[發明專利]一種抗重力環路熱管及其制造方法

無效

• 申請號: 201310263582.8
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103322843A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 李炳林;李輝;湯勇;周蕤;陸龍生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及傳熱設備技術，具體涉及一種抗重力環路熱管及其制造方法。

背景技術

熱控制一直以來都是電子儀器組件設計的關鍵考慮因素，因為電子儀器都在一定的溫度范圍內才能更好的工作運行。然而隨著工業設計密集化、小型化的推進，功能裝置最小、功能更強以及處理器更快的潮流趨勢導致系統單位面積的散熱量恒定增加，特別是具有越來越密的高熱流部件的多芯片模塊得誕生。這就意味著從內熱源到外部散熱器的各種熱阻必須降低，對傳熱與散熱技術提出了新的要求。

傳統的環路熱管散熱器就其優異的傳熱散熱能力在無重力或重力輔助條件下表現出了良好的應用效果。在相當長的一段時間內，它滿足了當代工業的大部分傳熱散熱要求。然而，對于傳統的環路熱管散熱器來說，溫度的分布是根據熱源位置而變化的，當距熱源的距離增加時，因此傳統的環路熱管散熱器由于環路熱管的傳熱效率差，從而導致散熱效率低。同時隨著距離的增加，傳統環路熱管的傳熱性能也受到了極大的限制，工作介質回流速度不穩定，溫度波動性大，控溫難以保證在規定的工作范圍內。特別是抗重力條件下，傳熱能力大大降低，甚至會出現低功率失效。在抗重力條件下，由于重力的影響使得環路熱管的工作介質回流的負擔大大增加，導致工作介質回流不穩定。工作介質的不穩定環流速度將導致熱源溫度的波動，特別是散熱器與熱源距離很遠或熱源溫度不在環路熱管設計的目標負荷下工作時，將必然導致熱源溫度的劇烈震蕩。

發明內容

本發明為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種抗重力環路熱管。該抗重力環路熱管在抗重力條件下具有高效的傳熱性能，工作介質回流速度快、穩定。同時還提供了一種抗重力環路熱管的制造方法。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：本抗重力環路熱管，具有依次首尾連接形成環路的蒸發段、絕熱段、冷凝段和輸液段，所述輸液段包括至少1根毛細管，所述毛細管的兩端分別與蒸發段和冷凝段連接；所述毛細管的內徑均小于蒸發段和冷凝段的管體的內徑；所述蒸發段內設有吸液芯流道。

作為一種優選，所述毛細管的數量為1至6根。

作為一種優選，所述毛細管的內孔孔徑大小為0.5mm～1.5mm。

所述吸液芯流道設有圓筒部和圓柱部，所述圓柱部位于蒸發段的進液端，且與輸液段連通；所述圓筒部與蒸發段的管體同心設置，且與絕熱段連通。

所述圓筒部的厚度為0.5mm～1.5mm。

所述的一種抗重力環路熱管的制造方法，包括以下步驟：

（1）、選取1根第一紫銅管制作絕熱段和冷凝段；

（2）、選取1至6根第二紫銅管作為毛細管制作輸液段，所述第二紫銅管被彎曲一定形狀，所述第二紫銅管被彎曲成依次連接的進液部、輸液部和出液部，所述輸液部呈L型；所述1至6根第二紫銅管平行排列；

（3）、選取1根第三紫銅管制作蒸發段，自第三紫銅管的出氣端插入芯棒，且令芯棒位于第三紫銅管中心，即芯棒與第三紫銅管同心；然后向第三紫銅管內填充金屬粉末；當填充完金屬粉末后，再對第三紫銅管和金屬粉末一起加熱，令金屬粉末與第三紫銅管燒結為一體；

（4）、所述步驟（1）中冷凝段的第一紫銅管與步驟（2）中的進液部密封連接，所述步驟（3）中燒結第三紫銅管和金屬粉末的進液端與步驟（2）中的出液部密封連接，所述蒸發段的出氣端和絕熱段的進氣端密封連接，從而制得抗重力環路熱管的基體；

（5）、對所述基體進行抽真空處理，然后再向基體內灌注工作介質，從而制得抗重力環路熱管。

所述第二紫銅管的數量為3根。

步驟（3）中，所述金屬粉末的填充率為100%。

步驟（3）中，所述第三紫銅管和金屬粉末在氫氣或惰性氣體的氣氛下以850℃～950℃的溫度進行加熱，且加熱時間為30～90分鐘。

所述芯棒的為石墨棒或不銹鋼棒。

本抗重力環路熱管的工作原理：所述蒸發段的液態工作介質因受熱轉變成為氣態工作介質；氣態工作介質從處于高氣壓狀態的蒸發段流進絕熱段，再從絕熱段進入冷凝段進行冷卻；氣態工作介質在冷凝段受到冷卻作用后重新恢復成液態工作介質，此液態工作介質進入輸液段中的毛細管中；蒸發段中由于液態工作介質轉變成氣態工作介質，則吸液芯流道因液體減少而吸液芯流道中的毛細力增大，故毛細管內的液態工作介質受到毛細力的作用而進入吸液芯流道中，如此反復，工作介質在環形熱管中的蒸發段、絕熱段、冷凝段和輸液段循環流動。