[發明專利]一種高效重力熱管及其制備方法

有效

• 申請號: 201110280286.X
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102445097A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 徐宏;李斌彬;張莉;侯峰;王元華;劉京雷
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28F13/18;F28F21/08;B22F7/08;C23C18/36
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 朱小晶

【技術領域】

本發明涉及重力管技術領域，具體地說，是一種高效重力熱管及其制備方法。

【背景技術】

熱管是一種新型、高效的傳熱元件，它采用兩側相變的傳熱原理，它可將大量熱量通過其很小的截面積遠距離地傳輸而無需外加動力。因其具有許多優良特性，如很高的導熱性、優良的等溫性、恒溫特性等，熱管被廣泛應用于化工及石油化工行業、冶金行業、電子電器工程中。在熱傳遞溫差不大的場合，熱管的內熱阻將成為制約熱管傳熱能力的關鍵因素，因此熱管的內部換熱強化仍是國內外研究者感興趣的課題之一。

多孔表面對水、氟利昂、苯、乙醇等多種工質的沸騰換熱均有顯著的強化作用。因此，具有多孔表面的高通量換熱管以其優異的沸騰換熱性能用于各種具有相變的換熱過程，在石油、化工、冶金等領域具有廣泛的應用前景。根據多孔表面強化傳熱機理，大量具有適當尺寸的連通孔隙是保證高效傳熱強化的決定性因素。因此，噴涂法、機械加工法、燒結法等應用于多孔表面的制備研究。

非晶態的化學鍍層具有表面能低、與基體的結合力好、耐腐蝕性能好、成本低廉、工藝簡單等優點，且在促進珠狀凝結方面具有較大的應用潛力。

在強化相變傳熱方面，能夠實現應用的大多只是單側強化，單側的強化效果十分明顯，但是由于整體的傳熱效果受兩側的雙重影響，一側系數的提高，往往使另一側的傳熱熱阻成為影響整體傳熱效果的主要因素，因此開發出同時具有強化沸騰與強化冷凝的熱管已迫在眉睫。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高效重力熱管及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種高效重力熱管，其包含蒸發段，絕熱段以及冷凝段三部分，絕熱段位于蒸發段以及冷凝段之間；

一種高效重力熱管，在熱管蒸發段內表面燒結一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進行化學鍍層。

所述的熱管基體為光滑管，其材料為紫銅。

所述的熱管蒸發段內表面燒結一層金屬粉末多孔表面是將金屬粉末與粘結劑的混合料漿涂敷于熱管蒸發段內壁，然后在700～1100℃下燒結而成。

所述的粘結劑和金屬粉末的重量比為1∶4～1∶9，所述的粘結劑包括聚乙烯、聚苯乙烯、異丁烯、煤油、二甲苯等，所述的金屬粉末為銅粉。

所述的熱管冷凝段鍍層是以熱管冷凝段為基體，采用化學鍍的方法在基體表面形成非晶態的納米涂層，化學鍍是在無直流電源的條件下，用化學還原的方法使鎳離子還原成金屬鎳并沉積在催化金屬表面上。

化學鍍中的鍍液采用去離子水配制，藥品為分析純。其基本的配方及工藝參數為：硫酸鎳20～30g/L；次亞磷酸鈉30～35％/l；醋酸鈉15～20g/L；檸檬酸20～30g/L；乳酸5ml/L；碘化鉀10～30mg/L；十二烷基苯磺酸鈉2～8mg/L；鍍液調整pH值至4.0～5.0；鍍液溫度(90±1)℃。化學鍍前對試樣進行除油、水洗、活化、水洗，前處理后的試樣在鍍浴內施鍍2～3h。

所述的高效重力熱管的制備過程如下：1)在熱管蒸發段內表面燒結一層金屬粉末多孔層和在其冷凝段進行化學鍍層；2)熱管的組裝焊接和充液，熱管的充液就是先啟動機械真空泵和擴散泵對熱管抽真空，待熱管真空度達到額定要求后(一般要1.33×10^-3Pa)，然后將預先除氣的工作液體灌入熱管中，充液率一般為20％到40％；3)熱管真空封口，該過程要求在高真空狀態下切斷充液管并永久的封死管口。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

采用本發明的制備工藝方法所制造的熱管可同時強化沸騰傳熱與冷凝傳熱，這是因為在熱管的蒸發段表面形成薄薄的一層多孔性金屬，這等于人為增加了許多理想的汽化核心，使液體的沸騰現象得以連續地進行，從而達到強化沸騰傳熱的目的，而另一方面由于熱管冷凝段的化學鍍層表面改性可以得到較低的表面自由能值，同時，該鍍層為熱導率良好的金屬基鍍層，因此可以強化冷凝傳熱。

【附圖說明】

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的制備工藝流程圖；

附圖中的標號分別為：1、蒸發段，2、工作介質，3、絕熱段，4、密封腔室，5、冷凝段，6、端蓋。

【具體實施方式】

以下提供本發明一種高效重力熱管及其制備方法的具體實施方式。

實施例1

請參見附圖1和2，一種高效重力熱管，其包含蒸發段1，絕熱段3以及冷凝段5三部分，絕熱段3位于蒸發段1以及冷凝段5之間。