一种环路热管蒸发器装置及环路热管系统

本发明涉及环路热管，特别是涉及一种环路热管蒸发器装置及系统。

背景技术：

1、环路热管是一种高效的两相热传输装置，具有传输距离远、可逆重力传热、传热功率大、布置灵活等优点，在航天器热控、电子元器件散热等领域广泛应用。环路热管（loopheat pipe，lhp）一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸气和液体管线构成，工作时对蒸发器施加热载荷，工质在蒸发器毛细芯外表面蒸发，产生的蒸气从蒸气槽道流出进入蒸气管线，继而进入冷凝器冷凝成液体并过冷，回流液体经液体管线进入液体干道对蒸发器毛细芯进行补给，如此循环，而工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。蒸发器作为环路热管的核心部件，承担着组织蒸发和提供动力的重要作用。研究蒸发器内的相变传热及两相流机理对优化环路热管结构、提升传热性能具有重要的作用。

2、目前关于环路热管蒸发器的可视化研究主要集中在对蒸发器某单一方向进行观测，然而仅从某单一方向上观测环路热管内部蒸气槽道内的沸腾、蒸发及两相流动现象，对环路热管内部的相变传热及两相流机理的了解较为片面、局限，不利于对环路热管结构的优化、传热性能的提升。

3、因此，如何设计一种环路热管蒸发器装置及环路热管系统，令使用者能够从多角度对环路热管内部复杂的传热传质机理进行观测是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种环路热管蒸发器装置及环路热管系统，令使用者能够从多角度对环路热管内部复杂的传热传质机理进行观察，以为环路热管结构的优化提升提供宝贵的参考资料。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、本发明提供一种环路热管蒸发器装置，包括蒸发器和储液器，所述蒸发器具有能够导热的存放区和第一连接区，所述存放区的内部设有第一通孔，毛细芯固定于所述第一通孔内并与所述第一通孔的内壁紧密贴合；

4、所述第一连接区的外周面处设有供产生的蒸气排出的排气管道，所述排气管道与所述第一通孔相连通；所述第一通孔远离所述第一连接区的一端与所述储液器相连通，所述储液器上设有用于输送液体工质的输送管道，所述输送管道与所述第一通孔相连通；

5、所述存放区的外周面设有第一周向视窗，所述第一连接区远离所述毛细芯的轴向端面设有第一轴向视窗，通过所述第一周向视窗和所述第一轴向视窗能观察到所述毛细芯表面的两相传热传质现象。

6、优选地，所述第一周向视窗和所述第一轴向视窗均为透明的观察窗；所述第一连接区的内部设有轴向贯通的第二通孔，所述排气管道通过所述第二通孔与所述第一通孔相连通，所述第一周向视窗在所述毛细芯外周面的投影、所述第一轴向视窗穿过所述第二通孔后在所述毛细芯端面的投影均与所述毛细芯相重叠。

7、优选地，所述第一周向视窗在所述毛细芯外周面的投影完全覆盖所述毛细芯的外周面；所述第一轴向视窗穿过所述第二通孔后在所述毛细芯端面的投影完全覆盖所述毛细芯的轴向端面。

8、优选地，所述储液器具有与所述第一通孔相连通的储液区和用于安装所述输送管道的第二连接区，所述输送管道位于所述第二连接区的外周面处，所述储液区的外周面设有第二周向视窗，所述第二连接区远离所述第一通孔的轴向端面设有第二轴向视窗，所述第二周向视窗与储液区的外周面之间设有第三图像传输通道，所述第二轴向视窗与储液区的轴向端面之间设有第四图像传输通道，以通过所述第三图像传输通道和所述第四图像传输通道对储液区内发生的两相传热传质现象进行观察。

9、优选地，所述第二周向视窗和所述第二轴向视窗均为透明观察窗，所述第二连接区的内部设有轴向贯通的第三通孔，所述储液区通过所述第三通孔与所述输送管道相连通，所述第二周向视窗在所述储液区外周面的投影、所述第二轴向视窗穿过所述第三通孔后在所述储液区端面的投影均与所述储液区相重叠。

10、优选地，所述第二周向视窗在所述储液区外周面的投影完全覆盖所述储液区的外周面；所述第二轴向视窗穿过所述第三通孔后在所述储液区端面的投影完全覆盖所述储液区的轴向端面。

11、优选地，所述蒸发器包括蒸发器壳体和第一连接件，所述存放区位于所述蒸发器壳体，所述第一连接区位于所述第一连接件，所述蒸发器壳体的轴向两端分别与所述第一连接件和所述储液器可拆卸连接。

12、优选地，所述储液器包括储液器壳体和第二连接件，所述储液区位于所述储液器壳体，所述第二连接区位于所述第二连接件，所述储液器壳体的轴向两端分别与所述蒸发器壳体和所述第二连接件可拆卸连接。

13、优选地，所述第一轴向视窗与所述第一连接件的轴向端面可拆卸连接，所述第二轴向视窗与所述第二连接件的轴向端面可拆卸连接。

14、本发明还提供一种环路热管系统，包括所述的环路热管蒸发器装置、加热装置、摄像装置、冷凝器和工质源，所述冷凝器通过连接管道分别与所述输送管道和所述排气管道相连通，所述工质源与所述输送管道相连通，所述加热装置具有加热部，所述加热部与所述蒸发器的存放区相连接，每个用于观察的视窗处均至少设有一个所述摄像装置。

15、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

16、1、本发明通过在存放区的外周面设置第一周向视窗，在第一连接区的轴向端面设置第一轴向视窗，第一周向视窗与毛细芯的外周面之间设置第一图像传输通道，第一轴向视窗与毛细芯的轴向端面之间设置第二图像传输通道，排气管道设置在第一连接区外周面的方式，使得使用者可以从周向和轴向两个不同的角度对毛细芯表面发生的两相传热传质现象进行多角度观测，提高观测的全面性，以为环路热管结构的改进和优化提升提供宝贵的参考资料。

17、本发明的其他技术方案相对于现有技术取得了以下技术效果：

18、2、本发明通过在储液器的外周面设置第二周向视窗，在第二连接区的轴向端面设置第二轴向视窗，第二周向视窗与储液区的外周面之间设置第三图像传输通道，第二轴向视窗与储液区的轴向端面之间设置第四图像传输通道，输送管道置于第二连接件外周面的方式，使得使用者可以从周向和轴向两个不同的角度对储液器内的气液界面发生的变化进行多角度观察，相对于仅对毛细芯表面的传热传质现象观察的方式，本发明能够更加全面地观察环路热管结构中的传热传质现象，为环路热管结构的改进、提升提供更加科学、全面的参考资料。

19、3、相对于现有技术中采用焊接的连接方式，本发明通过蒸发器壳体与第一连接件和储液器壳体可拆卸连接，储液器壳体与蒸发器壳体和第二连接件可拆卸连接的方式，能够较为方便地更换蒸发器壳体、毛细芯以及储液器壳体等部件，便于在同一试验条件下测试不同结构的毛细芯的性能，提高试验效率。

技术特征：

1.一种环路热管蒸发器装置，其特征在于：包括蒸发器和储液器，所述蒸发器具有能够导热的存放区和第一连接区，所述存放区的内部设有第一通孔，毛细芯固定于所述第一通孔内并与所述第一通孔的内壁紧密贴合；

2.根据权利要求1所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述第一周向视窗和所述第一轴向视窗均为透明的观察窗；所述第一连接区的内部设有轴向贯通的第二通孔，所述排气管道通过所述第二通孔与所述第一通孔相连通，所述第一周向视窗在所述毛细芯外周面的投影、所述第一轴向视窗穿过所述第二通孔后在所述毛细芯端面的投影均与所述毛细芯相重叠。

3.根据权利要求2所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述第一周向视窗在所述毛细芯外周面的投影完全覆盖所述毛细芯的外周面；所述第一轴向视窗穿过所述第二通孔后在所述毛细芯端面的投影完全覆盖所述毛细芯的轴向端面。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述储液器具有与所述第一通孔相连通的储液区和用于安装所述输送管道的第二连接区，所述输送管道位于所述第二连接区的外周面处，所述储液区的外周面设有第二周向视窗，所述第二连接区远离所述第一通孔的轴向端面设有第二轴向视窗，所述第二周向视窗与储液区的外周面之间设有第三图像传输通道，所述第二轴向视窗与储液区的轴向端面之间设有第四图像传输通道，以通过所述第三图像传输通道和所述第四图像传输通道对储液区内发生的两相传热传质现象进行观察。

5.根据权利要求4所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述第二周向视窗和所述第二轴向视窗均为透明观察窗，所述第二连接区的内部设有轴向贯通的第三通孔，所述储液区通过所述第三通孔与所述输送管道相连通，所述第二周向视窗在所述储液区外周面的投影、所述第二轴向视窗穿过所述第三通孔后在所述储液区端面的投影均与所述储液区相重叠。

6.根据权利要求5所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述第二周向视窗在所述储液区外周面的投影完全覆盖所述储液区的外周面；所述第二轴向视窗穿过所述第三通孔后在所述储液区端面的投影完全覆盖所述储液区的轴向端面。

7.根据权利要求5至6任意一项所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述蒸发器包括蒸发器壳体和第一连接件，所述存放区位于所述蒸发器壳体，所述第一连接区位于所述第一连接件，所述蒸发器壳体的轴向两端分别与所述第一连接件和所述储液器可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述储液器包括储液器壳体和第二连接件，所述储液区位于所述储液器壳体，所述第二连接区位于所述第二连接件，所述储液器壳体的轴向两端分别与所述蒸发器壳体和所述第二连接件可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的环路热管蒸发器装置，其特征在于：所述第一轴向视窗与所述第一连接件的轴向端面可拆卸连接，所述第二轴向视窗与所述第二连接件的轴向端面可拆卸连接。

10.一种环路热管系统，其特征在于：包括权利要求1至9任意一项所述的环路热管蒸发器装置、加热装置、摄像装置、冷凝器和工质源，所述冷凝器通过连接管道分别与所述输送管道和所述排气管道相连通，所述工质源与所述输送管道相连通，所述加热装置具有加热部，所述加热部与所述蒸发器的存放区相连接，每个用于观察的视窗处均至少设有一个所述摄像装置。

技术总结
本发明公开了一种环路热管蒸发器装置及环路热管系统，属于环路热管技术领域，包括蒸发器和储液器，蒸发器具有能导热的存放区和第一连接区，存放区内设有第一通孔，毛细芯固定于第一通孔并与第一通孔的内壁贴合；第一连接区的外周设有与第一通孔连通的排气管道；第一通孔的一端与储液器连通，储液器上设有与第一通孔连通的输送管道；存放区的外周面设有第一周向视窗，第一连接区的轴向端面设有第一轴向视窗，第一周向视窗与毛细芯的外周面之间设有第一图像传输通道，第一轴向视窗与毛细芯的轴向端面之间设有第二图像传输通道，通过第一图像传输通道和第二图像传输通道从周向和轴向对毛细芯表面的传热传质现象进行多角度观察，以提高观察的全面性。

技术研发人员：蒋珍华,周雪,李南茜,赵文一,华凌佶,杨伊琳,陆燕,吴亦农
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28