脉动热管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传热元件，具体地，涉及一种脉动热管。
【背景技术】
[0002]脉动热管是一种利用工质气液相变原理实现传热传质的元件。脉动热管管径小于工质形成液塞的临界管径，封装在的饱和状态工质在管内形成汽液相间的柱塞。脉动热管一端加热，使工质升温、升压、沸腾、汽化和膨胀，推动工质向冷凝端流动，冷却端使工质降温降压、冷凝、收缩和回流期间产生轴向振荡、循环流动和相变，从而实现热量的传递。
[0003]但是，现有脉动热管中存在如下缺陷:脉动热管弯头形状复杂，工质、内外管壁和热源/冷源之间难以避免较大的接触热阻或传导热阻。板式脉动热管虽简化了外形，但热阻问题未有大改善，冷热端之间的刚性连接也使其应用不便。脉动热管换热过程中对流方式仅限于冲刷，使得换热效率不高。脉动热管的轴向热流密度可以达到比较高，但由于以上原因，限制了它在高热流密度散热场合的应用。
【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脉动热管。
[0005]根据本发明提供的脉动热管，包括热端底座、冷端底座和毛细管阵列；
[0006]其中，所述毛细管阵列的下端设置在所述热端底座内，上端设置在所述冷端底座内；
[0007]所述冷端底座设置有第一空腔；所述毛细管阵列的上端连通所述第一空腔；所述热端底座设置有第二空腔；所述毛细管阵列的下端连通所述第二空腔。
[0008]优选地，所述热端底座的下端设置有导热面；所述导热面用于连接热源。
[0009]优选地，还包括充液口 ；所述充液口的下端穿过所述冷端底座的冷端底板连通所述第一空腔；
[0010]所述充液口用于抽真空和充入工质。
[0011]优选地，所述毛细管阵列包括多个第一管路和多个第二管路；
[0012]所述第一管路的直径大于所述第二管路的直径；所述第一管路和所述第二管路在与底座平行的平面上呈十字交错分布。
[0013]优选地，所述热端底座和所述冷端底座采用玻璃或不锈钢制成；
[0014]所述毛细管阵列采用紫铜管或铝管制成。
[0015]优选地，所述毛细管阵列采用3x3的管路阵列。
[0016]优选地，所述充液口、所述冷端底座、所述毛细管阵列、所述热端底座以及所述导热面密封连接。
[0017]优选地，多个第一管路和多个第二管路的端口设置有圆角。
[0018]优选地，所述热端底座的下端部构成蒸发段，上端部构成绝热段；所述毛细管阵列构成冷凝段；所述冷端底座构成回流段。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0020]1、本发明中毛细管阵列在管口与导热面垂直，工质在管内流出或向管内回收时，相对于导热面而言属于阵列射流；根据场协同原理，这种对流方式能在单相或两相条件下提供最尚效的对流换热，从而提尚了脉动热管的换热效率；
[0021]2、本发明中平面形状的导热面也使得从热源到换热工质之间的传导热阻能够最大程度降低；
[0022]3、本发明布局合理，结构简单，易于推广。
【附图说明】
[0023]通过阅读参照以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为本发明一个方向的结构示意图；
[0025]图2为本发明另一个方向的结构示意图；
[0026]图3为本发明的截面示意图。
[0027]图中:
[0028]I为充装口 ；
[0029]2为冷端底座；
[0030]3为热端底座；
[0031]4为毛细管阵列；
[0032]5为导热面；
[0033]6为冷端底板；
[0034]10为蒸发段；
[0035]20为绝热段；
[0036]30为冷凝段；
[0037]40为回流段；
[0038]100为脉动热管。
【具体实施方式】
[0039]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0040]在本实施例中，如图1所示，本发明提供的一种脉动热管100，包括充液口 1、热端底座3、冷端底座2、毛细管阵列4和导热面5。
[0041]其中，所述充液口 I为长管状，与冷端底板6紧密相连，由具有一定机械强度的材料制成，用于抽真空和充入工质。
[0042]所述冷端底座2由导热性相对不佳的材料制成，如玻璃、不锈钢等制成。充液口 I通过小孔穿过冷端底板6，所述冷端底座2形成回流段40，所述冷端底座2设置有第一空腔，如图2所示。而冷端底座2也连接毛细管阵列4，使毛细管阵列4内的管路与回流段40相连。在本实施方式中，毛细管阵列为3x3的阵列，具体的阵列参数可以随需要作改变。
[0043]所述毛细管阵列4采用高导热率管材制成，如紫铜管、铝管等制成。其中，毛细管阵列4中包括多个第一管路和多个第二管路，其中，第一管路的直径大于第二管路的直径，但第一管路的直径大于第二管路的直径均小于工质表面张力能形成液塞的临界水力直径。毛细管阵列40暴露在热端底座3、冷端底座2以外，与外界环境接触的部分形成冷凝段30。毛细管阵列40中的第一管路和第二管路在与底座平行的平面上呈十字交错分布。其中5根为第二管路，4根为第一管路。对冷凝段30的外部冷却，可以是风冷、水冷或者将其封装于环路热管的蒸发器中作为热源。
[0044]毛细管阵列4的另一端与热端底座3相连。所述热端底座3设置有第二空腔。热端底座3采用导热性相对不佳的材料制成，如玻璃、不锈钢等制成，第二空腔作为绝热段20。热端底座3形成蒸发段10，多个第一管路和多个第二管路的端口处均打圆角处理。
[0045]将充装口 1、冷端底2、热端底座3、毛细管阵列4和导热面5，按图2所示以密封方法，如焊接、胶接、融合等连接。
[0046]所述脉动热管100在充装完成后，在内部空间形成饱和蒸汽与液体离散并存的状态，毛细管中出现液柱和气塞的分布。当导热面5从热源接收热量，使蒸发段10空腔内的工质升温、升压、沸腾、汽化和膨胀，推动工质进入冷凝段30的毛细管阵列，冷凝段30使工质降温降压、冷凝、收缩，连同回流段40的连通作用，使工质产生轴向振荡或循环流动，从而实现热量和质量的传递。由于毛细管阵列设置为大、小管径的两种管路，而气泡膨胀时的压力较容易使工质向直径较大的管路移动。因此相对于蒸发段的空腔而言，大管径的管路管口容易形成工质离开的回流，而小管径的管口容易形成工质进入的射流，促使每根管路内出现定向的流动。毛细管阵列形式的射流一回流设计，根据场协同原理将有利于进行高热流密度的对流换热，阵列分布的射流一回流孔能充分消除热边界层的影响，工质射流与导热面5接触后被立即回收而不会回旋滞留。
[0047]由于毛细管阵列4的管壁面积可以远大于导热面5的面积，所以本发明提供的脉动热管100可作为扩热装置使用，将高密度的热流转化为低密度的热流，从而能利用其他装置以较小的代价将其传输到远处排散。
[0048]以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，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种脉动热管，其特征在于，包括热端底座、冷端底座和毛细管阵列； 其中，所述毛细管阵列的下端设置在所述热端底座内，上端设置在所述冷端底座内； 所述冷端底座设置有第一空腔；所述毛细管阵列的上端连通所述第一空腔；所述热端底座设置有第二空腔；所述毛细管阵列的下端连通所述第二空腔。2.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述热端底座的下端设置有导热面；所述导热面用于连接热源。3.根据权利要求2所述的脉动热管，其特征在于，还包括充液口；所述充液口的下端穿过所述冷端底座的冷端底板连通所述第一空腔； 所述充液口用于抽真空和充入工质。4.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述毛细管阵列包括多个第一管路和多个第二管路； 所述第一管路的直径大于所述第二管路的直径；所述第一管路和所述第二管路在与底座平行的平面上呈十字交错分布。5.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述热端底座和所述冷端底座采用玻璃或不锈钢制成； 所述毛细管阵列采用紫铜管或铝管制成。6.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述毛细管阵列采用3x3的管路阵列。7.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述充液口、所述冷端底座、所述毛细管阵列、所述热端底座以及所述导热面密封连接。8.根据权利要求4所述的脉动热管，其特征在于，多个第一管路和多个第二管路的端口设置有圆角。9.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述热端底座的下端部构成蒸发段，上端部构成绝热段；所述毛细管阵列构成冷凝段；所述冷端底座构成回流段。
【专利摘要】本发明提供了一种脉动热管，包括热端底座、冷端底座和毛细管阵列；其中，毛细管阵列的下端设置在热端底座内，上端设置在冷端底座内；冷端底座设置有第一空腔；毛细管阵列的上端连通所述第一空腔；热端底座设置有第二空腔；毛细管阵列的下端连通所述第二空腔。热端底座的下端设置有导热面；导热面用于连接热源。还包括充液口；充液口的下端穿过冷端底座的冷端底板连通第一空腔；充液口用于抽真空和充入工质。本发明中毛细管阵列在管口与导热面垂直，工质在管内流出或向管内回收时，相对于导热面而言属于阵列射流；根据场协同原理，这种对流方式能在单相或两相条件下提供最高效的对流换热，从而提高了脉动热管的换热效率。
【IPC分类】F28D15/04
【公开号】CN105222628
【申请号】CN201510604800
【发明人】李志松
【申请人】上海卫星工程研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月21日