专利名称：一种扩容型脉动热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的强化换热元件，更具体的说，本实用新型涉及一种用 于余热锅炉及芯片冷却等大功率传热领域的脉动热管。
背景技术：
现有脉动热管的基本结构形式为图1所示的长圆形环状管，所述的长圆形环状管 由下至上分为加热段1、绝热段2以及冷却段3，其启动运行过程是(1)在抽成真空的管内充注部分工质，使其在表面张力作用下自发形成间歇的汽 塞与液塞，充注管内的工质可以是根据需要所选择的水、氟利昂、乙醇、FC-72等；(2)加热所述的加热段1，使所述工质在加热状态下沿管所构成的环路循环流动， 从而达到传递热量的目的。这种脉动热管的显著特点是可以使用管径很小的材料制作，而且不需要设置吸 液芯，故整体尺寸小，结构简单，降低了热管结构的复杂性与生产成本；以实验室可视化研 究通常采用的玻璃管制脉动热管为例，在内径2. 66mm的玻璃管内充注50%的水作为工质， 竖直工作状态下，其传输热流密度可达600W/cm2，与传输热流密度只能达到50W/cm2的普通 吸液芯热管相比，其传热效果更好。但是，由于所述脉动热管的启动运行驱动力来自于管内工质的膨胀与压缩所造成 的压力不平衡，而当其加热段1被缓慢加热时，管内工质往往出现相邻管间压力对称的平 衡现象。这样，就使前述的不平衡状态出现了不稳定性，以至工质不能形成沿管所构成的环 路单向循环的稳定流动，从而造成传热元件失效。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题，就是克服前述现有技术的缺陷，并为此提供一种能 够进一步降低启动温度、同时进一步提高传热性能的扩容型脉动热管。本实用新型的扩容型脉动热管，包括以长圆形环状管构成的脉动热管基体，所述 的脉动热管基体自下至上分为加热段、绝热段以及冷却段，所述冷却段的上部设置有通过 连接喉管与其连接的扩容室。所述连接喉管的直径为所述脉动热管基体管径的1/10-1/8 ；所述扩容室的容积为所述脉动热管基体容积的1/10-1/8。本实用新型的扩容型脉动热管具有如下有益效果(1)启动温度低在相同工质及相同充液率下，本实用新型的扩容型脉动热管相 比于现有技术的脉动热管，启动温度降低20-25°C。(2)相邻管间压力无平衡现象在相同工质及相同充液率的实验条件下，本实用 新型的扩容型脉动热管从未出现因相邻管间压力平衡所造成的影响启动运行的现象。(3)传热量提高在相同工质及相同充液率的实验条件下，本实用新型的扩容型 脉动热管相比于现有技术的脉动热管，传输热流密度提高了 25%左右。
图1是现有技术的脉动热管结构示意图；图2是本实用新型扩容型脉动热管的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，
以下结合附图以及较佳实施例对 本实用新型的技术方案作以详细说明。如图2所示，本实用新型的扩容型脉动热管，包括以长圆形环状管构成的脉动热 管基体6，所述的脉动热管基体6自下至上分为加热段1、绝热段2以及冷却段3，所述冷却 段3的上部设置有通过连接喉管4与其连接的扩容室5。根据多次试验结果确定当本实用新型中所述连接喉管4的直径为所述脉动热管 基体6管径的1/10-1/8，且所述扩容室5的容积为所述脉动热管基体6容积的1/10-1/8 时，可获得最好的热传递效果。所述脉动热管基体6的管径则根据不同工质的表面张力计 算得到。以单环路铜制扩容型脉动热管为例，采用水为工质并确定充液率为50%，则根据 工质的表面张力，可以计算得到所述脉动热管基体6的管径为2. 5mm，据此设置所述连接喉 管4的直径0. 3mm,所述扩容室5的直径为4mm。同时，根据实际需要设置所述连接喉管4和 扩容室5的长度分别为4mm和50mm，并设置所述加热段1、绝热段2以及冷却段3的长度各 为180mm，以及相邻管间的间距为85mm，一级还。当加热所述的加热段1使其温度达到55°C 时，该扩容型脉动热管启动；当所述的加热段1温度达到70°C时，其传热量最大，其传输热 流密度可达925W/cm2。本实用新型扩容型脉动热管的启动运行过程及工作原理如下(1)在抽成真空的管内充注部分工质，使其在表面张力作用下自发形成间歇的汽 塞与液塞(所述的工质可以是根据工作需要所选择的水、氟利昂、乙醇、FC-72等)；(2)对所述脉动热管基体6中的加热段1加热，使管内工质形成的汽塞与壁面之间 的液膜及液塞吸热蒸发，并使所述脉动热管基体6内的整体工质压力增大；(3)由于所述扩容室5的截面积相对于所述脉动热管基体6的截面积大，并因此形 成局部大空间，故两者之间产生压差，致使所述脉动热管基体6内的工质由所述的加热段1 经所述的绝热段2向所述的冷却段3移动；(4)当其移动到所述的连接喉管4处，部分工质进入所述的扩容室5，部分工质则 凝结在所述的冷却段3处；(5)当凝结在所述冷却段3的工质冷却致使所述的冷却段3压力降低时，进入所述 扩容室5的部分工质通过所述的连接喉管4回流至所述的冷却段3内，从而完成一次热量 的传递循环。由于本实用新型在所述的脉动热管基体6上设置了连接喉管4和扩容室5，致使其 工质的运动方式相比于现有技术发生了根本改变，打破了相邻管间压力的对称平衡，有利 于推动工质由冷却段3沿管所形成的环路经绝热段2向加热段1回流并补充所述加热段1 中的工作流体，从而形成热通路，使管内工质的单向连续循环趋于稳定，保证了热量从所述的加热段1源源不断地传向所述的冷却段3。 以上结合附图和实施例对本实用新型进行了示意性描述，该描述没有限制性。本 领域的技术人员应能理解，本实用新型的结构形式以及其中各部分的设置方式均可能根据 生产要求或实际应用情况发生某些改变；而在本实用新型的启示下，其他人员也可能作出 与本实用新型相似的设计。特别需要指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显 而易见的改变，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种扩容型脉动热管，包括以长圆形环状管构成的脉动热管基体，所述的脉动热管基体自下至上分为加热段、绝热段以及冷却段，其特征是，所述冷却段的上部设置有通过连接喉管与其相连接的扩容室。
2.根据权利要求1所述的扩容型脉动热管，其特征是，所述连接喉管的直径为所述脉 动热管基体管径的1/10-1/8。
3.根据权利要求1所述的扩容型脉动热管，其特征是，所述扩容室的容积为所述脉动 热管基体容积的1/10-1/8。
专利摘要本实用新型公开了一种扩容型脉动热管，所述的扩容型脉动热管包括由加热段、绝热段以及冷却段组成的脉动热管基体，所述冷却段的上部设置有通过连接喉管与其连接的扩容室。所述连接喉管的直径为所述脉动热管基体管径的1/10-1/8；所述扩容室的容积为所述脉动热管基体容积的1/10-1/8。本实用新型的优点是降低了启动温度，提高了传热量，克服了现有技术的脉动热管容易出现相邻管间压力的平衡现象，具有很好的新创性和实用性。
文档编号F28D15/02GK201666750SQ20102010351
公开日2010年12月8日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者曹滨斌, 李惟毅, 汪健生, 王宇 申请人:天津大学