專(zhuān)利名稱(chēng):蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，其結(jié)構(gòu)是：蒸發(fā)器與冷凝器通過(guò)循環(huán)管路串接在一起構(gòu)成閉合環(huán)路熱管，蒸發(fā)器與冷凝器通過(guò)循環(huán)管路連接的角度可在0～90°內(nèi)任意調(diào)節(jié)。蒸發(fā)器的底部為吸熱面，該吸熱面與熱管外部的發(fā)熱源相接。蒸發(fā)器內(nèi)吸液芯與吸熱面完全架空構(gòu)成蒸汽腔，循環(huán)管路的一端與吸液芯相通；另一端與蒸發(fā)器的蒸汽腔接通。液體工質(zhì)從吸液芯進(jìn)入，通過(guò)吸液芯滲流滴落至蒸發(fā)器底部的蒸汽腔內(nèi)相變蒸發(fā)，工質(zhì)蒸汽經(jīng)循環(huán)管路返回蒸發(fā)器的吸液芯進(jìn)口。該結(jié)構(gòu)熱管蒸發(fā)段與冷凝段的連接角度可以調(diào)節(jié)，這樣非常有利于在多層計(jì)算機(jī)主板上對(duì)高熱流密度器件CPU冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可用于多類(lèi)高熱流密度發(fā)熱器件的冷卻散熱。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于熱能工程領(lǐng)域，具體涉及一種以相變力驅(qū)動(dòng)的環(huán)路熱管裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)路熱管(LHP)以傳熱能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好為特點(diǎn)，施用于多種電子設(shè)備的熱控以及高熱流密度電子器件的散熱。眾所周知，熱管內(nèi)工質(zhì)能夠進(jìn)行自然循環(huán)的動(dòng)力是由毛細(xì)芯產(chǎn)生的毛細(xì)抽力，毛細(xì)芯(或者稱(chēng)為吸液芯)是設(shè)置在熱管蒸發(fā)段內(nèi)的一種多孔介質(zhì)材料。毛細(xì)結(jié)構(gòu)具有抽吸液態(tài)工質(zhì)的特征，當(dāng)蒸發(fā)段被加熱時(shí)毛細(xì)芯中的液體便會(huì)相變蒸發(fā)成為汽體，蒸汽經(jīng)冷凝段凝結(jié)成液體返回蒸發(fā)段。工質(zhì)就是通過(guò)熱管蒸發(fā)段和冷凝段的吸、放熱過(guò)程將熱量傳出。
[0003]但是毛細(xì)芯類(lèi)熱管系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制不僅只有毛細(xì)力，主要由界面蒸汽和界面液體兩種壓頭驅(qū)動(dòng)行為所決定。目前以非毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)的環(huán)路熱管引起人們的關(guān)注，這種熱管的原理是設(shè)法增大界面蒸汽驅(qū)動(dòng)壓頭。具體做法是將蒸發(fā)段受熱面設(shè)置成微槽道結(jié)構(gòu)，使毛細(xì)芯與受熱面不直接接觸，毛細(xì)芯內(nèi)的液體滴落到微槽道底面相變?yōu)檎羝?，這樣就可相對(duì)增大界面蒸汽壓頭。但是該結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)段受熱面與毛細(xì)芯之間并未完全架空，只是通過(guò)微槽道結(jié)構(gòu)來(lái)增大蒸汽分量，實(shí)際上蒸發(fā)段產(chǎn)生的熱量會(huì)有一部分通過(guò)槽道的立面?zhèn)髦撩?xì)芯，即毛細(xì)芯多孔介質(zhì)內(nèi)形成的彎月面會(huì)吸收一部分熱量。這樣所帶來(lái)的問(wèn)題是，這部分熱量將使毛細(xì)芯內(nèi)溫度升高、飽和蒸汽分壓力增大，不利于產(chǎn)生更多的相變蒸汽，或者說(shuō)降低了蒸發(fā)段的界面蒸汽壓頭。為了增大蒸汽驅(qū)動(dòng)力，除了將毛細(xì)芯與受熱面完全架空以外，如果蒸發(fā)段與冷凝端不在同一平面上工質(zhì)仍然能夠循環(huán)，則證實(shí)或說(shuō)明相變力(非毛細(xì)抽力)的存在。熱管蒸發(fā)與冷凝段互成角度，對(duì)于熱管用于計(jì)算機(jī)芯片的散熱方案的設(shè)計(jì)非常有益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是，提出一種突出相變蒸汽驅(qū)動(dòng)壓頭的、蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管裝置，以有效提尚LHP的換熱性能。
[0005]蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，該環(huán)路包括蒸發(fā)器、冷凝器、吸液芯、工質(zhì)以及發(fā)熱源，吸液芯裝在蒸發(fā)器內(nèi)。其技術(shù)方案是:蒸發(fā)器與冷凝器通過(guò)循環(huán)管路串接在一起構(gòu)成閉合環(huán)路熱管。以蒸發(fā)器為水平面，冷凝器相對(duì)于蒸發(fā)器的角度可在O?90°內(nèi)任意調(diào)節(jié)，蒸發(fā)器與冷凝器處于一個(gè)平面時(shí)為0° ;冷凝器與蒸發(fā)器上表面垂直時(shí)為90°。蒸發(fā)器內(nèi)吸液芯與吸熱面完全架空構(gòu)成蒸汽腔。
[0006]蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管的結(jié)構(gòu)原理是:蒸發(fā)器內(nèi)的吸液芯與蒸發(fā)器底部隔開(kāi)，而且在吸液芯與底板之間沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)支撐。液體工質(zhì)從吸液芯進(jìn)入，從吸液芯壁面滲出，滲出的液體滴落到蒸汽腔底板上，因?yàn)檎羝坏牡装迨钦舭l(fā)器的受熱端(也稱(chēng)加熱面)，外部熱源對(duì)其加熱后，液體滴落在底板上立刻相變?yōu)檎羝栽撜羝怀蔀橐粋€(gè)相變空間。從蒸發(fā)器出來(lái)的工質(zhì)呈單相蒸汽通過(guò)熱管傳輸段流向冷凝段放熱凝結(jié)，而毛細(xì)力熱管蒸發(fā)段出來(lái)的工質(zhì)是呈汽液兩相狀態(tài)流動(dòng)。工質(zhì)在圓形吸液芯內(nèi)依靠其表面張力、吸液芯較低的導(dǎo)熱系數(shù)、以及蒸汽腔(空間夾層)的最佳間隙，使相變蒸汽無(wú)法在吸液芯內(nèi)蒸發(fā)。由此可使工質(zhì)流體相變后以純蒸汽狀態(tài)進(jìn)入冷凝段。熱管蒸發(fā)器的底端是一個(gè)矩形平面，需要被冷卻的高熱流密度器件與蒸發(fā)器固定在一起。相變驅(qū)動(dòng)環(huán)路熱管的關(guān)鍵是工質(zhì)的流動(dòng)不是依靠吸液芯毛細(xì)力的作用，而是通過(guò)蒸汽腔內(nèi)液體的相變驅(qū)動(dòng)工質(zhì)循環(huán)。
[0007]本實(shí)用新型的特點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是，在克服了傳統(tǒng)環(huán)路熱管傳熱效率低下的基礎(chǔ)上，彌補(bǔ)了相變驅(qū)動(dòng)環(huán)路熱管的技術(shù)缺陷。該結(jié)構(gòu)熱管蒸發(fā)段與冷凝段的連接角度可以調(diào)節(jié)，這樣非常有利于在多層計(jì)算機(jī)主板上對(duì)高熱流密度器件CPU冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。與目前應(yīng)用的熱管相比，本實(shí)用新型具有低阻循環(huán)的特點(diǎn)和相對(duì)較大的工質(zhì)傳輸動(dòng)力，可用于多類(lèi)高熱流密度發(fā)熱器件的冷卻散熱。
【附圖說(shuō)明】

[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)外觀系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原理與結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0010]蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，其結(jié)構(gòu)是:蒸發(fā)器I與冷凝器2通過(guò)循環(huán)管路3串接在一起構(gòu)成閉合環(huán)路熱管。以蒸發(fā)器為水平面，冷凝器相對(duì)于蒸發(fā)器的角度可在O?90°內(nèi)任意調(diào)節(jié)，蒸發(fā)器與冷凝器處于一個(gè)平面時(shí)為0° ;冷凝器與蒸發(fā)器上表面垂直時(shí)為90°。蒸發(fā)器的底部為吸熱面1-1，該吸熱面與熱管外部的發(fā)熱源相接。蒸發(fā)器內(nèi)吸液芯與吸熱面完全架空構(gòu)成蒸汽腔，蒸汽腔的高度為1.0至5.0mm。熱管主要用于高熱流密度器件的冷卻，所以熱管的蒸發(fā)器底面與計(jì)算機(jī)主板中的(PU緊密相接。
[0011]循環(huán)管路的一端與吸液芯相通；另一端與蒸發(fā)器的蒸汽腔接通。液體工質(zhì)從吸液芯進(jìn)入，通過(guò)吸液芯滲流滴落至所述蒸發(fā)器底部的蒸汽腔內(nèi)相變蒸發(fā)，工質(zhì)蒸汽經(jīng)循環(huán)管路返回蒸發(fā)器的吸液芯進(jìn)口。
[0012]蒸發(fā)器的兩端設(shè)有密封板，循環(huán)管路通過(guò)密封板4分別與蒸發(fā)器內(nèi)的吸液芯、以及蒸汽腔密封連接，蒸發(fā)器與密封板通過(guò)螺釘5緊固連接。
[0013]本實(shí)施例熱管采用銅質(zhì)，蒸汽腔空間的高度為2.5_，蒸發(fā)器下端蒸發(fā)腔的面積為55X55mm，循環(huán)管路直徑為6mm，吸液芯采用燒結(jié)成型的不銹鋼-鎳金屬芯。冷凝器與蒸發(fā)器通過(guò)循環(huán)管路連接的角度為45°。
[0014]循環(huán)管與蒸發(fā)器(兩端)的連接角度可以調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)的目的是:循環(huán)管與蒸發(fā)器的角度反映了相變驅(qū)動(dòng)壓頭的高低，蒸汽壓頭增高，環(huán)路與蒸發(fā)器的角度就可以增大。如果冷凝器(或循環(huán)管路)與蒸發(fā)器相互垂直，說(shuō)明環(huán)路熱管中的工質(zhì)可以進(jìn)行反重力循環(huán)，由此證明該熱管循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力沒(méi)有毛細(xì)抽力。該熱管的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)低阻循環(huán)，并突出了汽相驅(qū)動(dòng)壓頭，所以蒸發(fā)段與冷凝段間的距離就可相對(duì)延長(zhǎng)。具體實(shí)施時(shí)，在熱管環(huán)路中也可不設(shè)置冷凝器，可以通過(guò)增加環(huán)路的有效長(zhǎng)度來(lái)替代冷凝器的作用。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，熱管蒸發(fā)段與冷凝段(或著說(shuō)循環(huán)管路長(zhǎng)度)距離大幅延長(zhǎng)，對(duì)于高熱流密度器件在多層計(jì)算機(jī)主板上熱控方案的設(shè)計(jì)非常有利。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，包括蒸發(fā)器、冷凝器、吸液芯、液體工質(zhì)以及發(fā)熱源，吸液芯裝在蒸發(fā)器內(nèi)，其特征是:蒸發(fā)器(I)與冷凝器(2)通過(guò)循環(huán)管路(3)串接在一起構(gòu)成閉合環(huán)路熱管，以蒸發(fā)器為水平面，冷凝器相對(duì)于蒸發(fā)器的角度可在O?90°內(nèi)任意調(diào)節(jié)，蒸發(fā)器與冷凝器處于一個(gè)平面時(shí)為0° ;冷凝器與蒸發(fā)器上表面垂直時(shí)為90°。2.按照權(quán)利要求1所述蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，其特征是所述蒸發(fā)器的底部為吸熱面(1-1)，該吸熱面與熱管外部的發(fā)熱源相接。3.按照權(quán)利要求1所述蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，其特征是所述蒸發(fā)器內(nèi)吸液芯與吸熱面完全架空構(gòu)成蒸汽腔，蒸汽腔的高度為1.0至5.0_。4.按照權(quán)利要求1所述蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，其特征是所述循環(huán)管路的一端與吸液芯相通;另一端與蒸發(fā)器的蒸汽腔接通。5.按照權(quán)利要求1所述蒸發(fā)器與冷凝器角度可調(diào)的環(huán)路熱管，其特征是所述液體工質(zhì)從吸液芯進(jìn)入，通過(guò)吸液芯滲流滴落至所述蒸發(fā)器底部的蒸汽腔內(nèi)相變蒸發(fā)，工質(zhì)蒸汽經(jīng)循環(huán)管路返回蒸發(fā)器的吸液芯進(jìn)口。
【文檔編號(hào)】F28D15/02GK205718603SQ201620246322
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】諸凱, 鄭銘鑄, 王雅博, 魏杰
【申請(qǐng)人】天津商業(yè)大學(xué)