專利名稱：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳熱裝置，特別是指一種熱管。
背景技術(shù)：
熱管具有超靜音、快速傳熱、高熱傳導(dǎo)率、重量輕、尺寸小、無可動件、結(jié)構(gòu)簡單及多用途等特性，且熱管可在溫度幾乎保持不變的狀況下扮演快速傳輸大量熱能的超導(dǎo)體角色而被廣泛應(yīng)用。
熱管的基本構(gòu)造是在密閉管材內(nèi)壁襯以易吸收作動流體的毛細結(jié)構(gòu)層，而其中央的空間則為空洞狀態(tài)，并在抽真空的密閉管材內(nèi)注入相當(dāng)于毛細結(jié)構(gòu)層孔隙總?cè)莘e的作動流體。熱管依吸收與散出熱量的相關(guān)位置可分為蒸發(fā)段、冷凝段以及其間的絕熱段；其工作原理是通過工作流體的液、汽兩相變化的潛熱來傳遞熱量包括在蒸發(fā)段通過蒸發(fā)潛熱自熱源帶走大量熱量，使工作流體蒸發(fā)并使蒸汽快速通過管內(nèi)空間，到達冷凝段冷卻凝結(jié)成液體且釋放出熱能，上述工作液體則通過貼于熱管內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)層所提供的毛細力回流至蒸發(fā)段，達到持續(xù)相變化的熱能循環(huán)來傳輸熱量。
熱管內(nèi)毛細結(jié)構(gòu)所具有的毛細作用力與其有效的毛細孔徑成反比(ΔP＝4×γ×cosθ/dp＝1.68×γ×cosθ/dc；γ表面張力；θ接口接觸角；d顆粒大小；毛細孔徑(dc)與顆粒大小(dp)關(guān)系dc＝0.42dp；)，而管內(nèi)液體回流所遭遇的阻力與毛細結(jié)構(gòu)的有效毛細孔徑成反比，既有效毛細孔徑越小，毛細作用力越強、液體回流阻力越大。不同型式的毛細結(jié)構(gòu)具有大小不同的有效毛細孔徑，其中，溝槽式毛細結(jié)構(gòu)具有較大的有效毛細孔徑，其毛細作用力小且對流體回流阻力也較小；而燒結(jié)粉末與絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)由于均形成多孔構(gòu)造，因此具有更小的有效毛細孔徑，對液體能產(chǎn)生更大的毛細作用力，但隨著孔隙變小，對液體回流阻力也增加，這是因為有效毛細孔徑越小，流體所受到的摩擦阻力與黏滯力也越大。
圖1為現(xiàn)有熱管的軸向剖面示意圖，該熱管包括金屬殼體10及設(shè)于殼體10內(nèi)的毛細結(jié)構(gòu)20，該熱管一端形成蒸發(fā)段40，另一端形成冷凝段60，且根據(jù)應(yīng)用需要可在兩段中間布置絕熱段50，該蒸發(fā)段40用于接收外界熱源的熱量，并且把熱量傳遞給管內(nèi)的工作介質(zhì)(圖未示)，使其蒸發(fā)，絕熱段50主要是負責(zé)傳輸蒸汽，并擔(dān)負著與外界絕熱的作用，該冷凝段60的作用是使汽態(tài)的蒸汽冷凝，并把熱量通過管壁傳導(dǎo)至管外再以散熱系統(tǒng)導(dǎo)至大氣中。使用時，熱管的蒸發(fā)段40置于高溫?zé)嵩刺?，密閉金屬殼體10內(nèi)的工作液體受熱而蒸發(fā)成氣態(tài)，該蒸汽經(jīng)由殼體10內(nèi)蒸汽流道流向冷凝段60后放出熱量而冷凝成液態(tài)，該冷凝液體在金屬殼體10內(nèi)壁毛細結(jié)構(gòu)的吸附力下經(jīng)由絕熱段50快速返回蒸發(fā)段40并繼續(xù)下一次工作循環(huán)，如此將熱量從一端傳遞至另一端。
該熱管內(nèi)部從蒸發(fā)段40至冷凝段60均采用單一型式的毛細結(jié)構(gòu)，如單一溝槽式結(jié)構(gòu)、單一燒結(jié)粉末式結(jié)構(gòu)或單一絲網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，因此在熱管工作的每一局部所能承受的最大熱流密度幾乎是一致的，該結(jié)構(gòu)單一的毛細結(jié)構(gòu)無法同時兼顧較小的流體回流阻力與較大的毛細作用力，且亦不能同時在外界熱源與管內(nèi)工作液體之間提供有效的熱傳導(dǎo)路徑。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種熱傳效率高的熱管。
一種熱管，包括殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)以及封入殼體內(nèi)的工作液體，該熱管包括冷凝段、絕熱段和蒸發(fā)段，該絕熱段殼體內(nèi)壁在殼體至內(nèi)腔中心的方向依序設(shè)置一第一毛細結(jié)構(gòu)和一第二毛細結(jié)構(gòu)，而且所述第一毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑大于第二毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑。
所述熱管與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點上述熱管內(nèi)壁依序設(shè)置兩毛細孔徑大小不同的毛細結(jié)構(gòu)，既能有效降低流體的回流阻力保證蒸發(fā)段足夠的工作介質(zhì)，又為蒸發(fā)段提供大量的蒸汽成核點以加速工作介質(zhì)的沸騰效率，同時絕熱段的復(fù)合式毛細結(jié)構(gòu)還起到增加熱管的抗重力特性的作用，從而提升熱管的傳熱效率。
下面參照附圖，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)熱管的軸向剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明熱管的第一實施例的軸向剖面示意圖。
圖3是圖2所示熱管的絕熱段的橫截面示意圖。
圖4是本發(fā)明熱管的第二實施例的軸向剖面示意圖。
圖5是本發(fā)明熱管的第三實施例的軸向剖面示意圖。
具體實施方式圖2和圖3分別是本發(fā)明熱管的第一實施例的軸向剖面及其絕熱段500的截面示意圖。該熱管是以直型熱管來舉例，其主要包括殼體100、設(shè)置于殼體100內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)以及封入到殼體100內(nèi)的適量工作液體(未圖示)。該殼體100可由銅、鋁等導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成，其內(nèi)一般被抽成真空或接近真空，以利于工作液體的受熱蒸發(fā)。工作液體一般為水、酒精、氨水及其混合物等潛熱較高的液體。
該熱管按功能依次區(qū)分有蒸發(fā)段400、絕熱段500、冷凝段600三個部分。該冷凝段600部分的殼體100內(nèi)壁設(shè)置一溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200，該溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200的毛細孔徑大，回流阻力小，有利于工作液體回流到絕熱段500。該絕熱段500及蒸發(fā)段400部分的殼體100內(nèi)壁分別設(shè)置一溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200，其中，在該絕熱段500的溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200內(nèi)圈加設(shè)一層絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)220。該絕熱段500的溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200也具有毛細孔徑大、回流阻力小的特點，可迅速將工作液體從冷凝段600導(dǎo)入蒸發(fā)段400，而在溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200的內(nèi)圈加設(shè)的絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)220，則可以達到增加熱管的抗重力特性的目的。
圖4是本發(fā)明熱管的第二實施例的軸向剖面示意圖。較第一實施例而言，其主要差異在于其蒸發(fā)段400的部分的殼體100內(nèi)壁的溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200的溝槽內(nèi)填充粉末顆粒并進行燒結(jié)，從而在該層溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200的內(nèi)圈形成另一層燒結(jié)式毛細結(jié)構(gòu)210，在該溝槽內(nèi)填充粉體除可以增加毛細結(jié)構(gòu)的強度外，還可以形成細小的毛細孔徑，以增加其毛細力，確保在絕熱段500及冷凝段600冷卻的工作介質(zhì)被快速且有效地吸引至蒸發(fā)段400。
圖5是本發(fā)明熱管的第三實施例的軸向剖面示意圖。較第二實施例而言，其主要差異在于其蒸發(fā)段400的密封殼體100由表面至腔體中心，在其燒結(jié)式毛細結(jié)構(gòu)210的內(nèi)圈加設(shè)絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)220，同時其孔徑大小由金屬殼體100表面至腔體中心依序遞增。這樣既可以將沸騰氣泡再次分割以形成更多的微氣分子，也將在熱管制造過程中改善其蕊棒脫膜性的不良，以增加其量產(chǎn)性。
可以理解，在本發(fā)明實施例中，熱管絕熱段500還可以通過在其密封殼體100的內(nèi)壁設(shè)置的溝槽式毛細結(jié)構(gòu)200內(nèi)圈上，加設(shè)其它毛細孔徑較溝槽式毛細結(jié)構(gòu)小的蜂巢式毛細結(jié)構(gòu)，來達到增加絕熱段500的毛細作用力及其抗重力特性的目的。蒸發(fā)段400設(shè)置的毛細結(jié)構(gòu)可以與絕熱段500相同，或者設(shè)置毛細孔徑小于絕熱段500及冷凝段600的毛細結(jié)構(gòu)，如此則從冷凝段600、絕熱段500至蒸發(fā)段400所設(shè)毛細結(jié)構(gòu)的有效毛細孔徑依次逐漸減小，使回流液體回流更順暢。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)以及封入殼體內(nèi)的工作液體，該熱管包括冷凝段、絕熱段和蒸發(fā)段，其特征在于所述絕熱段殼體內(nèi)壁在殼體至內(nèi)腔中心的方向依序設(shè)置一第一毛細結(jié)構(gòu)和一第二毛細結(jié)構(gòu)，而且所述第一毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑大于第二毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述第一毛細結(jié)構(gòu)是溝槽式毛細結(jié)構(gòu)，所述第二毛細結(jié)構(gòu)是蜂巢式毛細結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征在于所述第一毛細結(jié)構(gòu)是溝槽式毛細結(jié)構(gòu)，所述第二毛細結(jié)構(gòu)是絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁在殼體至內(nèi)腔中心的方向依序設(shè)置溝槽式毛細結(jié)構(gòu)和絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)，該絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)與所述絕熱段的絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)連成一體。
5.如權(quán)利要求3所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁在殼體至內(nèi)腔中心的方向依序設(shè)置溝槽式毛細結(jié)構(gòu)、燒結(jié)粉末式毛細結(jié)構(gòu)以及絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)，該絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)與所述絕熱段的絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)連成一體。
6.如權(quán)利要求5所述的熱管，其特征在于所述溝槽式、燒結(jié)粉末式及絲網(wǎng)式毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑大小由殼體至內(nèi)腔中心的方向依序遞增。
7.如權(quán)利要求3所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁在殼體至內(nèi)腔中心的方向依序設(shè)置溝槽式毛細結(jié)構(gòu)和燒結(jié)粉末式毛細結(jié)構(gòu)。
8如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述絕熱段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑大于所述冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑，而小于或等于所述蒸發(fā)段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑。
9.如權(quán)利要求8所述的熱管，其特征在于所述冷凝段殼體內(nèi)壁設(shè)置的毛細結(jié)構(gòu)為溝槽式毛細結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種熱管，包括殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)以及封入殼體內(nèi)的工作液體，該熱管包括冷凝段、絕熱段和蒸發(fā)段，該絕熱段殼體內(nèi)壁在殼體至內(nèi)腔中心的方向依序設(shè)置一第一毛細結(jié)構(gòu)和一第二毛細結(jié)構(gòu)，而且所述第一毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑大于第二毛細結(jié)構(gòu)的毛細孔徑。該熱管內(nèi)壁依序設(shè)置兩毛細孔徑大小不同的毛細結(jié)構(gòu)，既能有效降低流體的回流阻力保證蒸發(fā)段足夠的工作介質(zhì)，又為蒸發(fā)段提供大量的蒸汽成核點以加速工作介質(zhì)的沸騰效率，同時絕熱段的復(fù)合式毛細結(jié)構(gòu)還起到增加熱管的抗重力特性的作用，從而提升熱管的傳熱效率。
文檔編號F28D15/04GK101055158SQ20061006032
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者侯春樹, 劉泰健, 何謙華, 孫至賢, 童兆年 申請人:富準精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準精密工業(yè)股份有限公司