一种蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统及方法与流程

本发明涉及强化传热领域，尤其涉及一种蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统及方法。

背景技术：

随着电子制造技术的发展，电子元件的集成度越来越高。摩尔定律指出，集成电路的晶体管密度每隔18个月就增加一倍。电子元件的集成度越高，热流密度越大。电子元件的可靠性和寿命将越来越依赖于热控制系统的完善程度。相关研究表明，电子元件的工作温度每升高10℃，系统的可靠性和电子元件的寿命将会下降一半左右。

目前的散热技术主要包括：空气对流散热、液冷散热、热管散热等。其中，空气对流散热效率低，液冷散热效果好但使用受到限制，而热管冷却技术凭借其优异的性能和成熟的工艺拥有广阔的市场应用空间。脉动热管相比于传统的热管价格更加低廉。脉动热管与传统的相变热管传热机理不同，它内部既存在相变传热又有对流换热，同时工质还会循环流动，故有望取得更优异的传热性能。传统的脉动热管传热系统，工质很难在脉动热管环路中形成稳定的单向循环流动，导致脉动热管工作时传热性能不稳定且传热效率低。此外，在低功率下，由于脉动热管中气态、液态工质分布的随机性，加热段和冷凝段的工质循环很难建立，导致脉动热管的启动输入功率较大，在低功率条件下应用受限。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统及方法。显著提高了运行的稳定性和增强了传热能力。

本发明通过下述技术方案实现：

一种蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统，包括盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)，盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)的两个端口之间连接有一段硅胶管(3)；

所述蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统，还包括一个蠕动泵；所述硅胶管(3)嵌入蠕动泵的泵壳(4)内壁与转子(6)之间，转子(6)转动时，转子(6)依次循环挤压硅胶管(3)的管壁，使硅胶管(3)内的工质向着蠕动泵电机(11)的电机轴(5)旋转方向流动。

所述转子(6)包括三个滚轮；通过三个滚轮依次循环挤压硅胶管(3)壁，使硅胶管(3)内的工质在盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)内单向循环运行。

所述工质在盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)内，以气体(10)和液体(9)形成气液相隔的状态单向循环运动。

所述硅胶管(3)与盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)接口处，分别采用直角管(2)和三通管(8)连接。

所述盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)，自下而上分为加热段、绝热段、冷却段；以气液相隔的工质，依次在加热段、绝热段、冷却段之间循环。

所述盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)中的热管采用毛细管，毛细管直径小于1.8倍的毛细管常数。

本发明蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统的运行方法，包括步骤：

将毛细管弯曲缠绕呈盘式形状的回路，再用硅胶管(3)将毛细管的首尾连接起来，再通过三通管(8)引出一个抽真空接口(7)用于抽取真空；

然后通过抽真空接口(7)对盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)及硅胶管(3)进行抽真空、注入工质；最后对抽真空接口(7)进行密封；

先把硅胶管(3)嵌入蠕动泵的泵壳(4)内壁与转子(6)之间，打开蠕动泵的电机带动电机轴(5)转动，从而驱动转子(6)转动，转子(6)依次循环挤压硅胶管(3)的管壁从而驱动硅胶管(3)内的工质单向循环运动；在加热段，热量通过毛细管的管壁传递到毛细管内的工质中；在蠕动泵的驱动下毛细管内气液相隔的工质单向循环运行，把热量带到冷却段通过毛细管壁散发出去，完成传热。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明与传统的相变热管传热机理不同，它内部的工质由蠕动泵驱动在热管内单向循环流动，而且循环速度可以通过蠕动泵电机的转速调节，既存在相变传热又有对流换热，因此它既有液冷散热系统的特征，又有热管冷却技术的特征。蠕动泵具有体积小、运行可靠、功耗低等特点。与现有的技术水平相比，该脉动热管由蠕动泵驱动，具有超长距离的热量输送、抗重力工作和工质的单向运行的特点，解决了脉动热管运行过程中出现的震荡、停顿和反转等问题，降低了不稳定性，极大地满足了高密度热量传输的要求。

本发明技术手段简便易行，通过蠕动泵驱动热管内部气液相隔的工质单向循环运动，提升了脉动热管的传热性能，运行可靠，且其工作不受重力约束。

附图说明

图1为本发明蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统结构示意图。

图2为盘绕式真空闭式脉动热管回路1、硅胶管3的连接示意图。

图3为气液在盘绕式真空闭式脉动热管回路1、硅胶管3内的状态示意图。

图4为蠕动泵结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至4所示。本发明公开了一种蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统，包括盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)，盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)的两个端口之间连接有一段硅胶管(3)；

所述蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统，还包括一个蠕动泵；所述硅胶管(3)嵌入蠕动泵的泵壳(4)内壁与转子(6)之间，转子(6)转动时，转子(6)依次循环挤压硅胶管(3)的管壁，使硅胶管(3)内的工质向着蠕动泵电机(11)的电机轴(5)旋转方向流动。通过改变蠕动泵电机(11)的旋转方向可改变工质的流动方向。

所述转子(6)包括三个滚轮；通过三个滚轮依次循环挤压硅胶管(3)壁，使硅胶管(3)内的工质在盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)内单向循环运行。硅胶管3具有一定弹性及壁厚，确保脉动热管内部在真空状态时大气压不会把硅胶管3压扁。

所述工质在盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)内，以气体(10)和液体(9)形成气液相隔的状态单向循环运动。

所述硅胶管(3)与盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)接口处，分别采用直角管(2)和三通管(8)连接。

所述盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)，自下而上分为加热段、绝热段、冷却段；以气液相隔的工质，依次在加热段、绝热段、冷却段之间循环。

所述盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)中的热管采用毛细管，毛细管直径小于1.8倍的毛细管常数。

本发明蠕动泵驱动的闭式单向运行脉动热管传热系统的运行方法，包括步骤：

将毛细管弯曲缠绕呈盘式形状的回路，再用硅胶管(3)将毛细管的首尾连接起来，再通过三通管(8)引出一个抽真空接口(7)用于抽取真空；

然后通过抽真空接口(7)对盘绕式真空闭式脉动热管回路(1)及硅胶管(3)进行抽真空、注入工质；最后对抽真空接口(7)进行密封；

先把硅胶管(3)嵌入蠕动泵的泵壳(4)内壁与转子(6)之间，打开蠕动泵的电机带动电机轴(5)转动，从而驱动转子(6)转动，转子(6)依次循环挤压硅胶管(3)的管壁从而驱动硅胶管(3)内的工质单向循环运动；在加热段，热量通过毛细管的管壁传递到毛细管内的工质中；在蠕动泵的驱动下毛细管内气液相隔的工质单向循环运行，把热量带到冷却段通过毛细管壁散发出去，完成传热。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。