[發明專利]低溫回路熱管

在審

• 申請號: 201810090373.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108286911A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 趙雅楠;梁驚濤;陳厚磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明涉及熱控設備，提供一種低溫回路熱管，包括蒸發器以及冷凝器，冷凝器的出液口通過液體管路與蒸發器的進液口連通，蒸發器的氣體出口通過氣體管路與冷凝器的進氣口連通，于液體管路內設置有第一毛細結構，于蒸發器內設置有吸液芯，第一毛細結構一端伸入冷凝器內，另一端與吸液芯連接，且于液體管路上罩設有絕熱過渡結構。本發明中液體管路內設置有第一毛細結構，可以借助第一毛細結構的毛細作用輸送液態工質，不需要借助重力輔助、額外功耗就能夠為蒸發器持續提供液態工質供給，且通過絕熱過渡結構可減小蒸發器軸向漏熱，避免蒸發器與液體管路接觸區域的液體發生燒干，阻斷液體工質流向吸液芯，保證低溫回路熱管可靠啟動、穩定運行。

技術領域

本發明涉及熱控設備，尤其涉及一種低溫回路熱管。

背景技術

低溫回路熱管是一種高效的低溫傳熱元件，主要用于航天器熱控、超導磁體冷卻以及光學器件冷卻等領域，能在冷源與被冷卻器件之間有效地實現遠距離傳熱、隔離振動和電磁干擾等。目前，傳統的回路熱管包括蒸發器、冷凝器、氣體管路和液體管路，它們組成一個封閉回路，向回路內充注的工質，在室溫下為液態或者氣液兩相狀態，該工質在回路內循環流動，通過氣液相變進行高效傳熱。與傳統回路熱管相比，由于低溫回路熱管工作于更低的溫度區域，所以有很多不同點：第一，低溫工質在室溫條件下為氣態，在低溫回路熱管運行以前，必須一個額外的降溫過程，經過漫長的時間，將大部分氣態工質冷卻為液態；第二，需要借助輔助手段、克服環境漏熱影響，將冷凝器中產生的液態工質輸送到蒸發器中；第三，低溫工質熱物性較差，如表面張力、汽化潛熱較低，在蒸發器與液體管路連接位置附近更容易受熱發生燒干，造成低溫回路熱管啟動失敗或運行失效；第四，為了使低溫回路熱管既能夠在低溫運行時具有足夠液體，又要使回路內的壓力在室溫條件下達到安全要求，因此需要設置一個體積較大的氣庫。這些不同之處，給低溫回路熱管的設計、啟動和運行帶來了更大的難度和挑戰。

如何使低溫回路熱管從室溫順利冷卻到低溫下的工作溫區，并且可靠地啟動運行，是一個非常關鍵的技術難題?，F在主要有以下技術手段：第一，依靠重力輔助，在地面應用時，使低溫回路熱管的蒸發器位置低于冷凝器，冷凝器中形成的液體在重力輔助作用下流向蒸發器，將沿程管路和蒸發器冷卻至工作溫度，然后向蒸發器施加熱負荷，啟動低溫回路熱管；第二，設置次蒸發器，將次蒸發器串聯在冷凝管路中間，以便于冷凝器中的液體盡快進入次蒸發器，加熱次蒸發器，驅動冷凝液體逐漸向遠端的主蒸發器流動，待主蒸發器被充分冷卻以后，停止加熱次蒸發器，然后再向主蒸發器施加熱負荷開始啟動過程；第三，設置二次回路，在原有回路基礎上，增加一個循環回路，將次蒸發器、冷凝器和主蒸發器相連接，次蒸發器靠近冷凝器，待次蒸發器充分冷卻以后進行加熱，驅動液體工質沿著二次回路流向主蒸發器，當主蒸發器被冷卻到工作溫度以后，施加熱負荷開始啟動過程。

以上幾種技術手段存在一些問題和不足：依靠重力輔助啟動和運行的低溫回路熱管的應用環境嚴重受限，在水平狀態或者抗重力狀態無法工作；設置次蒸發器時，需要施加額外的加熱能耗，而且這種低溫回路熱管降溫過程緩慢；設置二次回路時，同樣需要施加額外的加熱能耗，同時導致低溫回路熱管的管路增多、結構復雜化。

發明內容

本發明針對上述問題和不足，提出了一種低溫回路熱管，不需要重力輔助和額外能耗，就能夠順利完成降溫過程、可靠啟動、穩定運行。

本發明是這樣實現的：

本發明提供一種低溫回路熱管，包括蒸發器以及冷凝器，所述冷凝器的出液口通過液體管路與所述蒸發器的進液口連通，所述蒸發器的氣體出口通過氣體管路與所述冷凝器的進氣口連通，所述冷凝器、所述液體管路、所述蒸發器以及所述氣體管路依次連通形成回路，于所述液體管路內設置有第一毛細結構，于所述蒸發器內設置有吸液芯，所述第一毛細結構一端伸入所述冷凝器內，另一端與所述吸液芯連接，且于所述液體管路上罩設有絕熱過渡結構，所述絕熱過渡結構一端與所述液體管路連接，另一端延伸至所述蒸發器，且所述絕熱過渡結構的內壁與所述液體管路的外表面之間具有間隙。