[實(shí)用新型]低溫回路熱管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820159735.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN208398694U
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙雅楠;梁驚濤;陳厚磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): F28D15/04
• 分類號(hào): F28D15/04
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本實(shí)用新型涉及熱控設(shè)備，提供一種低溫回路熱管，包括蒸發(fā)器以及冷凝器，冷凝器的出液口通過液體管路與蒸發(fā)器的進(jìn)液口連通，蒸發(fā)器的氣體出口通過氣體管路與冷凝器的進(jìn)氣口連通，于液體管路內(nèi)設(shè)置有第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，于蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有吸液芯，第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)一端伸入冷凝器內(nèi)，另一端與吸液芯連接，且于液體管路上罩設(shè)有絕熱過渡結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型中液體管路內(nèi)設(shè)置有第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可以借助第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用輸送液態(tài)工質(zhì)，不需要借助重力輔助、額外功耗就能夠?yàn)檎舭l(fā)器持續(xù)提供液態(tài)工質(zhì)供給，且通過絕熱過渡結(jié)構(gòu)可減小蒸發(fā)器軸向漏熱，避免蒸發(fā)器與液體管路接觸區(qū)域的液體發(fā)生燒干，阻斷液體工質(zhì)流向吸液芯，保證低溫回路熱管可靠啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及熱控設(shè)備，尤其涉及一種低溫回路熱管。

背景技術(shù)

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(dǎo)磁體冷卻以及光學(xué)器件冷卻等領(lǐng)域，能在冷源與被冷卻器件之間有效地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳熱、隔離振動(dòng)和電磁干擾等。目前，傳統(tǒng)的回路熱管包括蒸發(fā)器、冷凝器、氣體管路和液體管路，它們組成一個(gè)封閉回路，向回路內(nèi)充注的工質(zhì)，在室溫下為液態(tài)或者氣液兩相狀態(tài)，該工質(zhì)在回路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，通過氣液相變進(jìn)行高效傳熱。與傳統(tǒng)回路熱管相比，由于低溫回路熱管工作于更低的溫度區(qū)域，所以有很多不同點(diǎn)：第一，低溫工質(zhì)在室溫條件下為氣態(tài)，在低溫回路熱管運(yùn)行以前，必須一個(gè)額外的降溫過程，經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間，將大部分氣態(tài)工質(zhì)冷卻為液態(tài)；第二，需要借助輔助手段、克服環(huán)境漏熱影響，將冷凝器中產(chǎn)生的液態(tài)工質(zhì)輸送到蒸發(fā)器中；第三，低溫工質(zhì)熱物性較差，如表面張力、汽化潛熱較低，在蒸發(fā)器與液體管路連接位置附近更容易受熱發(fā)生燒干，造成低溫回路熱管啟動(dòng)失敗或運(yùn)行失效；第四，為了使低溫回路熱管既能夠在低溫運(yùn)行時(shí)具有足夠液體，又要使回路內(nèi)的壓力在室溫條件下達(dá)到安全要求，因此需要設(shè)置一個(gè)體積較大的氣庫(kù)。這些不同之處，給低溫回路熱管的設(shè)計(jì)、啟動(dòng)和運(yùn)行帶來了更大的難度和挑戰(zhàn)。

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(qū)，并且可靠地啟動(dòng)運(yùn)行，是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)難題。現(xiàn)在主要有以下技術(shù)手段：第一，依靠重力輔助，在地面應(yīng)用時(shí)，使低溫回路熱管的蒸發(fā)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(fā)器，將沿程管路和蒸發(fā)器冷卻至工作溫度，然后向蒸發(fā)器施加熱負(fù)荷，啟動(dòng)低溫回路熱管；第二，設(shè)置次蒸發(fā)器，將次蒸發(fā)器串聯(lián)在冷凝管路中間，以便于冷凝器中的液體盡快進(jìn)入次蒸發(fā)器，加熱次蒸發(fā)器，驅(qū)動(dòng)冷凝液體逐漸向遠(yuǎn)端的主蒸發(fā)器流動(dòng)，待主蒸發(fā)器被充分冷卻以后，停止加熱次蒸發(fā)器，然后再向主蒸發(fā)器施加熱負(fù)荷開始啟動(dòng)過程；第三，設(shè)置二次回路，在原有回路基礎(chǔ)上，增加一個(gè)循環(huán)回路，將次蒸發(fā)器、冷凝器和主蒸發(fā)器相連接，次蒸發(fā)器靠近冷凝器，待次蒸發(fā)器充分冷卻以后進(jìn)行加熱，驅(qū)動(dòng)液體工質(zhì)沿著二次回路流向主蒸發(fā)器，當(dāng)主蒸發(fā)器被冷卻到工作溫度以后，施加熱負(fù)荷開始啟動(dòng)過程。

以上幾種技術(shù)手段存在一些問題和不足：依靠重力輔助啟動(dòng)和運(yùn)行的低溫回路熱管的應(yīng)用環(huán)境嚴(yán)重受限，在水平狀態(tài)或者抗重力狀態(tài)無法工作；設(shè)置次蒸發(fā)器時(shí)，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(shè)置二次回路時(shí)，同樣需要施加額外的加熱能耗，同時(shí)導(dǎo)致低溫回路熱管的管路增多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)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(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型提供一種低溫回路熱管，包括蒸發(fā)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(fā)器的進(jìn)液口連通，所述蒸發(fā)器的氣體出口通過氣體管路與所述冷凝器的進(jìn)氣口連通，所述冷凝器、所述液體管路、所述蒸發(fā)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(nèi)設(shè)置有第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，于所述蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有吸液芯，所述第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)一端伸入所述冷凝器內(nèi)，另一端與所述吸液芯連接，且于所述液體管路上罩設(shè)有絕熱過渡結(jié)構(gòu)，所述絕熱過渡結(jié)構(gòu)一端與所述液體管路連接，另一端延伸至所述蒸發(fā)器，且所述絕熱過渡結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁與所述液體管路的外表面之間具有間隙。