一種低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置及包含該裝置的測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及脈動熱管研宄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫脈動熱管預(yù)冷裝置及包含該裝置的測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]脈動熱管又稱振蕩熱管，是一種新型熱管。請參見圖1，蛇形毛細管路中充有一定量的工作介質(zhì)，該介質(zhì)在加熱段和冷卻段溫差的熱作用下形成隨機地出現(xiàn)在蛇形回路中的氣泡和液塞。其中，加熱段工質(zhì)吸熱產(chǎn)生氣泡迅速膨脹和升高，推動工質(zhì)流向低溫冷卻端；冷卻段氣泡冷卻收縮并破裂，壓力下降，兩端壓力差及相鄰管子間的壓力不平衡，使工質(zhì)振蕩運動并實現(xiàn)熱傳遞。與傳統(tǒng)熱管相比，脈動熱管具有一系列優(yōu)點:首先，傳熱性能好，除了氣液塞的形成增加了膜表面，強化了相變傳熱外，還通過氣液振蕩傳遞顯熱；其次，適應(yīng)性好，脈動熱管形狀可任意彎曲，可有多個加熱段和冷凝段；再者，體積小，管內(nèi)徑僅0.5mm?3mm,沒有吸液芯，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。因此，與傳統(tǒng)熱管相比脈動熱管被認為是目前解決高熱流密度的散熱方案中一種很有希望和前途的傳熱單元，在超導(dǎo)磁體冷卻、電子散熱、能量收集等方面具有更好的發(fā)展應(yīng)用前景，其研宄受到各國學(xué)者的普遍關(guān)注。
[0003]經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，中高溫區(qū)脈動熱管的研宄，無論是理論方面，還是實驗和可視化方面，都已取得了一定的進展。但對于低溫區(qū)脈動熱管的研宄卻是近幾年才開始的。
[0004]低溫脈動熱管系統(tǒng)運行前要預(yù)冷至飽和溫度。傳統(tǒng)熱管通常利用毛細作用或重力作用預(yù)冷加熱段，但這不適用于光管的脈動熱管。目前通常采用兩種方法來解決低溫脈動熱管的預(yù)冷問題:一是采用多管束，多根毛細管用以減小加熱段和冷卻段熱阻，避開預(yù)冷問題；但該方法不利于分析少管束的低溫脈動熱管的參數(shù)影響和傳熱極限。另一種方法是采用液泵預(yù)冷結(jié)構(gòu)，在兩個氣庫間輪流供給加熱流，使其中一個氣庫溫度和壓力都會稍稍上升，兩氣庫間產(chǎn)生壓差，將液氦通過冷卻段壓至另一氣庫。此種預(yù)冷方式存在的問題是氣庫氣體抽不干凈，預(yù)冷裝置無法和預(yù)冷裝置完全斷開，殘余氣體存在本底傳熱，影響脈動熱管傳熱性能測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置，其不影響對低溫脈動熱管的參數(shù)影響和傳熱極限等的分析，且不影響對低溫脈動熱管的傳熱性能測試。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置，包括真空罩、冷屏、制冷機和機械熱開關(guān)；所述冷屏位于所述真空罩內(nèi)；所述制冷機通過所述機械熱開關(guān)實現(xiàn)與設(shè)置在所述冷屏內(nèi)部的低溫脈動熱管的加熱段之間的熱接觸/熱分離。
[0009]優(yōu)選地，所述機械熱開關(guān)包括熱開關(guān)桿、銅辮子和導(dǎo)熱法蘭盤；所述熱開關(guān)桿穿過所述真空罩和冷屏的法蘭后，與位于所述冷屏內(nèi)的導(dǎo)熱法蘭盤連接，并在升降驅(qū)動機構(gòu)的作用下帶動所述導(dǎo)熱法蘭盤做升降運動；所述導(dǎo)熱法蘭盤通過所述銅辮子與所述冷屏實現(xiàn)熱傳遞；所述冷屏上開設(shè)有與所述制冷機的冷頭連接的冷屏螺紋。
[0010]優(yōu)選地，所述升降驅(qū)動機構(gòu)位于所述真空罩外部且固定在所述真空罩的外表面上。
[0011]優(yōu)選地，所述冷屏的材質(zhì)為銅或者是鋁。
[0012]本發(fā)明還提供一種低溫脈動熱管的測試系統(tǒng)，包含本發(fā)明所述的低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置。
[0013]優(yōu)選地，還包括安裝支架，所述安裝支架上部設(shè)置有水平方向上的軸承；所述真空罩可轉(zhuǎn)動的安裝于所述軸承上。
[0014]優(yōu)選地，所述制冷機與所述真空罩固定連接。
[0015]優(yōu)選地，所述冷屏包括開設(shè)有冷屏螺紋的一級冷屏和二級冷屏，且所述二級冷屏位于所述一級冷屏的內(nèi)部。
[0016]優(yōu)選地，所述制冷機包括一級冷頭和二級冷頭；所述一級冷頭和所述一級冷屏的冷屏螺紋連接，所述二級冷頭和所述二級冷屏的冷屏螺紋連接。
[0017]優(yōu)選地，所述真空罩和冷屏呈筒狀，且所述真空罩和冷屏的法蘭可拆卸。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:本發(fā)明的低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置，通過機械熱開關(guān)進行預(yù)冷，該機械熱開關(guān)的兩端分別連接制冷機和低溫脈動熱管的加熱段。在低溫脈動熱管的預(yù)冷時連接機械熱開關(guān)，可迅速降低低溫脈動熱管的飽和溫度；在預(yù)冷完成以后完全斷開機械熱開關(guān)，從而不會對低溫脈動熱管的參數(shù)影響和傳熱極限等的分析造成影響，且不影響對低溫脈動熱管的傳熱性能測試。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的脈動熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的低溫脈動熱管實驗腔的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置的機械熱開關(guān)關(guān)閉時的工作狀態(tài)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的低溫脈動熱管的預(yù)冷裝置的機械熱開關(guān)打開時的工作狀態(tài)示意圖；
[0025]圖5是本發(fā)明的低溫脈動熱管的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中:101、加熱段;102、冷卻段;103、氣泡;104、液塞;1、真空罩；2、安裝支架；3、機械熱開關(guān)；31、熱開關(guān)桿；32、銅辮子；33、導(dǎo)熱法蘭盤；4、一級冷屏；5、二級冷屏；6、第二制冷機；7、低溫脈動熱管；8、水平軸承。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0029]本實施例的低溫脈動熱管7的預(yù)冷裝置，請參見圖2，包括真空罩1、冷屏、制冷機和機械熱開關(guān)3。所述冷屏位于所述真空罩I內(nèi)，從而減少氣體導(dǎo)熱和對流。所述制冷機通過所述機械熱開關(guān)3實現(xiàn)與設(shè)置在所述冷屏內(nèi)部的低溫脈動熱管7的加熱段之間的熱接觸/熱分離。
[0030]本實施例的機械熱開關(guān)3，包括熱開關(guān)桿31、銅辮子32和導(dǎo)熱法蘭盤33。所述熱開關(guān)桿31穿過所述真空罩I和冷屏的法蘭后，與位于所述冷屏內(nèi)的導(dǎo)熱法蘭盤33連接，并在升降驅(qū)動機構(gòu)的作用下帶動所述導(dǎo)熱法蘭盤33做升降運動，從而實現(xiàn)導(dǎo)熱法蘭盤33與位于所述冷屏內(nèi)部的低溫脈動熱管7熱接觸/熱分離。其中，所述導(dǎo)熱法蘭盤