[發(fā)明專利]一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件及其制造方法

在審

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• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108801019A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯勇;孫亞隆;萬珍平;袁偉;陸龍生;李宗濤;丁鑫銳;李靜蓉;湯鎧瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28F11/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發(fā)明涉及一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件，包括抽真空的管體，管體內(nèi)為一密封內(nèi)腔，密封內(nèi)腔灌注液體工質(zhì)，管體的中部內(nèi)側(cè)設(shè)有多層吸液芯結(jié)構(gòu)，管體的兩端內(nèi)側(cè)設(shè)有單層吸液芯結(jié)構(gòu)。還涉及一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件的制造方法。本發(fā)明具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)，其毛細性能和散熱性能是多層吸液芯結(jié)構(gòu)的疊加，相較于傳統(tǒng)單層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件，其傳熱性能得到了極大的提升，能夠滿足高熱流密度散熱場合的需求，屬于相變傳熱領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相變傳熱領(lǐng)域，具體涉及一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件及其制造方法。

背景技術(shù)

相變傳熱元件具有極高的熱導(dǎo)率和良好的均熱特性，自問世以來就得到了廣泛的應(yīng)用。由于傳統(tǒng)加工方法制作的吸液芯結(jié)構(gòu)難以滿足當(dāng)前高熱流密度散熱場合的需求，特種加工方法被逐漸應(yīng)用于高性能吸液芯結(jié)構(gòu)的加工，高性能熱管得到了研究和生產(chǎn)，但是特種加工方法昂貴的設(shè)備成本、生產(chǎn)效率低等不足限制了高性能相變傳熱元件的大規(guī)模應(yīng)用。

針對現(xiàn)階段電子設(shè)備高散熱需求和相變傳熱元件較低散熱能力之間的矛盾，提出一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的熱管，該熱管具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)，其毛細性能和傳熱性能得到了極大提高；同時，其生產(chǎn)制作方法簡單，成本低廉，能夠適用于大批量工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種能夠滿足高熱流密度散熱場合的需求的具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件及其制造方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件，包括抽真空的管體，管體內(nèi)為一密封內(nèi)腔，密封內(nèi)腔灌注液體工質(zhì)，管體的中部內(nèi)側(cè)設(shè)有多層吸液芯結(jié)構(gòu)，管體的兩端內(nèi)側(cè)設(shè)有單層吸液芯結(jié)構(gòu)。

作為一種優(yōu)選，一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件，包括多層金屬層，金屬層的內(nèi)側(cè)設(shè)有吸液芯結(jié)構(gòu)；管體的兩端為一層金屬層，管體的中部從外往內(nèi)依次堆疊多層金屬層。

作為一種優(yōu)選，金屬層為鋁層或銅層。

作為一種優(yōu)選，吸液芯結(jié)構(gòu)為微溝槽結(jié)構(gòu)、纖維燒結(jié)結(jié)構(gòu)、粉末燒結(jié)多孔結(jié)構(gòu)、泡沫金屬結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)燒結(jié)結(jié)構(gòu)中的一種或幾種。

作為一種優(yōu)選，管體中部的吸液芯結(jié)構(gòu)的總層數(shù)為2-5層；單層吸液芯結(jié)構(gòu)的軸向長度為5～10mm。

作為一種優(yōu)選，液體工質(zhì)為去離子水或丙酮。

一種具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件的制造方法，包括如下步驟：在“T”形金屬片的表面加工吸液芯結(jié)構(gòu)；“T”形金屬片由小端向大端開始卷曲，最終“T”形金屬片經(jīng)過卷曲、燒結(jié)、焊接形成管體結(jié)構(gòu)，“T”形金屬片的大端兩端形成管體兩端；對管體灌注液體工質(zhì)后抽真空密封。

作為一種優(yōu)選，燒結(jié)步驟使用的插入管體的芯棒為不銹鋼棒、陶瓷棒或石墨棒，芯棒的直徑為管體的內(nèi)徑。

作為一種優(yōu)選，焊接工藝為回流焊、惰性氣體保護焊或激光焊接。

作為一種優(yōu)選，抽真空密封處理后，真空度低于50Pa；液體工質(zhì)的灌注量是多層吸液芯結(jié)構(gòu)容積的10％～80％。

總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)，其毛細性能和散熱性能是多層吸液芯結(jié)構(gòu)的疊加，相較于傳統(tǒng)單層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件，其傳熱性能得到了極大的提升，能夠滿足高熱流密度散熱場合的需求。

2.具有多層吸液芯結(jié)構(gòu)的相變傳熱元件通過卷曲、燒結(jié)和焊接等工藝由“T”形金屬片制作，其吸液芯結(jié)構(gòu)可以采用傳統(tǒng)加工手段制作，制作工藝簡單；通過燒結(jié)工藝減小吸液芯結(jié)構(gòu)層與層之間的熱阻，焊接工藝形成密閉內(nèi)腔，保證熱管的密封性。與采用特種加工手段制作的高效熱管相比，其加工效率高，成本低廉，能夠滿足大批量生產(chǎn)及應(yīng)用的需求。