本發(fā)明涉及熱管傳熱性能測試技術領域，具體的說，涉及一種傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置。

背景技術：

熱管是一種基于氣液相變原理的高效傳熱元件，其傳熱能力比金屬材料高很多，大約是銅棒的數百倍，其因具有強傳熱能力在電子設備、汽車、軍事等行業(yè)被廣泛應用。熱管一般由管殼、工質和吸液芯組成，管殼內有吸液芯結構，并填充了一定質量的液體作為工質。當蒸發(fā)端升溫后，內部的液體工質會吸熱并在低壓下轉變成氣態(tài)，產生的大量氣體會使蒸發(fā)端產生高壓；在熱管兩端高低壓強差的作用下，被加熱的汽態(tài)蒸汽會迅速到達熱管冷凝端，并通過外部冷卻釋放熱量冷凝成液態(tài)；冷凝后的工質通過吸液芯的毛細力作用回流到蒸發(fā)端，并再次汽化，如此反復循環(huán)，即可實現(xiàn)將蒸發(fā)端的熱量迅速地傳遞到冷凝端的傳熱功能。

平板熱管作為一種新型的熱管技術，具有熱導率高、均溫性良好、對工作環(huán)境要求低等優(yōu)點，在熱設計中應用廣泛。因為在使用過程中對平板熱管的傳熱性能和可靠性要求很高，所以對于其傳熱性能的檢測十分重要。平板熱管的性能評價一般包括啟動特性、等溫特性等。在實際應用中，平板熱管會被以不同的形式布置，平板熱管的傾角對其傳熱性能有很大的影響，有的工作傾角甚至可能會使熱管無法正常工作。然而目前的測試裝置中平板熱管一般為固定的幾個角度測量，不能反映其在任意傾角的所有工況。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的是：提供一種可實現(xiàn)多角度工況測試的傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置，包括對平板熱管的蒸發(fā)段加熱的加熱單元、對平板熱管的冷凝段冷卻的水冷單元、測量平板熱管溫度的測溫單元、傾角調節(jié)支架；傾角調節(jié)支架包括固定平板熱管的蒸發(fā)段的加熱端基座、固定平板熱管的冷凝段的水冷端基座、水冷端基座連接件、固定機架、可調機架、前后平移機構、上下平移機構；加熱端基座和固定機架鉸接，水冷端基座和水冷端基座連接件鉸接，水冷端基座連接件和可調機架通過上下平移機構相接，可調機架和固定機架通過前后平移機構連接。

作為一種優(yōu)選，一種傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置，還包括兩個壓緊氣缸；一個壓緊氣缸安裝在加熱端基座上，將平板熱管的蒸發(fā)段夾緊在加熱端基座上；另一個壓緊氣缸安裝在水冷端基座上，將平板熱管的冷凝段夾緊在水冷端基座上。

作為一種優(yōu)選，加熱單元包括加熱塊、隔熱底座、加熱棒、功率計、變壓器、電源；平板熱管、加熱塊、隔熱底座、加熱端基座依次緊貼安裝，加熱棒安裝在加熱塊內，加熱棒、功率計、變壓器、電源依次連接。

作為一種優(yōu)選，加熱棒的數量為多根；加熱塊內設置數量與加熱棒相同的沉孔，沉孔在加熱塊內均勻布置，加熱棒的表面涂覆導熱硅膠后裝入沉孔中。

作為一種優(yōu)選，水冷單元包括水冷板、水箱、水泵；平板熱管、水冷板、水冷端基座依次緊貼安裝，水冷板內設有冷卻水道，冷卻水道、水箱、水泵相接成循環(huán)水路。

作為一種優(yōu)選，測溫單元包括無線溫度采集儀和多個測溫熱電偶；測溫熱電偶的數量為多個，沿著平板熱管的長度方向均勻布置，無線溫度采集儀采集測溫熱電偶測得的溫度數據。

作為一種優(yōu)選，上下平移機構包括開設在可調機架上的豎直凹槽和鎖緊螺絲；水冷端基座連接件沿著豎直凹槽上下滑移，并通過鎖緊螺絲鎖緊在豎直凹槽中。

作為一種優(yōu)選，前后平移機構包括帶有水平凹槽的水平支撐桿和鎖緊螺絲；可調機架沿著水平凹槽前后滑移，并通過鎖緊螺絲鎖緊在水平凹槽中。

作為一種優(yōu)選，水平支撐桿位于固定機架的左右兩側，當可調機架正對和包圍固定機架時，水冷端基座設置于加熱端基座的正上方，平板熱管豎直設置。

作為一種優(yōu)選，壓緊氣缸與平板熱管的蒸發(fā)段之間設有pu膠墊，另一個壓緊氣缸與平板熱管的冷凝段之間設有pu膠墊。

本發(fā)明的原理是：通過加熱單元對平板熱管的蒸發(fā)段加熱，通過水冷單元對平板熱管的冷凝段進行冷卻，調節(jié)水冷端基座的前后位置和高低位置，從而調節(jié)平板熱管的傾角。在平板熱管上表面的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段各貼緊若干個個測溫熱電偶，通過無線溫度采集儀可讀出各點溫度。

總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.結構簡單，安全可靠，平板熱管可以在0到90°的任意傾角下進行測試，且無需拆下平板熱管即可調整角度。

2.加熱功率可控，加熱棒涂覆導熱硅膠保證加熱塊的均溫性。

3.設有pu膠墊，防止將平板熱管擠壓變形。

附圖說明

圖1是一種傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置的立體圖。

圖2是一種傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置的水路和電氣連接圖。

圖3a和3b是平板熱管處于0度工況位置的右視圖和立體圖。

圖4a和4b是平板熱管處于30度工況位置的右視圖和立體圖。

圖5a和5b是平板熱管處于60度工況位置的右視圖和立體圖。

圖6a和6b是平板熱管處于90度工況位置的右視圖和立體圖。

其中，1為壓緊氣缸，2為加熱端基座，3為平板熱管，4為加熱塊，5為隔熱底座，6為加熱棒，7為固定機架，8為出入水口，9為水冷端基座連接件，10為水冷板，11為pu膠墊，12為水冷端基座，13為可調機架，14為水箱，15為水泵，16為無線溫度采集儀，17為測溫熱電偶，18為功率計，19為變壓器，20為電源。

具體實施方式

下面來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

一種傾角可調的平板熱管傳熱性能測試裝置，包括對平板熱管的蒸發(fā)段加熱的加熱單元、對平板熱管的冷凝段冷卻的水冷單元、測量平板熱管溫度的測溫單元、傾角調節(jié)支架。

加熱單元包括加熱塊、隔熱底座、加熱棒、功率計、變壓器、電源；平板熱管、加熱塊、隔熱底座、加熱端基座依次緊貼安裝，加熱棒安裝在加熱塊內，加熱棒、功率計、變壓器、電源依次連接。加熱棒的數量為五根，直徑為φ8mm，長度為50mm；加熱塊由200mm*60mm*20mm紫銅加工而成，側面加工數量與加熱棒相同的直徑8.1mm、深52mm的沉孔，沉孔在加熱塊內均勻布置，加熱棒的表面涂覆導熱硅膠后裝入沉孔中。隔熱底座由導熱系數小的電木制成，放置在加熱塊底部。通過調節(jié)變壓器可改變輸入功率，從而給加熱塊加熱。

水冷單元包括水冷板、水箱、水泵；平板熱管、水冷板、水冷端基座依次緊貼安裝，水冷板內設有冷卻水道，冷卻水道、水箱、水泵相接成循環(huán)水路。200mm*60mm*20mm的鋁制水冷板，內部加工有u形的冷卻水道，加上塑料軟質水管、水箱、水泵等構成的水冷循環(huán)回路。

測溫單元包括無線溫度采集儀和六個測溫熱電偶；測溫熱電偶沿著平板熱管的長度方向均勻布置，無線溫度采集儀采集測溫熱電偶測得的溫度數據。

傾角調節(jié)支架包括固定平板熱管的蒸發(fā)段的加熱端基座、固定平板熱管的冷凝段的水冷端基座、水冷端基座連接件、固定機架、可調機架、前后平移機構、上下平移機構、兩個壓緊氣缸。加熱端基座和固定機架鉸接，從而壓緊氣缸、平板熱管、加熱塊、隔熱底座、加熱端基座整個可繞著軸轉動。水冷端基座和水冷端基座連接件鉸接，從而壓緊氣缸、平板熱管、水冷板、水冷端基座整個可繞軸轉動。水冷端基座連接件和可調機架通過上下平移機構相接，可調機架和固定機架通過前后平移機構連接。上下平移機構包括開設在可調機架上的豎直凹槽和鎖緊螺絲；水冷端基座連接件沿著豎直凹槽上下滑移，并通過鎖緊螺絲鎖緊在豎直凹槽中。前后平移機構包括帶有水平凹槽的水平支撐桿和鎖緊螺絲；可調機架沿著水平凹槽前后滑移，并通過鎖緊螺絲鎖緊在水平凹槽中。壓緊氣缸為直線氣缸，一個壓緊氣缸安裝在加熱端基座上，將平板熱管的蒸發(fā)段夾緊在加熱端基座上，壓緊氣缸與平板熱管的蒸發(fā)段之間設有pu膠墊；另一個壓緊氣缸安裝在水冷端基座上，將平板熱管的冷凝段夾緊在水冷端基座上，壓緊氣缸與平板熱管的冷凝段之間設有pu膠墊。

該測試裝置的安裝調整過程如下：

首先用鋁型材搭建固定機架和可調機架。安裝加熱單元時先在五根加熱棒的管壁面涂上導熱硅脂，再分別裝配到加熱塊的五個沉孔內，后把加熱塊放置在隔熱底座的凹槽內并將隔熱底座與加熱端基座固定，在加熱端基座的上部安裝壓緊氣缸，壓緊氣缸頭部裝有pu膠墊防止將平板熱管擠壓變形。最后將加熱端基座與固定機架鉸接，保證其能繞軸旋轉。水冷板固定在水冷端基座上，其內部為u形冷卻水道，通過連接塑料管、水箱、水泵構成水冷系統(tǒng)來保證平板熱管的冷凝端的低溫。水冷端基座上方同樣安裝有壓緊氣缸來夾緊平板熱管。不同的是水冷端基座兩端分別鉸接到水冷端基座連接件上，水冷端基座連接件卡在可調機架的豎直凹槽內，可以順著豎直凹槽上下移動，再加上可調機架的下端可以沿著水平凹槽前后移動，使得水冷端基座可在空間內上下左右移動，同時可繞軸翻轉。當需要調節(jié)平板熱管的傾角時，只需松開水冷端基座連接件上和可調機架上的鎖緊螺絲，上下移動水冷端基座，可調機架隨之水平移動，調整好傾角后旋緊鎖緊螺絲即可。水平支撐桿位于固定機架的左右兩側，當可調機架正對和包圍固定機架時，水冷端基座設置于加熱端基座的正上方，平板熱管豎直設置。測溫前將測溫熱電偶緊貼在平板熱管上表面的中心線處，在其蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段各均勻排布兩個熱電偶，以測量三個部分的平均溫度。

該測試裝置的具體測試方法如下：

(1)啟動性能測試：調整好所需的測試傾角，啟動水泵。通過可調變壓器控制輸入功率，在要求工況下開始加熱。從無線溫度采集儀上記錄下加熱前后各測溫熱電偶采集到的溫度，并記錄下平板熱管溫度從升高達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間，時間越短則該平板熱管啟動性能越好；

(2)等溫性能測試：調整好所需的測試傾角，啟動水泵。通過可調變壓器控制輸入功率，在要求工況下開始加熱。待平板熱板溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)后，記錄下各測溫熱電偶采集的溫度，計算出蒸發(fā)段與冷凝段的平均溫度，求差值。差值越小該平板熱管等溫性能越好。

除了本實施例提及的方式外，上下平移機構和前后平移機構可采用機械領域常見的實現(xiàn)平移功能的結構；測溫熱電偶的數量可根據實際需要進行選擇。這些變換方式均在本發(fā)明的保護范圍內。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。