[發明專利]一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管

在審

• 申請號: 201910938334.6
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110749222A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 岳亞楠;高建樹;謝誕梅;熊揚恒;蔣勁
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28F23/00
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 吳艷姣

1.一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，包括一蒸發段，一絕熱段和一冷凝段，其特征在于：所述蒸發段殼體內部嵌有高導熱多孔泡沫；所述重力熱管采用石墨烯納米流體為工作介質；在使用狀態下，所述蒸發段內高導熱多孔泡沫以及石墨烯納米流體的存在，可促進熱量由蒸發段壁面到內部的傳遞，使得石墨烯納米流體中的液相因吸熱而發生相變，且汽化相變過程不僅發生在蒸發段殼體內壁表面，也將大量發生在蒸發段的內部；此外，殘留的石墨烯顆粒具有納米尺寸，可附著在所述蒸發段殼體內壁以及高導熱多孔泡沫的表面，形成異相成核汽化核心，可促進相變氣核的產生；與此同時，得益于高導熱多孔泡沫比表面積大的特點，其附著所述石墨烯納米顆粒的數量可獲得提高，可進一步促進所述石墨烯納米流體的相變過程，降低重力熱管的傳熱熱阻，提高換熱效率。

2.根據權利要求1所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述高導熱多孔泡沫由石墨烯或者金屬制成，其內部為三維無規則互為連接的網絡幾何結構。

3.根據權利要求1所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述石墨烯納米流體覆沒所述高導熱多孔泡沫。

4.根據權利要求1所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述石墨烯納米流體的填充率在20％～50％之間；填充率過高會縮短冷凝段，蒸汽不能及時釋放潛熱影響冷凝回流；填充率過低將發生液相干涸現象，無法充分發揮所述重力熱管的換熱效能。

5.根據權利要求1所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，為保證重力熱管系統能夠在重力作用下保持氣液相變通暢，所述重力熱管安裝的傾斜角度在30～90°之間，在傾斜角度較小時，需要提高納米流體的填充率，保證石墨烯納米流體完全覆沒所述高導熱多孔泡沫。

6.根據權利要求1所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述石墨烯納米流體為石墨烯納米粉體分散到水中，是一種高效導熱的工作介質；所述添加石墨烯納米顆粒的重量分數在0.025wt％～0.2wt％之間；所述石墨烯納米流體加入表面活性劑，可防止石墨烯納米顆粒發生沉淀。

7.根據權利要求6所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述的石墨烯納米流體通過細胞破碎器進行超聲波震蕩而分散均勻；所述石墨烯納米粉體的粒徑分布于500～5000nm，粒徑在上述區間的具體分布可通過改變超聲波震蕩時間進行控制；過大的粒徑不利于石墨烯納米流體的均勻分散，容易形成沉淀；過小的粒徑雖然可提高石墨烯納米顆粒的表面能，有利于提高汽化過程，但通過物理超聲法不易獲得；所述石墨烯納米顆粒的層數不多于5層，層數越小，石墨烯納米顆粒的比表面積越大，有助于異相成核過程臨界氣核的生長。

8.根據權利要求1所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述高導熱多孔泡沫的孔徑在100～500μm，孔隙率在50％～98％之間；孔徑過低將阻礙氣泡的上升，形成堵塞，造成傳熱惡化；孔隙率過高將減小所述高導熱多孔泡沫的比表面積，不利于所述石墨烯納米顆粒在所述高導熱多孔泡沫表面的附著。

9.根據權利要求6所述的一種蒸發段內嵌多孔泡沫式的石墨烯納米流體重力熱管，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，添加量為1wt％。