[發明專利]可雙面加熱的蒸發器及基于該蒸發器的平板環路熱管

在審

• 申請號: 201811434856.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109990631A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張紅星;李國廣;陳陽;滿廣龍;彭方漢;付偉純
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;H05K7/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

本發明涉及航天器及地面其它電子設備散熱技術領域，具體涉及一種高效傳熱元件。一種可雙面加熱的蒸發器及基于該蒸發器的平板環路熱管，所述蒸發器包括：蒸發器殼體、毛細芯；毛細芯包括：蒸發芯以及夾在蒸發芯中間位置的傳輸芯；蒸發芯的上下端面設有蒸氣槽道；毛細芯設置在蒸發器殼體內部；其中，蒸氣槽道與蒸發器殼體的上、下內壁面貼合，傳輸芯的一端突出于蒸發芯，且并位于儲液器內。本發明解決了常規平板環路熱管只可單面加熱的技術問題，毛細芯采用上下兩側蒸發芯、中間傳輸芯的三明治結構，實現兩側提供大毛細力蒸發界面、內部實現低流阻液體傳輸的功能。

技術領域

本發明涉及航天器及地面其它電子設備散熱技術領域，具體涉及一種高效傳熱元件。

背景技術

環路熱管是一種高效兩相傳熱設備，其具有高傳熱性能、遠距離傳輸熱量、優良的控溫特性和管路的可任意彎曲、安裝方便等特點，由于具有眾多其它傳熱設備無可比擬的優點，環路熱管在航空、航天以及地面電子設備散熱等眾多領域中具有十分廣闊應用前景。

如圖1所示，環路熱管主要包括蒸發器、冷凝器、儲液器、蒸氣管線和液體管線。整個循環過程如下：液體在蒸發器中的毛細芯外表面蒸發，吸收蒸發器外的熱量，產生的蒸氣從蒸氣管線流向冷凝器，在冷凝器中釋放熱量給熱沉冷凝成液體，最后經過液體管路流入儲液器，儲液器內的液體工質維持對蒸發器內毛細芯的供給。

毛細芯是環路熱管蒸發器的核心部件，其主要作用如下：多孔結構毛細芯與熱源接觸的表面作為蒸發面，蒸發面的毛細小孔形成彎月面，提供驅動工質循環的毛細驅動力，而液體循環流入儲液器后，通過毛細芯傳輸至蒸發器。

平板結構的環路熱管因為其所需安裝空間小，蒸發器與熱源平面便于安裝，是近年來的研究熱點和重點應用方向。而矩形平板環路熱管由于儲液器在蒸發器一側，厚度上可以做到更薄，具有更好的發展優勢。

對于常規的平板環路熱管，只在蒸發器一側有蒸氣槽道，在該側加熱可以正常工作，在無蒸氣槽道的對側加熱則會引起以下問題：

(1)對于單一毛細芯結構的平板環路熱管，在蒸發器一側帶有蒸氣槽道，可以在該側加熱。在無蒸氣槽道的對側加熱時，由于毛細芯本身傳熱熱阻的存在，會形成較大的蒸發器過熱度。

(2)對于如圖2所示的復合毛細芯結構的平板蒸發器，毛細芯的蒸發芯一側有蒸氣槽道，另一側為傳輸芯。當在蒸發器的蒸氣槽道側加熱時，環路熱管可以有效工作；當在蒸發器的無蒸氣槽道側(傳輸芯側)加熱時，傳輸芯被加熱，容易發生核態沸騰，產生蒸氣將導致儲液器向蒸發芯的供液中斷。

在實際工程應用中，由于小型化、模塊化設計需求，空間布局要求緊湊，會出現在兩個發熱器件中間布置吸熱蒸發器的三明治式結構，此時蒸發器兩側都需要加熱，對平板蒸發器提出新的技術需求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可雙面加熱的蒸發器，能夠解決傳統平板環路熱管蒸發器非槽道側加熱引起的蒸發器過熱度增大、傳輸芯容易發生核態沸騰引起的環路熱管無法正常運行的問題。

所述的可雙面加熱的蒸發器，包括：蒸發器殼體和設置在所述蒸發器殼體內部的毛細芯；其特征在于：

所述毛細芯包括：蒸發芯以及夾在所述蒸發芯中間位置的傳輸芯；所述蒸發芯的上下端面分別設有一個以上蒸氣槽道；

兩端的所述蒸氣槽道分別與所述蒸發器殼體的上、下內壁面貼合，所述傳輸芯的一端伸出所述蒸發芯與儲液器連通。

使用時蒸發器的上下外壁面與發熱設備貼合，用于吸收設備熱量，毛細芯內的液體吸收熱量蒸發變成蒸氣，通過蒸氣槽道流向蒸氣管路；傳輸芯用于實現從儲液器向蒸發芯的低流阻液體傳輸。