[發(fā)明專利]一種集成單向閥的脈動熱管及其運行方法

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• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108225073A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 馮晨;萬珍平;陸龍生;莫海軍;湯勇
• 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(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發(fā)明公開了一種集成單向閥的脈動熱管及其運行方法，該脈動熱管的本體由毛細管彎曲或盤繞而成，其兩端互通并形成閉環(huán)回路，閉環(huán)回路內(nèi)儲藏有可循環(huán)流動的傳熱工質；在閉環(huán)回路中串聯(lián)有單向閥，使傳熱工質在閉環(huán)回路內(nèi)單向循環(huán)流動。脈動熱管的閉環(huán)回路內(nèi)串聯(lián)有單向閥，由于內(nèi)部壓力的不對稱，所以在啟動過程中只需要較低的過熱度便能夠促使傳熱工質運動。其次，在單向閥的作用下，閉環(huán)回路內(nèi)氣態(tài)工質和液態(tài)工質相間隔的傳熱工質在運行過程具有明確的方向性，有效地限制了傳熱工質的往復振蕩運動，有效地提升了脈動熱管的啟動性能和傳熱性能。

技術領域

本發(fā)明涉及脈動熱管，尤其涉及一種集成單向閥的脈動熱管及其運行方法。

背景技術

隨著電子制造技術的發(fā)展，電子元件的集成度越來越高。由于功率的穩(wěn)步增加和半導體芯片體積的持續(xù)減小，迫切需要小型高效的熱傳輸設備來解決高熱流密度芯片的散熱問題。脈動熱管具有傳熱效率高、體積小等優(yōu)點，被認為是應對挑戰(zhàn)最有效的方法之一。脈動熱管通常是由一束彎曲成蛇形狀的毛細管組成。隨著高熱流密度芯片冷卻要求的提高，性能更強大的脈動熱管受到越來越多的關注。然而，盡管對脈動熱管的工作機理和熱傳輸特性進行了許多理論和實驗研究，但是由于脈動熱管內(nèi)部傳熱工質的隨機分布和壓力的連續(xù)變化，其內(nèi)部工作條件非常不穩(wěn)定。因此，在脈動熱管的運行過程中不可避免地會出現(xiàn)震蕩、停頓和反轉現(xiàn)象，使閉環(huán)脈動熱管的性能下降。因此，促進脈動熱管內(nèi)傳熱工質的單向循環(huán)流動具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、傳熱效率高的集成單向閥的脈動熱管及其運行方法。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種集成單向閥的脈動熱管，該脈動熱管的本體由毛細管彎曲或盤繞而成，其兩端互通并形成閉環(huán)回路，閉環(huán)回路內(nèi)儲藏有可循環(huán)流動的傳熱工質2；在閉環(huán)回路中串聯(lián)有單向閥1，使傳熱工質2在閉環(huán)回路內(nèi)單向循環(huán)流動。

所述單向閥1包括閥殼1-1，在閥殼1-1內(nèi)的進口端設有一閥板1-2，在閥板1-2與閥殼1-1的出口端之間設有一用于給閥板1-2提供推力的螺旋彈簧1-3。

所述閥板1-2的中部設有一圓錐形閥芯1-4；圓錐形閥芯1-4的頂點正對進口端的中部。

所述傳熱工質2包括氣態(tài)工質和液態(tài)工質。

所述單向閥1串聯(lián)在脈動熱管的蒸發(fā)段、絕熱段或者冷凝段。

當傳熱工質正向流動時，單向閥內(nèi)的螺旋彈簧1-3被壓縮，閥板1-2不堵塞進口端的流道，單向閥處于開啟狀態(tài)，當傳熱工質反向流動時，單向閥內(nèi)的螺旋彈簧1-3被拉伸，閥板1-2堵塞進口端的流道，單向閥處于關閉狀態(tài)，進而實現(xiàn)傳熱工質在脈動熱管內(nèi)的單向循環(huán)流動。

脈動熱管的閉環(huán)回路內(nèi)部壓力的不對稱，所以在啟動過程中只需要較低的過熱度便能夠促使傳熱工質運動。在單向閥的作用下，閉環(huán)回路內(nèi)氣態(tài)工質和液態(tài)工質相間隔的傳熱工質在運行過程具有明確的方向性，有效地限制了傳熱工質的往復振蕩運動。有效地提升了脈動熱管的啟動性能和傳熱性能。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：

本發(fā)明將單向閥串聯(lián)在脈動熱管的閉環(huán)回路中，使其運行過程中內(nèi)部的傳熱工質能夠實現(xiàn)單向循環(huán)流動。有效地限制了傳熱工質在閉環(huán)回路中的往復振蕩運動，有效地提升脈動熱管的啟動性能和傳熱性能。

本發(fā)明結構簡單，運行可靠，有效地提升了脈動熱管的啟動性能和傳熱性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明集成單向閥的脈動熱管結構示意圖。

圖2是傳熱工質正向流動時單向閥的工作原理圖。

圖3是傳熱工質反向流動時單向閥的工作原理圖。

具體實施方式