[發明專利]一種雙毛細芯蒸發器

在審

• 申請號: 201510824117.6
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105371676A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 劉志春;趙靖;劉偉;楊金國;何松
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 趙偉

技術領域

本發明屬于毛細相變回路技術領域，更具體地，涉及一種雙毛細芯蒸 發器。

背景技術

環路熱管(LoopHeatPipe，LHP)是一種利用工質相變傳熱、毛細力 提供動力的高效被動傳熱裝置。具有無運動部件、傳熱能力強、安全可靠 性高、等溫性好、布置靈活、傳輸距離長的優點，適用于散熱要求苛刻的 空間站和航天器以及地面其他高熱流密度電子器件的散熱。LHP系統包含 蒸發器、冷凝器、蒸汽管路和液體管路四個部分，其工作原理為：器件的發 熱面與蒸發器的加熱面貼合，熱量通過蒸發器壁面導入毛細芯，毛細芯內 的液體工質吸熱汽化，產生的蒸汽在集汽腔匯集，然后通過蒸汽管路流入 冷凝器，過熱蒸汽在冷凝器內先后向冷源散失掉顯熱和潛熱后，凝結成液 體，在蒸發器內毛細芯產生的毛細抽力作用下，冷凝液回流到補償腔，完 成工質循環傳熱的過程。

目前研究較多的平板型LHP系統的蒸發器多使用導熱系數較大的金屬 材料，而且平板型蒸發器的結構較薄，這使得“側壁導熱”和“背向導熱”現象 嚴重，向補償腔的傳熱大，使補償腔的溫度升高。補償腔內溫度的升高可 能使補償腔內液體工質發生相變，補償腔內呈現汽液共存態，壓力升高， 系統運行的阻力增加，從而使得系統的運行溫度升高；汽液共存的補償腔 很不穩定，隨時可能發生汽泡的生成與湮滅，這也使得系統運行不穩定， 此外補償腔內的汽泡可能會堵塞回流液管路，使補償器向毛細芯供液困難， 系統發生燒干現象。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種雙毛細芯蒸 發器，其目的在于減小側壁導熱對補償腔的影響，降低系統的運行溫度， 提高系統運行的穩定性。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種雙毛細芯蒸發 器，包括上端蓋、下端蓋、上毛細芯、下毛細芯和二次芯；

其中，上端蓋與下端蓋固定連接，內部形成一個空腔；上毛細芯與下 毛細芯設置在該空腔內，并用二次芯隔開；上毛細芯、下毛細芯和二次芯 密封形成兩個補償腔；二次芯用于為上毛細芯供液，并用于防止高負荷下 補償腔形成的氣體堵塞回流管路，避免系統燒干；

下端蓋的側壁上開有回流液入口，回流管路通過該入口伸入二次芯孔； 上端蓋的側壁與下端蓋的側壁之間的空間形成用于收集蒸汽的集汽腔；

上毛細芯上開有多個縱向槽道，作為上蒸汽槽道；下毛細芯上開有多 個縱向槽道，作為下蒸汽槽道；上蒸汽槽道與上端蓋的下底面緊密接觸， 下蒸汽槽道與下端蓋的上底面緊密接觸；上毛細芯和下毛細芯中的工質從 熱源導熱后形成的蒸汽可分別從上蒸汽槽道和下蒸汽槽道流出，在集汽腔 匯集；上端蓋的側壁上設有與集汽腔對應的蒸汽出口；集汽腔通過該蒸汽 出口與外部的冷卻裝置連接。

優選的，上端蓋與下端蓋均為圓形結構，上端蓋的空腔內徑大于下端 蓋的空腔外徑；上端蓋與下端蓋固定連接后，兩者側壁之間的環形空間構 成集汽腔；其中下端蓋的下平面為蒸發器的加熱面，加載熱負荷，上端蓋 的上平面即為蒸發器的背面，也可以承載熱負荷。

優選的，下端蓋側壁上與上蒸汽槽道和下蒸汽槽道對應的位置有開孔， 開孔的方向與上、下蒸汽槽道垂直；上、下蒸汽槽道中的蒸汽通過開孔流 入集汽腔；該開孔的厚度和蒸汽槽道的厚度一致，使得所有蒸汽槽道中的 蒸汽均能流入集汽腔。

優選的，下端蓋的側壁具有方形凸臺，凸臺上開有圓孔，該圓孔作為 回流液入口；回流管路通過該圓孔伸入二次芯孔，回流液通過回流管路流 回補償腔以補償上下毛細芯內的工質。

優選的，上、下蒸汽槽道的橫截面為矩形、V型、上梯形、下梯形或 半圓形。

優選的，上、下毛細芯為開有槽道的圓形平板，二次芯為對稱開孔的 圓形平板。

優選的，上、下毛細芯由金屬粉末材料燒結而成。

優選的，二次芯采用導熱系數低于20W/(m﹒K)的不銹鋼金屬絲網壓制 而成。

優選的，上述雙毛細芯蒸發器可應用于平板型LHP系統。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，本發 明提供的帶二次芯的雙毛細芯蒸發器應用于平板型LHP時，具有以下顯著 優點：