專利名稱：納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高效熱管，可廣泛應(yīng)用于各種傳熱及相關(guān)產(chǎn)品，如太陽能 (熱水器、采暖設(shè)備等)、石油、化工、冶金、電力、電子、建材、再生能源、凍土防治、道路溶雪寸。
背景技術(shù)：
常規(guī)熱管的傳熱介質(zhì)大多采用水或者其他有機物質(zhì)，常規(guī)熱管是靠管內(nèi)介質(zhì)液態(tài) 和氣態(tài)的相變傳遞熱能，它內(nèi)部充有沸點較低的液體，當(dāng)熱管受熱，液體吸收熱量后會迅速 沸騰變成氣體，在這個轉(zhuǎn)變過程中，吸收了大量熱，當(dāng)這些受熱的氣體散發(fā)到熱管的冷凝段 就會重新變成液體，同時釋放出大量的熱量，并且被與熱管粘連的散熱片帶走。常規(guī)熱管受 到溫度和循環(huán)相變速度的限制，有熱損，壽命也不高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其傳熱介質(zhì)是由納米 碳纖維組成，在外界溫差的激發(fā)下利用微粒子的高頻率振動傳遞熱量，無相變，熱阻極小。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，包括真空管和納米碳纖維制備成的超導(dǎo)介質(zhì)，而 超導(dǎo)介質(zhì)植入密閉的真空管中。所述的納米碳纖維是指纖維直徑小于IOOOnm(直徑一般在50 500nm)的實心結(jié) 構(gòu)的碳纖維。所述的真空管采用金屬、非金屬或板狀材料制成。所述的金屬為銅、碳鋼或不銹鋼。所述的非金屬為玻璃或陶瓷。所述熱管結(jié)構(gòu)為“η”型、“Π”型、“H”型或“一”型。采用上述結(jié)構(gòu)，本實用新型超導(dǎo)熱管又稱介質(zhì)導(dǎo)熱管，“納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管 技術(shù)”是真空熱管技術(shù)的升級，將納米碳纖維這種新型材料運用于超導(dǎo)傳熱和高效換熱技 術(shù)，是一種新型熱傳導(dǎo)元件。它打破了傳統(tǒng)的以水為介質(zhì)的傳熱方式，可將大量熱量通過極 小的截面積實現(xiàn)遠(yuǎn)距離快速傳輸，能夠在傳熱過程中實現(xiàn)高效和低能耗。其原理是將納米 碳纖維制備成超導(dǎo)介質(zhì)，植入密閉的真空管中，真空管的兩端(分別是加熱段和冷凝段)一 旦具有溫度差，超導(dǎo)介質(zhì)即可被被激化，以超音速傳遞熱能。本實用新型采用納米碳纖維作 為導(dǎo)熱介質(zhì)，主要具有以下優(yōu)點一、啟動迅速、傳熱速度快熱量自熱管元件的加熱段傳遞到冷凝段只需數(shù)秒鐘即可完成。二、熱阻小、均溫性好納米碳纖維高效熱管主要是通過密封腔體內(nèi)部的納米碳纖維介質(zhì)來實現(xiàn)熱量傳 遞過程，傳熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬材料，沿高效熱管軸向溫差趨近于零，從而使高效熱管的表面溫度趨于一致。三、導(dǎo)熱系數(shù)高，傳熱能力大當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)為20MW/m. °C，是純銀的4. 6萬倍。四、零下40度的低溫環(huán)境下不結(jié)冰，沒有凍結(jié)隱患。常規(guī)熱管的傳熱介質(zhì)容易在 低溫下結(jié)冰，特別是采用水作為傳熱介質(zhì)的常規(guī)熱管。五、適用溫度范圍廣介質(zhì)適用溫度范圍-35 1000°C。六、工作壓力低工作時納米碳纖維高效熱管內(nèi)腔壓力低，不會發(fā)生高溫爆管。常規(guī)熱管腔體內(nèi)有 氣壓，在高溫下容易爆炸。七、相容性好納米碳纖維高效熱管介質(zhì)與常用金屬材料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。常規(guī)熱管的傳熱介質(zhì) 主要是有機元素，與腔體的金屬材料容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。八、長效壽命納米碳纖維高效熱管介質(zhì)自身消降速率持續(xù)10萬小時，可使納米碳纖維高效熱 管長期穩(wěn)定運行。經(jīng)大量實踐證明，納米碳纖維高效熱管介質(zhì)與多種金屬如銅、鋁、碳鋼和 不銹鋼及非金屬具有良好的相容性，使用壽命長。九、安全可靠納米碳纖維高效熱管介質(zhì)由納米碳纖維構(gòu)成，介質(zhì)本身無毒、無污染、無腐蝕性。十、納米碳纖維高效熱管，無論在受熱激發(fā)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，均不會產(chǎn)生任何有害 人體的放射性物質(zhì)。

圖1所示為本實作新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明
具體實施方式
如圖1所示，一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，包括真空管1和納米碳纖維制備成的 超導(dǎo)介質(zhì)2。其中，真空管1可采用銅、碳鋼、不銹鋼等金屬或玻璃、陶瓷等非金屬管狀或板狀 材料組成；超導(dǎo)介質(zhì)2是納米碳纖維的混合物，將超導(dǎo)介質(zhì)2注入到真空管1內(nèi)，經(jīng)密封成 型后即形成高效熱管。碳纖維是一種具有耐熱性好、質(zhì)量輕、強度高及高模量的高性能纖維，已廣泛用于 航天、運動器材用品、醫(yī)療器材及紡織等各領(lǐng)域。碳纖維的發(fā)展最早開始于1959年，是由美 國聯(lián)合碳化物公司所生產(chǎn)。碳纖維直徑一般在7 20mm的范圍，而耐米碳纖維是指纖維直 徑小于IOOOnm(直徑一般在50 500nm)的實心結(jié)構(gòu)的碳纖維。碳纖維依所用的原料可分為纖維素基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維及浙青基碳纖維 等三大類，都是以濕式紡絲或熔融紡絲法紡制纖維再經(jīng)穩(wěn)定化、碳化或石墨化的熱處理過 程而獲得。耐米碳纖維需要采用氣相成長法、聚合物混摻熔融紡絲法及放電紡絲法等先進 制造工藝來生產(chǎn)。例如，氣相成長法，亦稱化學(xué)氣相沉積法，在高溫時使烷類氣體在催化劑
4上進行熱分解即可形成耐米碳纖維，這種耐米碳纖維具有極低的熱膨脹系數(shù)、很高的導(dǎo)熱 性能(室溫下其導(dǎo)熱系數(shù)可以與鉆石相媲美，約2320W/m· 以及接近聚丙烯腈系碳纖維 的強度模數(shù)。在金屬中，導(dǎo)熱系數(shù)最高的是銀，約429W/m · K，然后是銅，約401W/m · K，而納米 碳纖維的導(dǎo)熱系數(shù)是銀的5倍，是水的4300倍(水的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 54ff/m · K)，是水蒸汽 92800倍，(水蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 0235 0. 025ff/m · K)。因此，耐米碳纖維介質(zhì)是一種節(jié)能環(huán)保型冷卻、傳熱和儲熱介質(zhì)。超導(dǎo)熱管與常規(guī)導(dǎo)熱管所產(chǎn)生的效果差異主要是由于采用的介質(zhì)不同所產(chǎn)生不 同的傳熱效果。超導(dǎo)熱管與目前市面上的常規(guī)熱管完全不同。常規(guī)熱管是靠管內(nèi)介質(zhì)液態(tài) 和氣態(tài)的相變傳遞熱能，它受到溫度和循環(huán)相變速度的限制，有熱損，壽命也不高；而納米 碳纖維超導(dǎo)熱管的傳熱介質(zhì)2是由納米碳纖維組成，在外界溫差的激發(fā)下利用微粒子的高 頻率振動傳遞熱量，無相變，熱阻極小。高效熱管介質(zhì)受熱激發(fā)后沿腔壁將受加熱段熱能向冷凝段傳遞。元件外表面的均 溫性表明元件具有良好的傳熱性能；元件表面均布的溫度測點顯示溫度延軸向表現(xiàn)出正 弦波分布的特性。熱管結(jié)構(gòu)可以根據(jù)使用條件、相應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)，散熱要求等設(shè)計成不同形狀，例如 可以制備成“η”型、“Π”型、“H”型、“一”型等形狀。
權(quán)利要求一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于包括真空管和納米碳纖維制備成的超導(dǎo)介質(zhì)，而超導(dǎo)介質(zhì)植入密閉的真空管中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于所述的納米碳纖 維是指纖維直徑小于lOOOnm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于所述的真空管采 用金屬或非金屬制成。
4.如權(quán)利要求3所述的一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于所述的金屬為銅、 碳鋼或不銹鋼。
5.如權(quán)利要求3所述的一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于所述的非金屬為 玻璃或陶瓷。
6.如權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于所述的真空管采 用板狀材料制成。
7 如權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，其特征在于所述熱管結(jié)構(gòu)為 “η”型、“Π”型、“H”型或“一”型。
專利摘要本實用新型公開一種納米碳纖維真空超導(dǎo)熱管，包括真空管和納米碳纖維制備成的超導(dǎo)介質(zhì)，而超導(dǎo)介質(zhì)植入密閉的真空管中。本實用新型利用納米碳纖維作為傳熱介質(zhì)，在外界溫差的激發(fā)下利用微粒子的高頻率振動傳遞熱量，無相變，熱阻極小，可在傳熱過程中實現(xiàn)高效和低能耗。
文檔編號F28F1/00GK201662350SQ201020059299
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者葉永典, 廖良斌 申請人:廈門格綠能光電有限公司