[實用新型]脈動熱管及熱交換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721176472.8
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN207124843U
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 郭良安;張洪敦;馬鴻斌;潘新祥
• 申請（專利權）人: 郭良安
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 劉鋒

技術領域

本實用新型涉及電子元件的散熱技術領域，尤其是涉及一種脈動熱管及熱交換器。

背景技術

隨著電子技術的發(fā)展，電子元件的高頻、高速化和集成電路的密集化和小型化，這些因素都使電子元件的單位容積發(fā)熱量迅速提高，使得電子元件的散熱方式需要具備以下特點，即緊湊性，可靠性，靈活性和高效性。熱管是電子元件較為有效的導熱元件，熱管的優(yōu)點就在于能夠在較低的溫差下傳遞大量的熱量，且其工作過程是連續(xù)的，無需外加動力，但傳統(tǒng)熱管的一系列工作條件要求限制了其發(fā)展和應用，電子元件的冷卻技術也越來越成為制約電子工業(yè)發(fā)展的關鍵。

脈動熱管很好地解決了傳統(tǒng)熱管的限制條件，脈動熱管作為熱管家族的新成員，又稱振蕩熱管、振蕩流熱管、自激勵振蕩流熱管等，是20世紀90年代初由日本科學家Akachi提出的一種新型高效、可用于微小空間、高熱流密度條件下的傳熱元件，由于脈動熱管具有體積小、傳熱性能強、可靠性高、內部不需要毛細結構、制造簡單、成本較低并且可以制作成各種形狀等優(yōu)點，相對傳統(tǒng)熱管和其他的散熱器件有著很大的傳熱優(yōu)勢，得到了科學家和電子領域的廣泛關注。

脈動熱管的基本工作原理是：將脈動熱管回路抽真空后充注部分工作流體(如水、乙醇、丙酮、氟利昂等)，使熱管內部存在一定的真空，保證在較低溫度下工作流體即能汽化產(chǎn)生汽塞。由于脈動熱管的流道截面非常小，故管內工作流體在表面張力的作用下將呈現(xiàn)長短不一并呈隨機分布的汽塞和液塞間隔布置狀態(tài)。脈動熱管運行時，蒸發(fā)段工作流體吸收足夠熱量后產(chǎn)生氣泡并迅速膨脹和升壓，推動工作流體流向低溫冷凝段，而在冷凝段，氣泡放熱后冷卻收縮，壓力下降，這樣在流道內形成壓力差，再加上與相鄰管之間的壓力不平衡，使得工作流體在蒸發(fā)段和冷凝段之間隨機振蕩流動，從而實現(xiàn)借助脈動流動和相變傳熱進行高效的熱量傳遞。在整個熱量傳遞過程中，不需要消耗額外的機械功或電功，完全是利用熱作為動力實現(xiàn)回路的脈動流動。

根據(jù)脈動熱管的工作原理可知，脈動熱管將工作流體在蒸發(fā)段吸收的熱能轉化為維持汽塞和液塞運動的動能，隨著蒸發(fā)段加熱功率的增加，熱管內部的振蕩會更加劇烈，對流傳熱會顯著提高，熱管的熱傳輸能力隨即急劇提高，但是，脈動熱管存在著傳熱極限，當加熱功率達到一定程度時，熱管的熱阻急劇升高，蒸發(fā)段容易出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，對脈動熱管的傳熱性能和使用壽命造成了不良的影響。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種脈動熱管及熱交換器，以解決現(xiàn)有技術中存在的脈動熱管的蒸發(fā)段容易出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，對脈動熱管的傳熱性能和使用壽命造成了不良的影響的技術問題。

本實用新型提供的脈動熱管包括密封的蛇形流道以及分別設于所述蛇形流道的兩個彎頭部的蒸發(fā)段和冷凝段；

所述蛇形流道的內部真空，并填充有工作流體，所述工作流體能夠在所述蛇形流道內形成脈動流動；

所述蒸發(fā)段上設有至少一個第一儲液結構，所述第一儲液結構的截面尺寸大于相鄰的所述蛇形流道的截面尺寸。

進一步的，所述第一儲液結構的截面尺寸沿所述工作流體的流動方向相同；

或者，所述第一儲液結構的截面尺寸由所述第一儲液結構的中部分別向所述第一儲液結構的兩端逐漸減小。

進一步的，所述第一儲液結構沿所述蒸發(fā)段至所述冷凝段的縱向方向均勻設置有多個。

進一步的，所述第一儲液結構沿所述蒸發(fā)段的彎頭部的橫向方向平行且間隔設置有多個；

或者，所述第一儲液結構沿所述蒸發(fā)段的彎頭部的橫向方向平行且相鄰設置有多個。

進一步的，所述第一儲液結構設有多個，并且相鄰的兩個所述第一儲液結構的截面尺寸相同或者不同。

進一步的，所述冷凝段上設有至少一個第二儲液結構，所述第二儲液結構的截面尺寸大于相鄰的所述蛇形流道的截面尺寸。

進一步的，所述蛇形流道上還設有絕熱段，所述絕熱段設于所述蒸發(fā)段和所述冷凝段之間，并且，所述絕熱段分別與所述蒸發(fā)段和所述冷凝段連通。

進一步的，所述絕熱段上設有至少一個第三儲液結構，所述第三儲液結構的截面尺寸大于相鄰的所述蛇形流道的截面尺寸。

進一步的，所述脈動熱管為板式脈動熱管。

本實用新型提供的熱交換器，包括如上述技術方案中任一項所述的脈動熱管。