一种闭环式脉动热传热管及散热换热器的制作方法

1.本实用新型涉及热控、散热、换热技术及装置领域，具体为一种闭环式脉动热传热管及散热器、换热器、热控系统。


背景技术：

2.目前在高热流密度的电子、电器、通讯、计算机产品、汽车、新能源和各种设备都需要热控管理，原有的散热器的材质、形状比较多，大多采用的铜材、铝材制作，结构复杂、体积大、重量重，导热速度相对比较慢，且散热器整体温度不一致，散热器各部分温差很大、热源芯片热沉超高等；另一方面随着各种电子芯片、电路高度集成、新材料、新能源电池产品不断开发趋势，原有的导热散热材料热传散热方案已经很难解决高热流密度的电子芯片、高度集成线路、新材料、新能源产品等热控管理需求，无法把热源体持续产生的热量迅速的传递、散掉，造成热源芯片、电子电路、新能源产品等热沉温度超高，热源芯片持续地工作，温度随之不断升高，严重影响和损害产品的使用效果和使用寿命。为解决不断提高的这些高热流密度的集成芯片、功率模块热控管理，人们不断的实用新型各种热管相变原理的热控散热方案，热管相变原理以期超高导热系数(6000-3000w/km)的散热热控得到广泛应用，但如常规铜烧结热管的加工工艺流程复杂，工艺精度要求很高，应用设备很多，投资很大才能形成产能，设备、材料及工艺成本都很高，常用的铜烧结芯体热管、重力沟槽热管等与散热器件组合时结构复杂，这些种种原因造成这些热管散热方案总体成本都非常高，况且在某些应用环境下
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如航空、航天、卫星等深空真空环境下不适合应用。
3.在此环境下，开发一种结构简洁、生产简单、功能齐全、超导热传、超效散热、换热的新型热管及该新型热管组成的散热、换热器件、应用系统方案等，以解决现在和未来不断进步的各类电子产品、新能源产品、各类电气、电信设备、深空航天设备等热管理应用显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种闭环式脉动热传热管及散热换热器、换热器、热控系统；工艺流程简洁、工艺要求不高，投资较低，加工方便、设备和工艺、材料等成本较低，但能实现超效热传散热、换热功能，以较低的成本解决各类高热流密度的热控管理，应用范围很广，并解决一些特殊环境设备的热控应用。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种闭环式脉动热传热管，包括连续弯折的管体，所述的管体的两端通过灌液管进行连接形成闭环结构，所述的管体的内部呈阵列设置有管孔，所述的管路内抽真空并灌注有导热工质，所述的导热工质在管体形成的闭环管路内不断往复。
6.作为优选，所述的管体的截面呈扁形或圆形或矩形。
7.作为优选，所述的管孔呈圆形或方形或矩形。
8.还包括一种闭环式脉动热传热管散热换热器，所述的闭环式脉动热传热管的管体
之间设置散热翅片。
9.在上述的闭环式脉动热传热管的基础上可以组成对应的散热器、换热器，也可以在管体外设置散热翅片，提高散热换热效能，形成无功耗的超效散热、换热脉动热管散热器，闭环脉动热管或加上散热翅片后的闭环式脉动热传热管可以设置若干个，而且并排布置，组成较大功率的散热器，再加装强制对流换热装置，如风扇，液泵等形成超效散热、换热脉动热管散热、换热、热控系统。
10.脉动热传热管的生产制备和工艺流程简单，一套多次连续折弯的回路管件只需用一个灌液管并一次真空灌液密封就完成热管工艺的制作，相比其他工艺的热管制备已非常简单，所需的生产设备投资少、工艺流程简单、生产效率和产能都非常高，是目前最优化的热管制作工艺。(对比烧结芯热管工艺流程复杂
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增加的工艺
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填铜粉、烧结、还原、精密灌液、焊接封口、二除、表面抗氧化等，另一种常规的沟槽重力热管工艺流程相比烧结芯热管就少了烧结工艺，其他工艺流程基本相同，每一根热管都单独这些流程，设备精密度高，投资大、工艺和流程复杂，成本很高)。
11.另一方面本实用新型的脉动热传热管结构与现有的脉动热管结构上有很大的区别和优势，本实用新型的脉动热传热管采用多孔陈列结构，一个管件就有很多个小管路(原有脉动热管一般只有一个孔的圆管)，多孔管路管件结构延伸可以较丰富，表面积可以非常大，若采用矩形扁状结构，后续不用做压扁工艺就能有很大的与热源接触面积，管件加工工艺精细，平面度可达到0.1-0.3，可以不用再加工接触面，节省后续加工工艺，还有在管材材质方面有很广泛的应用，可以采用铝、铜、不锈钢、钛等金属、塑料、玻璃、陶瓷、复合有机材料等，材料非常广泛，材料的应用广泛同步相应的导热工质的相融性选项也非常广泛，产品应用范围非常广，可广泛应用于各类电子产品、半导体芯片、集成电路、动力机车、电信设备、信号基站、电力设备、矿用设备、防爆设备、大小型服务器、igbt、变频器、伺服器、新能源电池、充电桩、led、照明灯具、驱动电源、逆变器、自动售卖设备、电器产品、机电设备、电气设备、制冷暖通新风换热设备、海水淡化、供热采暖、余热回收、地热采集等广泛应用，由于材质和工质选项广泛，若采用铝材与丙酮、氨及各种低温冷媒工质制备的新型脉动热管、脉动热管散热器、脉动热管换热器产品，重量轻、能在超低温环境工作，特别适用航空、航天、卫星等深空设备的热管理应用。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图；
13.图2为本实用新型的侧视结构示意图；
14.图3为本实用新型的管体的剖面结构图；
15.图4为本实用新型的脉动热管阵列组成的散热器的结构图。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.如图1-3示，本实用新型提供一种闭环式脉动热传热管及换热器，包括连续弯折的管体1，所述的管体1的两端通过灌液管2进行连接形成闭环结构，所述的管体1的内部呈阵列设置有管孔4，所述的管孔4内抽真空并灌注有导热工质，所述的导热工质在管体1形成的闭环管路内不断往复。
18.其中，管体1的外形是扁形、矩形、圆形、方形或其他多边形状，管体1 内的管孔4的形状是圆形、矩形、方形、三角形或其他多边形状，管孔4的排列是沿管件轮廓形状规则和不规则的阵列状排列，并可以是单排或多排阵列布置。
19.另外，所述的管体1的材质是铝、铜、不锈钢、钛等金属、塑料、改性石墨材料、玻璃、陶瓷及有机复合材料。
20.所述的管体1内真空灌注的导热工质是水、丙酮、氨、甲醇、乙醇、导热姆等各种高低温导热工质及各类冷媒、各种混合工质等。
21.功率热源热量在蒸发段管件内导热工质迅速将热能传导到冷凝段及整个脉动热管散热器结构，使整个散热器基本处于接近均温状态，冷凝段管壁和散热翅片有较大的散热面积，通过自然空气对流或强制对流方式把热量迅速散去，这样就解决功率热源产生过高的热沉有效保护功率模块产品。
22.在上述的闭环式脉动热传热管的基础上可以组成对应的散热器，也可在管体1上设置散热翅片3，提高散热换热效能，形成无功耗的超效散热、换热脉动热管散热器，闭环式脉动热传热管可以设置若干个，而且并排布置，并在侧边加装强制对流装置，如风扇，液泵等组成超效散热、换热脉动热管散热、热控系统。
23.实施例一：
24.一种新型脉动热管
25.管体1采用铝材质扁形多孔管件，铝管经连续有规则的折弯后焊接加装灌液管件形成闭环式回路结构，真空灌注导热工质后密封管件，当热源启动，产生热能，传递到管件，热管内的导热工质低温沸腾，形成大量的气泡和液栓，液栓在微细的管子内被气泡间隔着，随着热源温度的不断提高热能也不断增加，形成大量的气泡和液栓产生，推动管子内液栓向冷凝段推进并在回路管内不断循环，工质在循环的过程中不断的气化潜热散热降温回流到热源蒸发段处，再不断循环，达到快速散热、换热功能，形成闭环式回路新型脉动热传热管。
26.实施例二：
27.一种新型脉动热管散热装置
28.管体1固定(焊接或固化粘接)在热源基板上，成为一种新型的脉动热管散热器，为提高散热换热效能，可在管体上加装散热翅片，增加换热面积，提高效能，组成超效热传换热散热器。
29.如图4所示，散热器底板5，散热器底板5一面连接热源功率器件(芯片)，另一面与连续折弯闭环多孔脉动热管，两者组成新型散热器结构，如4所示，通过陈列热管增加热管表面积，组成更大的新型脉动热管散热器，另管件上陈列焊接铝箔翅片，极限大地增加换热面积组成的新型脉动热管散热器，热管的导热工质可采用与壳体材质相融的各种高温、中温、常温、低温导热工质、冷媒等，根据工况需要，配置相应的产品壳体和导热工质，以适应工况环境工作，该散热器重量超轻、热传速度快并具备极大的散热表面积，这些特点都能适
应各种热控热管理应用
30.实施例三：
31.一种脉动热管新风换热装置，由若干个铝材质的扁状多孔脉动热管焊接铝箔翅片的换热器，并排的换热器中间段用橡胶间隔，换热装置安装在一个有中间隔层的换热结构管道内，热管上下两段空气流体不流通，当换热工作启动，高温(低温)的废气在换热结构管道下层流通时，管体1内工质迅速吸收废气热量并低温沸腾，通过脉动震荡工质气泡和液栓原理，推动液栓向热管的上段，使热管上段的温度与下端热管温度接近均温，换热结构管道上层新鲜的空气流通并通过吸收热管上段温度，提升(降低)新鲜空气的温度，达到高效的余热回收效果，达到节能、环保、低碳的运行。
32.实施例四：
33.一种脉动热管废水、废气余热换热装置，管体1材质为不锈钢扁状(圆状)的多孔陈列管，将脉动热传热管安装在有上下两层的余热回收的管道中，热管中间段用橡胶(或焊接不锈钢板)做隔层，上下两层不流通，当余热废水在下层管道内流通，脉动热管迅速工作，热管上段的温度与下端热管温度接近均温，将下层流体热量迅速传递到上层的流体，提升上层流体的温度，达到高效的余热回收效果，达到节能、环保、低碳的运行。
34.实施例五：
35.一种新型的脉动热管海水淡化装置，材质为2205不锈钢材质或铝黄铜扁状(圆状)的多孔陈列管体，脉动热传热管中间安装隔层材料将热管分上下两层，将脉动热管安装在海水淡化装置内，装置为两层较密闭空间，装置下层设置为锅炉高温废气(高温热水)进口，装置上层的上端设置海水喷淋装置和蒸汽收集出口、蒸汽收集装置；当高温的锅炉废气(高温热水)在装置下层流通时，脉动热传热管迅速工作，工质迅速将高温传递到脉动热传热管上段，使脉动热传热管上段温度与下层温度接近，到达设计设定的温度时，装置上层的海水喷淋装置将海水喷淋到高温的脉动热传热管上，产生高温蒸汽，蒸汽收集装置将蒸汽收集，收集到的蒸汽已是淡化过的，经多次循环蒸发，就达到设定的海水淡化设定效果。在具体的操作中，采用高温废气做热源的，热管下端焊接不锈钢翅片以增加热管与高温空气的接触面积，提高热传换热效果，提高装置的海水淡化效率和产能，若采用热水作为热源的脉动热管下段可不用焊接翅片。
36.实施例六：
37.一种新型的超薄脉动热管换热器航天换热装置，管件材质为铝3003扁管状的多管孔陈列管，管体1采用超薄超小壁厚特殊工艺结构，并多次连续折弯，热管表面积极限超大，另管件上陈列焊接铝箔翅片，极限大地增加换热面积，导热工质采用丙酮、氨和与铝材相融的各种低温冷媒，能在超低温环境工作，重量超轻并具备极限大的表面积，这些特点特别适用航空、航天、微星等深空设备热管理应用。
38.虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。