[發明專利]一種外加可控輔助熱源的脈動熱管傳熱系統

有效

• 申請號: 202211018064.5
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115328229B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 汪城;李乾坤;余俊聲;苑克敬;朱曄
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 劉子奇

本發明公開了一種外加可控輔助熱源的脈動熱管傳熱系統，包括：利用溫度傳感器采集溫度信號，并將所述溫度信號反饋至溫度信號采集和處理系統；溫度信號采集和處理系統對所述溫度信號進行識別、判斷，并向外加熱源控制系統反饋執行命令；外加熱源控制系接收到所述執行命令后對輔助熱流的強度和周期進行調節，并利用新的運行策略促進脈動熱管啟動。通過控制外加熱源向脈動熱管蒸發端施加熱流刺激，促進熱管啟動，縮短熱管啟動時間改善熱管傳熱性能，及時有效地抑制控溫對象的溫升，有效地熱散擴展，且造價低廉，整體制作安裝簡單，使用方便。

技術領域

本發明涉及脈動熱管技術領域，尤其涉及一種外加可控輔助熱源的脈動熱管傳熱系統。

背景技術

脈動熱管作為一種新型傳熱裝置，具有結構簡單、適應性強和傳熱性能高等特點，尤其適用于微小空間、大功率散熱。脈動熱管的工作過程可分為啟動階段和運行階段，通常認為從開始加熱到熱管成功啟動的過程是脈動熱管的啟動階段。脈動熱管的啟動實質上是體現為相態的轉變過程，當蒸發端受熱，管內液相工質吸熱并發生核態沸騰，不斷產生汽泡、迅速膨脹和升壓，推動液塞向冷凝端運動，工質到達冷凝端后，通過管壁面進行冷卻換熱，汽塞冷凝收縮甚至消亡，壓力下降，液塞回流至蒸發端。這樣熱量就不斷通過管內工質的相變傳熱和脈動熱流傳熱實現高效的熱傳遞。

當前，脈動熱管的研究主要集中在高熱流輸入條件下熱管穩定運行階段，而對于低熱流輸入條件的研究較少；當控溫對象的熱負荷較低時，由于脈動熱管輸入熱流較小，可能導致熱管無法正常啟動運行，繼而使控溫對象的性能和安全性受影響而惡化，甚至造成危險。

經現有文獻檢索發現，中國專利公開號為CN113048820A的專利申請公開了一種脈動熱管傳熱系統，該系統包括充有工質的管式脈動熱管和用于調整脈動熱管內部工質脈動頻率和振幅的外加振蕩源。該發明通過控制外加振蕩源中磁場的大小方向以及電極對的通電方向，進而間接通過洛倫茲力驅動液態金屬，從而影響脈動熱管內部工質的脈動頻率和振幅。雖然該專利文獻可在一定程度上使得脈動熱管啟動和傳熱性能得到增強，但是該發明在脈動熱管外部引入了電磁場，在空間上限制了脈動熱管的使用。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：控溫對象的熱負荷較低時，由于脈動熱管輸入熱流較小，可能導致熱管無法正常啟動運行，繼而使控溫對象的性能和安全性受影響而惡化，甚至造成危險的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：利用溫度傳感器采集溫度信號，并將所述溫度信號反饋至溫度信號采集和處理系統；

溫度信號采集和處理系統對所述溫度信號進行識別、判斷，并向外加熱源控制系統反饋執行命令；

外加熱源控制系接收到所述執行命令后對輔助熱流的強度和周期進行調節，并利用新的運行策略促進脈動熱管啟動。

作為本發明所述的外加可控輔助熱源的脈動熱管傳熱系統的一種優選方案，其中：所述溫度信號包括控溫對象的溫度、脈動熱管蒸發端和冷凝端的溫度以及環境溫度。

作為本發明所述的外加可控輔助熱源的脈動熱管傳熱系統的一種優選方案，其中：包括，

將控溫對象布置于所述脈動熱管蒸發端，將溫度傳感器布置于所述控溫對象表面以及所述脈動熱管蒸發端和冷凝端表面；

利用所述溫度傳感器感應所述控溫對象表面的溫度以及所述脈動熱管蒸發端和冷凝端的表面溫度，獲取所述溫度信號；

所述溫度傳感器對控溫對象和脈動熱管的蒸發端與冷凝端進行溫度監測，并將監測到的溫度數據存儲于歷史數據中。