专利名称：热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传热装置，特别是指一种热管。
背景技术：
热管具有超静音、快速传热、高热传导率、重量轻、尺寸小、无可动件、结构简单及多用途等特性，且热管可在温度几乎保持不变的状况下扮演快速传输大量热能的超导体角色而被广泛应用。
热管的基本构造是在密闭管材内壁衬以易吸收作动流体的毛细结构层，而其中央的空间则为空洞状态，并在抽真空的密闭管材内注入相当于毛细结构层孔隙总容积的作动流体。热管依吸收与散出热量的相关位置可分为蒸发段、冷凝段以及其间的绝热段；其工作原理是通过工作流体的液、汽两相变化的潜热来传递热量包括在蒸发段通过蒸发潜热自热源带走大量热量，使工作流体蒸发并使蒸汽快速通过管内空间，到达冷凝段冷却凝结成液体且释放出热能，上述工作液体则通过贴于热管内壁的毛细结构层所提供的毛细力回流至蒸发段，达到持续相变化的热能循环来传输热量。
热管内毛细结构所具有的毛细作用力与其有效的毛细孔径成反比(ΔP＝4×γ×cosθ/dp＝1.68×γ×cosθ/dc；γ表面张力；θ接口接触角；d颗粒大小；毛细孔径(dc)与颗粒大小(dp)关系dc＝0.42dp；)，而管内液体回流所遭遇的阻力与毛细结构的有效毛细孔径成反比，既有效毛细孔径越小，毛细作用力越强、液体回流阻力越大。不同型式的毛细结构具有大小不同的有效毛细孔径，其中，沟槽式毛细结构具有较大的有效毛细孔径，其毛细作用力小且对流体回流阻力也较小；而烧结粉末与丝网式毛细结构由于均形成多孔构造，因此具有更小的有效毛细孔径，对液体能产生更大的毛细作用力，但随着孔隙变小，对液体回流阻力也增加，这是因为有效毛细孔径越小，流体所受到的摩擦阻力与黏滞力也越大。
图1为现有热管的轴向剖面示意图，该热管包括金属壳体10及设于壳体10内的毛细结构20，该热管一端形成蒸发段40，另一端形成冷凝段60，且根据应用需要可在两段中间布置绝热段50，该蒸发段40用于接收外界热源的热量，并且把热量传递给管内的工作介质(图未示)，使其蒸发，绝热段50主要是负责传输蒸汽，并担负着与外界绝热的作用，该冷凝段60的作用是使汽态的蒸汽冷凝，并把热量通过管壁传导至管外再以散热系统导至大气中。使用时，热管的蒸发段40置于高温热源处，密闭金属壳体10内的工作液体受热而蒸发成气态，该蒸汽经由壳体10内蒸汽流道流向冷凝段60后放出热量而冷凝成液态，该冷凝液体在金属壳体10内壁毛细结构的吸附力下经由绝热段50快速返回蒸发段40并继续下一次工作循环，如此将热量从一端传递至另一端。
该热管内部从蒸发段40至冷凝段60均采用单一型式的毛细结构，如单一沟槽式结构、单一烧结粉末式结构或单一丝网式结构，因此在热管工作的每一局部所能承受的最大热流密度几乎是一致的，该结构单一的毛细结构无法同时兼顾较小的流体回流阻力与较大的毛细作用力，且亦不能同时在外界热源与管内工作液体之间提供有效的热传导路径。
发明内容有鉴于此，有必要提供一种热传效率高的热管。
一种热管，包括壳体、设置于壳体内壁的毛细结构以及封入壳体内的工作液体，该热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，该绝热段壳体内壁在壳体至内腔中心的方向依序设置一第一毛细结构和一第二毛细结构，而且所述第一毛细结构的毛细孔径大于第二毛细结构的毛细孔径。
所述热管与现有技术相比具有如下优点上述热管内壁依序设置两毛细孔径大小不同的毛细结构，既能有效降低流体的回流阻力保证蒸发段足够的工作介质，又为蒸发段提供大量的蒸汽成核点以加速工作介质的沸腾效率，同时绝热段的复合式毛细结构还起到增加热管的抗重力特性的作用，从而提升热管的传热效率。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
图1是现有技术热管的轴向剖面示意图。
图2是本发明热管的第一实施例的轴向剖面示意图。
图3是图2所示热管的绝热段的横截面示意图。
图4是本发明热管的第二实施例的轴向剖面示意图。
图5是本发明热管的第三实施例的轴向剖面示意图。
具体实施方式图2和图3分别是本发明热管的第一实施例的轴向剖面及其绝热段500的截面示意图。该热管是以直型热管来举例，其主要包括壳体100、设置于壳体100内壁的毛细结构以及封入到壳体100内的适量工作液体(未图示)。该壳体100可由铜、铝等导热性良好的金属材料制成，其内一般被抽成真空或接近真空，以利于工作液体的受热蒸发。工作液体一般为水、酒精、氨水及其混合物等潜热较高的液体。
该热管按功能依次区分有蒸发段400、绝热段500、冷凝段600三个部分。该冷凝段600部分的壳体100内壁设置一沟槽式毛细结构200，该沟槽式毛细结构200的毛细孔径大，回流阻力小，有利于工作液体回流到绝热段500。该绝热段500及蒸发段400部分的壳体100内壁分别设置一沟槽式毛细结构200，其中，在该绝热段500的沟槽式毛细结构200内圈加设一层丝网式毛细结构220。该绝热段500的沟槽式毛细结构200也具有毛细孔径大、回流阻力小的特点，可迅速将工作液体从冷凝段600导入蒸发段400，而在沟槽式毛细结构200的内圈加设的丝网式毛细结构220，则可以达到增加热管的抗重力特性的目的。
图4是本发明热管的第二实施例的轴向剖面示意图。较第一实施例而言，其主要差异在于其蒸发段400的部分的壳体100内壁的沟槽式毛细结构200的沟槽内填充粉末颗粒并进行烧结，从而在该层沟槽式毛细结构200的内圈形成另一层烧结式毛细结构210，在该沟槽内填充粉体除可以增加毛细结构的强度外，还可以形成细小的毛细孔径，以增加其毛细力，确保在绝热段500及冷凝段600冷却的工作介质被快速且有效地吸引至蒸发段400。
图5是本发明热管的第三实施例的轴向剖面示意图。较第二实施例而言，其主要差异在于其蒸发段400的密封壳体100由表面至腔体中心，在其烧结式毛细结构210的内圈加设丝网式毛细结构220，同时其孔径大小由金属壳体100表面至腔体中心依序递增。这样既可以将沸腾气泡再次分割以形成更多的微气分子，也将在热管制造过程中改善其蕊棒脱膜性的不良，以增加其量产性。
可以理解，在本发明实施例中，热管绝热段500还可以通过在其密封壳体100的内壁设置的沟槽式毛细结构200内圈上，加设其它毛细孔径较沟槽式毛细结构小的蜂巢式毛细结构，来达到增加绝热段500的毛细作用力及其抗重力特性的目的。蒸发段400设置的毛细结构可以与绝热段500相同，或者设置毛细孔径小于绝热段500及冷凝段600的毛细结构，如此则从冷凝段600、绝热段500至蒸发段400所设毛细结构的有效毛细孔径依次逐渐减小，使回流液体回流更顺畅。
权利要求
1.一种热管，包括壳体、设置于壳体内壁的毛细结构以及封入壳体内的工作液体，该热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，其特征在于所述绝热段壳体内壁在壳体至内腔中心的方向依序设置一第一毛细结构和一第二毛细结构，而且所述第一毛细结构的毛细孔径大于第二毛细结构的毛细孔径。
2.如权利要求1所述的热管，其特征在于所述第一毛细结构是沟槽式毛细结构，所述第二毛细结构是蜂巢式毛细结构。
3.如权利要求1或2所述的热管，其特征在于所述第一毛细结构是沟槽式毛细结构，所述第二毛细结构是丝网式毛细结构。
4.如权利要求3所述的热管，其特征在于所述蒸发段壳体内壁在壳体至内腔中心的方向依序设置沟槽式毛细结构和丝网式毛细结构，该丝网式毛细结构与所述绝热段的丝网式毛细结构连成一体。
5.如权利要求3所述的热管，其特征在于所述蒸发段壳体内壁在壳体至内腔中心的方向依序设置沟槽式毛细结构、烧结粉末式毛细结构以及丝网式毛细结构，该丝网式毛细结构与所述绝热段的丝网式毛细结构连成一体。
6.如权利要求5所述的热管，其特征在于所述沟槽式、烧结粉末式及丝网式毛细结构的毛细孔径大小由壳体至内腔中心的方向依序递增。
7.如权利要求3所述的热管，其特征在于所述蒸发段壳体内壁在壳体至内腔中心的方向依序设置沟槽式毛细结构和烧结粉末式毛细结构。
8如权利要求1所述的热管，其特征在于所述绝热段壳体内壁设置的毛细结构的毛细孔径大于所述冷凝段壳体内壁设置的毛细结构的毛细孔径，而小于或等于所述蒸发段壳体内壁设置的毛细结构的毛细孔径。
9.如权利要求8所述的热管，其特征在于所述冷凝段壳体内壁设置的毛细结构为沟槽式毛细结构。
全文摘要
一种热管，包括壳体、设置于壳体内壁的毛细结构以及封入壳体内的工作液体，该热管包括冷凝段、绝热段和蒸发段，该绝热段壳体内壁在壳体至内腔中心的方向依序设置一第一毛细结构和一第二毛细结构，而且所述第一毛细结构的毛细孔径大于第二毛细结构的毛细孔径。该热管内壁依序设置两毛细孔径大小不同的毛细结构，既能有效降低流体的回流阻力保证蒸发段足够的工作介质，又为蒸发段提供大量的蒸汽成核点以加速工作介质的沸腾效率，同时绝热段的复合式毛细结构还起到增加热管的抗重力特性的作用，从而提升热管的传热效率。
文档编号F28D15/04GK101055158SQ20061006032
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者侯春树, 刘泰健, 何谦华, 孙至贤, 童兆年 申请人:富准精密工业(深圳)有限公司, 鸿准精密工业股份有限公司