地吸引至蒸發(fā)段400。在徑向上，熱管蒸發(fā)段400設(shè)置燒結(jié)毛細(xì)結(jié)構(gòu)210具有細(xì)小的毛細(xì)孔徑及數(shù)量龐大的孔隙分布以利于形成沸騰熱傳的成核點(diǎn)，從而加速工作液體蒸發(fā)作用的發(fā)生，同時(shí)該燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)210的內(nèi)圈設(shè)置絲網(wǎng)毛細(xì)結(jié)構(gòu)220，既可以將沸騰氣泡再次分割以形成更多的微氣分子，也可以在熱管制造過(guò)程中改善其蕊棒脫膜性的不良，以增加其量產(chǎn)性。
圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的熱管蒸發(fā)段400的截面示意圖，其較第一實(shí)施例而言，主要差異在于其不同形式的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的排列方式不同。本實(shí)施例由金屬殼體100表面至腔體中心其毛細(xì)結(jié)構(gòu)組合依序?yàn)闇喜凼矫?xì)結(jié)構(gòu)200、絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)220及燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)210，同時(shí)其孔徑大小由金屬殼體100表面至腔體中心依序遞減。其主要功能在熱管之軸向方向具有低流阻的溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)200將冷凝段600或絕熱段500所冷凝之工作液體迅速傳輸至蒸發(fā)端400，在蒸發(fā)端400因腔體中心毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用力遠(yuǎn)大于其它形式的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)工作液體受熱形成蒸汽而膨脹有一往徑向方向的分力作用，兩種作用力的具有相加相成的效果因此可以有效將經(jīng)相變作用所產(chǎn)生的蒸汽快速經(jīng)由蒸汽通道傳輸至冷凝段600。
可以理解，在本發(fā)明實(shí)施例中，熱管絕熱段500可以根據(jù)需要加設(shè)，且該絕熱段500設(shè)置之毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以與冷凝段600或蒸發(fā)段400相同，或者設(shè)置毛細(xì)孔徑介于蒸發(fā)段400與冷凝段600之間的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，如此則從冷凝段600、絕熱段500至蒸發(fā)段400所設(shè)毛細(xì)結(jié)構(gòu)之毛細(xì)孔徑依次逐漸減小，使回流液體回流更順暢。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以及封入殼體內(nèi)的適量工作液體，該熱管包括一冷凝段及一蒸發(fā)段，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑小于所述冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體的內(nèi)壁在徑向上依序設(shè)置有至少兩毛細(xì)孔徑大小不同的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的熱管，其特征在于所述至少兩毛細(xì)結(jié)構(gòu)為不同形式的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的熱管，其特征在于所述至少兩毛細(xì)結(jié)構(gòu)按毛細(xì)孔徑的大小在殼體至內(nèi)腔中心的方向上依序遞增的方式布置。
5.如權(quán)利要求4所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體的內(nèi)壁設(shè)置有三層毛細(xì)結(jié)構(gòu)，依序?yàn)闇喜叟c燒結(jié)粉末復(fù)合式毛細(xì)結(jié)構(gòu)、燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)以及絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2或3所述的熱管，其特征在于所述至少兩毛細(xì)結(jié)構(gòu)按有毛細(xì)孔徑大小在殼體至內(nèi)腔中心的方向上依序遞減的方式布置。
7.如權(quán)利要求6所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體的內(nèi)壁設(shè)置有三毛細(xì)結(jié)構(gòu)，依序?yàn)闇喜凼矫?xì)結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)以及燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述熱管進(jìn)一步包括介于冷凝段和蒸發(fā)段之間的絕熱段，該絕熱段殼體內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑的大小介于所述冷凝段和蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑之間，或者與冷凝段或蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)相同。
9.如權(quán)利要求8所述的熱管，其特征在于所述凝段和絕熱段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)均為溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種熱管，包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以及封入殼體內(nèi)的適量工作液體，該熱管包括一冷凝段及一蒸發(fā)段，該蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑小于所述冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑。上述熱管蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑小于冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔徑，既降低流體的回流阻力保證蒸發(fā)段足夠的工作液體，又為蒸發(fā)段提供大量的蒸汽成核點(diǎn)以加速工作液體的沸騰效率，從而提升熱管的傳熱效率。
文檔編號(hào)F28D15/04GK101055153SQ200610060288
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者侯春樹(shù), 童兆年, 劉泰健 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司