变参数吸液芯超薄热管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天器热控制领域，设及一种超薄热管，尤其设及一种变参数吸液忍 超薄热管。
【背景技术】
[0002] 在航天器热控领域，各类单机电子忍片热流密度的急剧增加W及有效散热空间的 日益减小，使得超薄热管成为此类应用背景下的理想导热元件。目前在航天器热控领域的 薄状微小热管成熟产品可见的有航天八院五零九所的3mm厚度矩形热管，属于轴向T型槽 道式热管。随着发热单机忍片的有效安装区域的逐渐减小，如动力裡电池的散热用间隙只 有2mm，常规尺寸的热管结构形式难W满足此类问题的散热与安装需求，因此要解决此类问 题，性能良好且体积更小的超薄热管具有很大的优势。
[0003] 通常把厚度在2mmW下的热管称为超薄热管。超薄热管是随着现代电子元件设备 的散热问题逐渐发展起来的一种热管形式，运种结构形式的热管能够比较好的解决有限空 间内的安装问题，但超薄的结构形式带来的问题是热管性能的衰退。由于超薄热管的厚度 制约，通常情况下难W设计出性能优异的毛细吸液忍，导致热管工质循环中的蒸汽通道与 液体回流通道局促，工质蒸发与冷凝的气液交界面的有效空间大幅减小，造成热管工作过 程中的主要热阻，即蒸发热阻迅速攀升。同时，超薄结构形式还制约了冷凝液体的回流，回 流液无法及时补给至蒸发处，难W高效的完成工质循环过程。因此一般的超薄热管的综合 性能比较差，表现出来为热阻比较大，传热能力低下，比较容易达到工作极限。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种变参数吸液忍超薄热管。 阳〇化]根据本发明提供的一种变参数吸液忍超薄热管，包括热管壳体、吸液忍W及热管 工质，吸液忍和热管工质位于热管壳体内，其特征在于：
[0006] 吸液忍通过扩散焊接的方式与热管壳体的内壁的上下两侧表面连接，热管壳体内 充有热管工质；
[0007] 吸液忍宽度方向上的两侧区域采用小孔径高孔隙率结构；
[0008] 吸液忍宽度方向上的中间区域采用大孔径低孔隙率结构。
[0009] 优选地，吸液忍采用多孔泡沫铜或多孔泡沫银材料制成，所述小孔径高孔隙率结 构的平均孔径在0. 1~1微米，孔隙率在90%~95%范围，所述大孔径低孔隙率结构的平 均孔径在10~100微米，孔隙率60~80%范围。
[0010] 优选地，吸液忍与热管壳体内侧表面通过还原性气氛保护扩散焊的方式实现连 接，对于多孔泡沫铜材料，扩散焊溫度在600~800°C，溫度维持在时间30minW内，对于多 孔泡沫银材料，扩散焊溫度在500~700°C，溫度维持时间5~lOmin。
[0011] 优选地，热管壳体使用紫铜管压扁制成，铜管材料牌号使用TUl或TU2无氧铜。 阳01引优选地，热管工质使用纯净水、丙酬或甲醇。 阳01引优选地，热管的总体厚度小于2mm。
[0014] 优选地，热管壳体内设置有多根并列布置的吸液忍或者呈U形的吸液忍。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0016] 本发明提出的变参数吸液忍结构超薄热管，通过改变毛细吸液忍的结构参数分 布，使毛细忍的不同部位表现出不同的毛细性能，优化了超薄热管工作中的气液循环过程， 提高了超薄热管的综合性能。
[0017] 吸液忍两侧的小孔径高孔隙率区域能够在超薄热管工作时增大气液交界面面积， 蒸发与冷凝的发生位置与空间变多，增大了参与蒸发与冷凝过程的工质流量，同时小孔径 提高了此区域的毛细力，使超薄热管循环的驱动力增大；而吸液忍中间的大孔径低孔隙率 区域增大了储存的工质液体量，降低了工质流动至吸液忍两侧区域的流动阻力，使得工质 液体更容易补给至两侧小孔径区域，提高了气液工质的循环速度。
[0018] 通过吸液忍运样的设计方式，减小了工质循环过程中的蒸发热阻与流动阻力，提 高了气液循环流量，实现了超薄热管的高性能运行。
[0019] 下表是本发明的吸液忍结构与两种不同结构形式的吸液忍1与吸液忍2的性能参 数对比。
[0022] 式中：d为毛细吸液忍的平均孔径，e为毛细吸液忍的孔隙率，APc为毛细吸液忍 的毛细力，O为工质的表面张力，0为工质在毛细吸液忍上的湿润角，B为毛细吸液忍的渗 透率，AP,为工质在毛细忍中的流动压降，y为工质的液体黏性，V为工质的流动速率，AX 为液体回流路径的单位长度。
【附图说明】
[0023] 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0024] 图1为实施例1的吸液忍横截面视图。
[0025] 图2为实施例1的超薄热管S维视图。 阳0%] 图3为实施例2的热管横截面视图。
[0027] 图4为实施例2的吸液忍俯视图。
[0028] 图5为吸液忍的具体结构示意图。
[0029] 图中：1-热管壳体，2-吸液忍，3-热管工质，201-小孔径高孔隙率结构，202-大孔 径低孔隙率结构。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不W任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变化和改进。运些都属于本发明 的保护范围。
[0031] 本发明提出一种变参数吸液忍超薄热管，优化了超薄热管工作过程中的气液循环 过程，有效的改善了超薄热管工作过程中的蒸发热阻过大、相变空间有限、毛细力低下、回 流阻力过大等问题，大幅提高了超薄热管的综合性能，使超薄热管的高效应用成为可能。 阳0巧实施例1
[0033] 本实施例的变参数吸液忍超薄热管，包含热管壳体、吸液忍W及热管工质。吸液忍 采用多孔泡沫铜材料加工制成，整体厚度为0. 5mm，宽度为5mm，长度为80mm。在宽度方向 上，左右两侧的多孔泡沫铜参数为平均孔径lum，孔隙率90%，占据的宽度方向的尺寸各为 1mm，中间部分的吸液忍宽度为3mm，平均孔径为lOOum，孔隙率为80 %，两区域连接的过渡 部分的宽度不超过0. 5mm。热管壳体使用TUl材料腑薄壁铜管压扁而来，压扁后热管壁厚 0. 5mm，热管宽度9. 7mm，中间空腔部分高度0. 5mm，总体厚度1. 5mm，将吸液忍材料置入压扁 后的热管壳体的空腔中间部位后，再一次预压紧至内腔高度在0. 45~0. 5mm范围，置入& 气体保护扩散炉中，焊接溫度650°C，保溫15min，自然冷却后进行抽真空注液，使用丙酬作 为热管工质，充入工质后进行二次除气，焊接密封后即得到本发明的变孔径吸液忍式超薄 热管。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例的变参数吸液忍超薄热管，包含热管壳体、吸液忍W及热管工质。吸液 忍采用多孔泡沫银材料烧结制成，并列两根构成"U"形结构形式，毛细忍整体厚度0. 6mm， 宽度15mm，长度60mm。宽度方向上，单根吸液忍的左右两侧多孔泡沫银的参数为平均孔径 lum，孔隙率90%，占据的宽度方向的尺寸为左右各1mm，中间部分的吸液忍宽度为3mm，平 均孔径为50um，孔隙率为60 %，两区域连接的过渡部分的宽度不超过0. 5mm。热管壳体使 用TUl材料鉱自薄壁铜管压扁而来，压扁后壁厚0. 7mm，宽度30mm，内部空腔高度0. 6mm，总 体厚度2mm，将"U"形多孔泡沫银吸液忍材料置入压扁后的热管壳体的空腔的中间部位后， 再一次预压紧至内腔高度在0. 55~0. 6mm范围，置入&气体保护连续扩散炉中，焊接溫度 550°C，保溫5min，自然冷却后进行抽真空注液，使用丙酬作为热管工质，充入丙酬工质后进 行二次除气后密封，即得到本发明的变参数吸液忍超薄热管。
[0036] W上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可W在权利要求的范围内做出各种变化或修改，运并不影 响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可W任意相 互组合。
【主权项】
1. 一种变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，包括热管壳体（1)、吸液芯（2)以及热管 工质（3)，吸液芯（2)和热管工质（3)位于热管壳体（1)内，其特征在于： 吸液芯（2)通过扩散焊接的方式与热管壳体（1)的内壁的上下两侧表面连接，热管壳 体⑴内充有热管工质（3); 吸液芯（2)宽度方向上的两侧区域采用小孔径高孔隙率结构（201); 吸液芯（2)宽度方向上的中间区域采用大孔径低孔隙率结构（202)。2. 根据权利要求1所述的变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，吸液芯（2)采用多孔泡 沫铜或多孔泡沫银材料制成，所述小孔径高孔隙率结构（201)的平均孔径在0. 1~1微米， 孔隙率在90%~95%范围，所述大孔径低孔隙率结构（202)的平均孔径在10~100微米， 孔隙率60~80%范围。3. 根据权利要求2所述的变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，吸液芯（2)与热管壳体 (1)内侧表面通过还原性气氛保护扩散焊的方式实现连接，对于多孔泡沫铜材料，扩散焊温 度在600~800°C，温度维持在时间30min以内，对于多孔泡沫银材料，扩散焊温度在500~ 700°C，温度维持时间5~lOmin。4. 根据权利要求1所述的变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，热管壳体（1)使用紫铜 管压扁制成，铜管材料牌号使用TU1或TU2无氧铜。5. 根据权利要求1所述的变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，热管工质（3)使用纯净 水、丙酮或甲醇。6. 根据权利要求1所述的变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，热管的总体厚度小于 2mm〇7. 根据权利要求1所述的变参数吸液芯超薄热管，其特征在于，热管壳体（1)内设置有 多根并列布置的吸液芯（2)或者呈U形的吸液芯（2)。
【专利摘要】本发明提供了一种变参数吸液芯超薄热管，吸液芯(2)宽度方向上的两侧区域采用小孔径高孔隙率结构(201)；吸液芯(2)宽度方向上的中间区域采用大孔径低孔隙率结构(202)。本发明中吸液芯(2)两侧区域的小孔径高孔隙率结构能够在热管工作时扩大吸液芯中气液交界面区域，增大参与蒸发与冷凝过程的工质流量，提高了此区域的毛细驱动力，同时中间区域的大孔径低孔隙率吸液芯增大了吸液芯中储存的工质液体量，降低了工质流动至吸液芯两侧的阻力，使得工质液体更容易补给至两侧区域，提高了气液工质的循环速度，实现了超薄热管的高效运行。
【IPC分类】F28D15/02
【公开号】CN105403085
【申请号】CN201510929690
【发明人】杨定宇, 周日海, 陈福胜, 陶莉, 侯振压
【申请人】上海利正卫星应用技术有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月14日