本發(fā)明涉及一種利用互補(bǔ)式通道改進(jìn)扁平微槽道熱管傳熱性能的方法，屬于扁平熱管傳熱技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前電子器件的高頻、高速化伴隨著越來(lái)越小的體積和厚度，使得單位容積的電子器件發(fā)熱量急劇增大，而電子器件厚度越來(lái)越薄，展向面積越來(lái)越大，圓截面的熱管由于截面原因?qū)Ρ≡O(shè)備的適應(yīng)性較差，具有相對(duì)較大的熱阻，扁平化的熱管結(jié)構(gòu)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

微槽道熱管及微熱管陣列是常用的熱管結(jié)構(gòu)之一，采用微槽道結(jié)構(gòu)，其更適應(yīng)扁平化的結(jié)構(gòu)，由于微槽道可直接開(kāi)于平板結(jié)構(gòu)上，而燒結(jié)吸液芯圓熱管扁平化處理可能影響吸液芯的結(jié)構(gòu)，造成傳熱性能下降，因此微槽道結(jié)構(gòu)扁平熱管在厚度較薄的電子器件應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢(shì)。相比于燒結(jié)吸液芯和絲網(wǎng)吸液芯熱管，微槽道熱管滲透率較高，液體流動(dòng)阻力較小，但毛細(xì)力相對(duì)較小，因此當(dāng)熱管內(nèi)液體流動(dòng)受合外力阻止時(shí)，毛細(xì)力可能小于合外力，液體無(wú)法順利從冷凝段流回蒸發(fā)段，使熱管不能正常工作，導(dǎo)致微槽道熱管在變加速度情況下的傳熱性能較差。

目前電子器件散熱條件越來(lái)越苛刻，部分場(chǎng)合難以布置肋片和風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，限制了平板均熱板的使用；部分航空航天應(yīng)用場(chǎng)合要求熱管具有抗重力、適應(yīng)變加速度的能力，限制了扁平微槽道熱管的使用，部分航空航天應(yīng)用場(chǎng)合熱源布置不均，需要熱管有較好的均溫性能。因此改進(jìn)扁平微槽道熱管的傳熱性能，使之在變加速度情況下能正常運(yùn)行、保持較好的均溫性是扁平微槽道熱管所需要解決的問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)扁平微槽道熱管在變加速度情況下傳熱惡化和均溫性下降的問(wèn)題，提出一種利用互補(bǔ)式通道改進(jìn)扁平微槽道熱管傳熱性能的方法。目的是使扁平微槽道熱管可以向兩個(gè)方向進(jìn)行傳熱，提高扁平微槽道熱管在變加速度情況下的傳熱性能，防止熱管失效，并仍能保持堪比水平狀態(tài)下的均溫性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

在扁平微槽道熱管的蒸發(fā)段采用互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)熱管向兩個(gè)相對(duì)方向的并行傳熱，其中互補(bǔ)式通道的位置為熱源所在的蒸發(fā)段區(qū)域，熱管采用雙冷凝段結(jié)構(gòu)，冷凝段分別居于蒸發(fā)段兩側(cè)，所在區(qū)域覆蓋部分微槽道?；パa(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)可采用中心對(duì)稱(chēng)式，為避免軸向長(zhǎng)度增加造成的傳熱能力下降，也可根據(jù)熱源的具體位置對(duì)互補(bǔ)式通道位置進(jìn)行調(diào)整，但仍需保持互補(bǔ)式結(jié)構(gòu)。

針對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的扁平微槽道熱管，可采用如下二種方式實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)。形成改進(jìn)的扁平微槽道熱管。

1.所述的改進(jìn)扁平微槽道熱管內(nèi)設(shè)置有若干平行排列的并列微槽道結(jié)構(gòu)，所述的并列微槽道結(jié)構(gòu)之間通過(guò)間壁隔開(kāi)；并列微槽道結(jié)構(gòu)的一端填充有填充物，另一端無(wú)填充物，且相鄰的并列微槽道結(jié)構(gòu)的有填充物端和無(wú)填充物端交替排列；填充物插入深度小于并列微槽道結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的一半；改進(jìn)扁平微槽道熱管插有填充物的兩端構(gòu)成冷凝段；冷凝段之間的區(qū)域?yàn)檎舭l(fā)段。

優(yōu)選的所述的并列微槽道結(jié)構(gòu)為2～4列微槽道組成的微槽道組合，所述的微槽道截面形狀為矩形、梯形或三角形，微槽道寬度不超過(guò)0.6mm；填充物的材料為真空橡膠塞，真空橡膠塞表面涂有真空脂；間壁與整個(gè)扁平微槽道熱管管體形成一體。

2.所述的改進(jìn)扁平微槽道熱管包括基底和蓋板；基底用鍵合、粘合或焊接的方法與蓋板緊密貼合；所述基底上刻蝕有若干平行排列的單微槽道結(jié)構(gòu)；所述的單微槽道結(jié)構(gòu)的一端為充液開(kāi)口端，位于扁平微槽道熱管端部；另一端為微槽道端部，位于扁平微槽道熱管內(nèi)部；相鄰的單微槽道結(jié)構(gòu)的充液開(kāi)口端交替排列在改進(jìn)扁平微槽道熱管的左端或右端；單微槽道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度大于改進(jìn)扁平微槽道熱管長(zhǎng)度的一半；改進(jìn)扁平微槽道熱管兩端含未刻蝕部分的區(qū)域構(gòu)成冷凝段；冷凝段之間的區(qū)域?yàn)檎舭l(fā)段。

優(yōu)選的，所述的蓋板與基底結(jié)構(gòu)相同或所述的蓋板為平整的面板；所述的單微槽道結(jié)構(gòu)由單列微槽道構(gòu)成，其微槽道截面形狀為矩形、梯形或三角形，微槽道寬度不超過(guò)0.6mm，相鄰的單微槽道結(jié)構(gòu)互相不連通；其長(zhǎng)度用來(lái)控制蒸發(fā)段冷凝段的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)式通道。

改進(jìn)的扁平微槽道熱管工作過(guò)程是：熱管蒸發(fā)段采用相鄰微槽道互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)。熱源在蒸發(fā)段施加熱量后，微槽道內(nèi)液體蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，由于互補(bǔ)式結(jié)構(gòu)限制了流動(dòng)范圍，蒸發(fā)段相鄰?fù)ǖ纼?nèi)蒸汽僅可以向相對(duì)方向流動(dòng)，分別流向兩邊冷凝段，在冷凝段處凝結(jié)液體可通過(guò)微槽道毛細(xì)力或合外力的作用返回蒸發(fā)段，完成整個(gè)流動(dòng)循環(huán)。

如果合外力的方向與熱管微槽道方向相垂直，則變加速度對(duì)流動(dòng)影響很小，微槽道所提供的毛細(xì)力可提供液體流回蒸發(fā)段的動(dòng)力，此時(shí)相鄰的互補(bǔ)式通道均可正常流動(dòng)，并且可以向兩端冷源傳熱。

如果合外力方向與熱管微槽道方向不垂直，微槽道內(nèi)流動(dòng)將受到變加速度的影響，微槽道所提供的毛細(xì)力可能小于合外力，流動(dòng)將主要受合外力控制，其中一方向由于流動(dòng)受到了合外力的輔助作用，相比微槽道提供的毛細(xì)力更大，單方向的傳熱性能將會(huì)提高，彌補(bǔ)了另一方向流動(dòng)被合外力阻礙造成的傳熱性能的下降。同時(shí)，由于采用了相鄰的互補(bǔ)式通道，蒸發(fā)段在較小的面積上仍會(huì)有朝向兩個(gè)方向的微槽道覆蓋，始終有一側(cè)微槽道可以正常工作，相當(dāng)于蒸發(fā)段分段均布了較高導(dǎo)熱系數(shù)的材料。這樣使得蒸發(fā)段不會(huì)出現(xiàn)大面積的局部高溫區(qū)，避免了局部溫度過(guò)高的情況，使得在非水平狀態(tài)下，熱管蒸發(fā)段仍能保持較好的均溫性。

通過(guò)上述技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明相比于常規(guī)扁平微槽道熱管及微熱管陣列，因使用了互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)，使得單根的扁平微槽道熱管及微熱管陣列具有雙向傳熱的能力和在變加速度情況下運(yùn)行的能力，并且不會(huì)因?yàn)閱畏较騻鳠釔夯蠓档蜔峁苷舭l(fā)段的均溫性。

附圖說(shuō)明

圖1是具有互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的扁平微槽道熱管外表面示意圖；

圖2是采用插入填充物實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的扁平微槽道熱管剖面示意圖；

圖3是采用直接刻蝕方式實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的扁平微槽道熱管基底示意圖；

圖中：冷凝段1、覆蓋互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)段2、并列微槽道結(jié)構(gòu)4、填充物5、間壁6、熱管端部7、微槽道端部8、基底9、單微槽道結(jié)構(gòu)10。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，互補(bǔ)式通道改進(jìn)扁平微槽道熱管外表面，包括冷凝段1、覆蓋互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)段2；冷凝段1分布在覆蓋互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)段2兩側(cè)。

如圖2所示，采用插入填充物實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的所述的改進(jìn)扁平微槽道熱管內(nèi)設(shè)置有若干平行排列的并列微槽道結(jié)構(gòu)4，所述的并列微槽道結(jié)構(gòu)之間通過(guò)間壁6隔開(kāi)；并列微槽道結(jié)構(gòu)4的一端填充有填充物5，另一端無(wú)填充物，且相鄰的并列微槽道結(jié)構(gòu)4的有填充物端和無(wú)填充物端交替排列；填充物插入深度小于并列微槽道結(jié)構(gòu)4長(zhǎng)度的一半；改進(jìn)扁平微槽道熱管插有填充物的兩端構(gòu)成冷凝段；冷凝段之間的區(qū)域?yàn)檎舭l(fā)段。所述的并列微槽道結(jié)構(gòu)4為2～4列微槽道組成的微槽道組合，所述的微槽道截面形狀為矩形、梯形或三角形，微槽道寬度不超過(guò)0.6mm；填充物5的材料為真空橡膠塞，真空橡膠塞表面涂有真空脂；間壁6與整個(gè)扁平微槽道熱管管體形成一體。

如圖3所示，所述的改進(jìn)扁平微槽道熱管包括基底和蓋板；基底9用鍵合、粘合或焊接的方法與蓋板緊密貼合；所述基底上刻蝕有若干平行排列的單微槽道結(jié)構(gòu)10；所述的單微槽道結(jié)構(gòu)10的一端為充液開(kāi)口端，位于扁平微槽道熱管端部；另一端為微槽道端部8，位于扁平微槽道熱管內(nèi)部；相鄰的單微槽道結(jié)構(gòu)10的充液開(kāi)口端交替排列在改進(jìn)扁平微槽道熱管的左端或右端；單微槽道結(jié)構(gòu)10的長(zhǎng)度大于改進(jìn)扁平微槽道熱管長(zhǎng)度的一半；改進(jìn)扁平微槽道熱管兩端含未刻蝕部分的區(qū)域構(gòu)成冷凝段；冷凝段之間的區(qū)域?yàn)檎舭l(fā)段。所述的蓋板與基底結(jié)構(gòu)相同或所述的蓋板為平整的面板；所述的單微槽道結(jié)構(gòu)10由單列微槽道構(gòu)成，其微槽道截面形狀為矩形、梯形或三角形，微槽道寬度不超過(guò)0.6mm，相鄰的單微槽道結(jié)構(gòu)(10)互相不連通；其位置用來(lái)控制蒸發(fā)段冷凝段的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)式通道。

利用互補(bǔ)式通道改進(jìn)的扁平微槽道熱管具體工作過(guò)程如下：

扁平微槽道熱管內(nèi)插入了填充物5或改變了微槽道端部8的位置，形成互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)，熱源布置在覆蓋互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)段2上。熱源在蒸發(fā)段施加熱量后，并列微槽道結(jié)構(gòu)4或單微槽道結(jié)構(gòu)10內(nèi)液體蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，由于互補(bǔ)式結(jié)構(gòu)的作用，蒸汽只能向冷凝段1運(yùn)動(dòng)或是保持原位，相鄰互補(bǔ)式通道內(nèi)蒸汽僅能反向流動(dòng)，分別流向兩邊冷凝段，在冷凝段處凝結(jié)液體可通過(guò)微槽道毛細(xì)力或合外力的作用返回蒸發(fā)段，完成整個(gè)流動(dòng)循環(huán)。

在水平狀態(tài)下，如果加速度與微槽道方向垂直，那么合外力對(duì)微槽道內(nèi)液體流動(dòng)影響很小，在未達(dá)到毛細(xì)極限的情況下，微槽道所提供的毛細(xì)力可提供液體流回蒸發(fā)段的動(dòng)力，此時(shí)相鄰的互補(bǔ)式通道內(nèi)微槽道均可正常流動(dòng)，熱管可向兩個(gè)冷源傳熱。

在非水平狀態(tài)下或水平狀態(tài)下加速度與微槽道方向不垂直，微槽道內(nèi)液體流動(dòng)將受加速度影響，微槽道所提供的毛細(xì)力可能小于合外力，其中一方向由于流動(dòng)受到了合外力的輔助作用，相比微槽道結(jié)構(gòu)單獨(dú)提供的毛細(xì)力更大，單方向的傳熱性能將會(huì)明顯提高，彌補(bǔ)了另一方向流動(dòng)被合外力阻礙造成的傳熱性能的下降。同時(shí)，覆蓋互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)段2由于其管內(nèi)空間采用了相鄰的互補(bǔ)式通道，蒸發(fā)段在較小的面積上仍會(huì)有朝向兩個(gè)方向的并列微槽道結(jié)構(gòu)4或單微槽道結(jié)構(gòu)10覆蓋，始終有一側(cè)微槽道可以正常工作，相當(dāng)于蒸發(fā)段分段均布了較高導(dǎo)熱系數(shù)的材料。這樣使得蒸發(fā)段不會(huì)出現(xiàn)大面積的局部高溫區(qū)，避免了局部溫度過(guò)高的情況，使得在非水平狀態(tài)下，扁平微槽道熱管蒸發(fā)段仍能保持較好的均溫性。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)和特色在于改進(jìn)了扁平微槽道熱管內(nèi)的結(jié)構(gòu)，因使用了互補(bǔ)式通道結(jié)構(gòu)，使得單根的扁平微槽道熱管及微熱管陣列具有在變加速度情況下正常運(yùn)行的能力，并且不會(huì)因?yàn)閱畏较騻鳠釔夯蠓档蜔峁苷舭l(fā)段的均溫性。