一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及熱能工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)路熱管被廣泛應(yīng)用于航空航天、大功率LED以及大型服務(wù)器等領(lǐng)域中高熱流密度器件的冷卻散熱。環(huán)路熱管是一種依靠毛細抽力驅(qū)動，利用相變進行傳熱的閉式兩相循環(huán)傳熱裝置。環(huán)路熱管的蒸發(fā)器和冷凝器是相對分離的兩個部件，因而可根據(jù)實際應(yīng)用靈活布置蒸發(fā)器和冷凝器的位置，并通過蒸汽連管和液體連管形成回路。然而環(huán)路熱管本身存在著許多不足，主要表現(xiàn)為兩個方面:一方面是側(cè)壁的導(dǎo)熱和吸液芯的漏熱，另一方面是吸液芯回流阻力和毛細壓頭不能兼顧。首先，一部分來自底板的熱量會經(jīng)由側(cè)壁向吸液芯和補償腔傳遞，另有一部分熱量會通過吸液芯向補償腔泄露，上述有害熱量傳遞主要是由于環(huán)路熱管蒸發(fā)器的固有結(jié)構(gòu)引起，會導(dǎo)致吸液芯以及補償腔內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)產(chǎn)生相變，因而補償腔和蒸發(fā)腔無法建立循環(huán)所需的壓差，容易導(dǎo)致環(huán)路熱管的啟動失敗。此外，傳統(tǒng)吸液芯由于粒徑單一，使得吸液芯不能很好的同時兼顧較大的毛細壓頭和較小的回流阻力，雖然已有不同粒徑的復(fù)合吸液芯出現(xiàn)在理論研究領(lǐng)域，但復(fù)雜的工藝流程和制造成本限制了環(huán)路熱管的進一步應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯，具有毛細壓頭大、回流阻力小，并且能夠有效避免環(huán)路熱管在啟動初期由于蒸發(fā)器殼體漏熱和吸液芯的背向?qū)嵝?yīng)而導(dǎo)致環(huán)路熱管的啟動失敗。
[0004]為實現(xiàn)本實用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯，由金屬粉末、相變小球及孔隙構(gòu)成;所述金屬粉末為直徑為25-150微米的金屬粉末;所述相變小球由相變小球外殼及外殼內(nèi)的相變材料構(gòu)成，所述相變小球的直徑為l-3mm;所述相變材料的固液相變溫度比環(huán)路熱管中工質(zhì)的沸點低3°C;所述孔隙的大小通過控制不同粒徑的金屬粉末和相變小球的比例來實現(xiàn)。
[0006]所述金屬粉末為銅粉或鎳粉。
[0007]所述相變小球外殼選用鎳為其組成材料。
[0008]所述相變材料選用通過控制分子量達到所需設(shè)定相變溫度的石蠟。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0010]復(fù)合吸液芯的設(shè)置可有效避免環(huán)路熱管在啟動初期由于蒸發(fā)器殼體漏熱和吸液芯的背向?qū)嵝?yīng)而導(dǎo)致環(huán)路熱管的啟動失敗，有利于環(huán)路熱管的順利啟動，提高了環(huán)路熱管運行的穩(wěn)定性;復(fù)合吸液芯在其靠近微槽道側(cè)具有較大毛細壓頭的同時，整體結(jié)構(gòu)具有回流阻力小的特點;且復(fù)合吸液芯制造過程工藝相對簡單，所使用銅粉粒徑具有一致性，造價低廉
【附圖說明】
[0011 ]圖1所示為帶復(fù)合吸液芯的環(huán)路熱管原理圖；
[0012]圖2所示為本實用新型一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中:1.金屬粉末，2.相變小球，3.相變小球外殼，4.孔隙，5.相變材料，6.底板，7.外殼，8.微槽道，9.蒸汽流動空間，10.蒸汽連管，11.冷凝器，12.液體連管，13.補償腔，14.混合層，15.銅粉層。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0015]請參閱圖1-圖2，本實用新型一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯由金屬粉末1、相變小球2及孔隙4構(gòu)成;所述金屬粉末1為直徑為25-150微米的金屬粉末，可為銅粉或鎳粉，本實用新型優(yōu)選銅粉作為吸液芯的材料;所述相變小球2由相變小球外殼3及相變材料5構(gòu)成，所述相變小球2的直徑為l-3mm，所述相變小球外殼3優(yōu)選鎳為其組成材料;所述相變材料5的選擇應(yīng)根據(jù)環(huán)路熱管的實際運行溫度選擇，且所述相變材料5的固液相變溫度應(yīng)比環(huán)路熱管中工質(zhì)的沸點低3°C左右，本實用新型優(yōu)選可通過控制分子量達到所需設(shè)定相變溫度的石蠟作為所述相變材料5的相變材料。所述金屬粉末1和所述相變小球2混合并經(jīng)過燒結(jié)后相互之間形成孔隙4，所述孔隙4的大小可通過在不同吸液芯位置控制不同粒徑的金屬粉末1和相變小球2的比例來實現(xiàn)。
[0016]作為實施例，選擇具有一定固液相變溫度的石蠟充注進所述相變小球外殼3中并密封，得到所述相變小球2。取粒徑為75微米的銅粉和3mm直徑的所述相變小球為燒結(jié)原料，首先在具有圓形或矩形的燒結(jié)模具中放入上述銅粉并鋪平擠壓形成所述銅粉層15，再在已鋪平的銅粉層上放入具有一定比例的銅粉和相變小球2的混合物，同樣進行壓緊形成所述混合層14并蓋上燒結(jié)用專用模具。將模具放入高溫?zé)Y(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)時間控制在60-90分鐘之間，最后待爐溫冷卻至室溫，拆除模具即可得到所需形狀的環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯。將復(fù)合吸液芯放入所述外殼7，并使得復(fù)合吸液芯的底部與所述底板6上的所述微槽道8緊密貼合，所述微槽道8以及所述復(fù)合吸液芯的底部構(gòu)成所述蒸汽流動空間9，所述復(fù)合吸液芯的上表面與所述外殼7構(gòu)成了所述補償腔13。所述蒸汽流動空間9的出口與所述蒸汽連管10連接，所述蒸汽連管出口與所述冷凝器11的進口相連，所述冷凝器11的出口及所述補償腔13之間連接有所述液體連管12。一方面，由于銅粉和所述相變小球2的直徑不一致，因而銅粉之間燒結(jié)將形成小空隙，所述相變小球2與銅粉之間燒結(jié)將形成較大的孔隙。另一方面，又由于復(fù)合吸液芯的底部與所述微槽道相接觸的所述銅粉層15為全銅粉燒結(jié)，因此靠近微槽道的所述銅粉層15具有較小的孔隙率和較大的毛細壓頭，而靠近所述補償腔13—側(cè)的所述混合層14由銅粉和所述相變小球2混合燒結(jié)得到，因而孔隙率相對較大、流動阻力小。在環(huán)路熱管在啟動和變工況運行時，由于熱負荷發(fā)生變化，一部分熱量將由所述底板6通過所述微槽道8及所述外殼7傳遞至所述吸液芯的上部并引起周圍循環(huán)工質(zhì)溫度的上升。這一部分熱量由于未被循環(huán)工質(zhì)相變蒸發(fā)帶走而留在在吸液芯和所述補償腔13內(nèi)，當(dāng)吸液芯上部先于所述微槽道8與吸液芯接觸面周圍產(chǎn)生汽液相變界面將導(dǎo)致環(huán)路熱管啟動失敗。本實施例中，當(dāng)熱量通過所述外殼7和所述微槽道8傳遞至復(fù)合吸液芯的上部時，由于所述相變小球2內(nèi)的固體受熱融化成為液體，吸液芯上部的溫度將會被控制在低于工質(zhì)沸點3°C左右，保證吸液芯不會先于所述微槽道與吸液芯接觸面附近先產(chǎn)生汽液相變界面，待環(huán)路熱管成功啟動后，在回流的冷凝液冷卻作用下，液態(tài)相變工質(zhì)重新固化。綜合來看，復(fù)合吸液芯的設(shè)置有利于環(huán)路熱管的順利啟動，提高了環(huán)路熱管運行的穩(wěn)定性;復(fù)合吸液芯在其靠近微槽道側(cè)具有較大毛細壓頭的同時，整體結(jié)構(gòu)設(shè)置具有回流阻力小的特點；復(fù)合吸液芯制造過程工藝相對簡單，所使用銅粉粒徑具有一致性，造價低廉。
[0017]以下介紹本實用新型一種制熱循環(huán)裝置及其控制方法的幾種實施方式，以下所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯，其特征是，由金屬粉末、相變小球及孔隙構(gòu)成;所述金屬粉末為直徑為25-150微米的金屬粉末;所述相變小球由相變小球外殼及外殼內(nèi)的相變材料構(gòu)成，所述相變小球的直徑為l-3mm;所述相變材料的固液相變溫度比環(huán)路熱管中工質(zhì)的沸點低3°C;所述孔隙的大小通過控制不同粒徑的金屬粉末和相變小球的比例來實現(xiàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯，其特征是，所述金屬粉末為銅粉或鎳粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯，其特征是，所述相變小球外殼選用鎳為其組成材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯，其特征是，所述相變材料選用通過控制分子量達到所需設(shè)定相變溫度的石蠟。
【專利摘要】本實用新型公開了一種環(huán)路熱管用復(fù)合吸液芯。本實用新型由金屬粉末、相變小球及孔隙構(gòu)成；所述金屬粉末為直徑為25-150微米的金屬粉末；所述相變小球由相變小球外殼及外殼內(nèi)的相變材料構(gòu)成，所述相變小球的直徑為1-3mm；所述相變材料的固液相變溫度比環(huán)路熱管中工質(zhì)的沸點低3℃；所述孔隙的大小通過控制不同粒徑的金屬粉末和相變小球的比例來實現(xiàn)。本實用新型可有效避免環(huán)路熱管在啟動初期由于蒸發(fā)器殼體漏熱和吸液芯的背向?qū)嵝?yīng)而導(dǎo)致環(huán)路熱管的啟動失敗，有利于環(huán)路熱管的順利啟動，提高了環(huán)路熱管運行的穩(wěn)定性。
【IPC分類】F28D15/04
【公開號】CN205102649
【申請?zhí)枴緾N201520873510
【發(fā)明人】耿鳳彥, 陳薩如拉, 楊洋
【申請人】天津商業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月4日