一种带有倾角联通管结构的脉动热管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种带有倾角的联通管的脉动热管，属于电子器件冷却和高效传热领 域。
【背景技术】
[0002] 随着电子行业的飞速发展，电子器件的性能越来越好，而集成度越来越高，单位面 积电子元件所能产生的功率相应的液越来越大。在20世纪90年代末，计算机主机忍片所能 产生的热流密度就已经达到了lOOW/cm2。对于电子器件狭小的内部空间，如此高的热流密 度会使电子器件产生局部或整体高溫，轻则会使电子设备的性能下降，重则产生热变形，造 成电子元器件疲劳损坏或失效。据统计，约55%的电子器件的失效都是由于其局部或整体溫 度过高导致的。电子忍片的散热溫度已经成为制约电子器件及其设备进一步发展的瓶颈问 题之一。如何有效地将电子器件的溫度控制在一个合理的范围内，已经成为了现在电子行 业所热口的话题。
[0003] 脉动热管又称为振荡热管，上世纪90年代由日本学者H.AkacM提出，现有技术的 脉动热管是一种机构简单但机理复杂的两相流传热器件，它是将一根长的毛细管抽真空， 然后将毛细管内部充入液体，如果毛细管直径足够小，管内就会间歇地形成汽塞和液塞，当 脉动热管的一端受热时液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液 体。小管径和冷热端反复的折弯是形成脉动热管的两个基本条件，通过相变和汽液脉动来 传递热量。与普通热管相比，其结构简单，不需要吸液忍，不受重力影响，管径小，热管形状 可W任意弯曲，适应性好，因此制造、运行和维护成本低脉动热管由于其优良的性能，被视 为解决微小空间高热通量散热方案中最有希望和前途的传热元件。
[0004] 现有技术的脉动热管虽然具有上述种种优势，但存在的缺陷是:脉动热管在较低 负荷时启动困难，在较高负荷是容易烧干。运些问题都导致普通脉动热管只能在较小的范 围内正常工作，从而降低其传热特性，影响电子元件的正常工作及寿命。
【发明内容】
[000引本发明为了解决现在技术存在的上述不足，提供了一种带有倾角的联通管的脉动 热管。此热管分别在蒸发段和冷凝段添加了与直管有夹角的联通管。增加的联通管，可W有 效增加蒸发段气相向冷凝段的运输，同时也提高了冷凝段液塞向蒸发段的运输。运样就有 效提高了脉动热管的换热效率，增强了其传热性能，适用于电子器件及其他集成部件散热。 [0006]本发明所述脉动热管包括抽真空/注工质段、带斜联通管的蒸发段、绝热段和带斜 联通管的冷凝段； 所述脉动热管为闭环型脉动热管； 所述带斜联通管的蒸发段是在传统蒸发段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的 联通管，将蒸发段中两条相邻的直管联通； 所述带斜联通管的冷凝段是在传统冷凝段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的 联通管，将冷凝段中两条相邻的直管联通； 所述绝热段与蒸发段及冷凝段管径相同，并且一体成型； 所述抽真空/注工质段通过Ξ通管与带斜联通管的蒸发段连接； 所述脉动热管采用毛细管的当量直径满足:颗如:姆蜗-風).<:过在如巧获换-喊;; 式中g为重力加速度，d表示当量直径，Ρ表示脉动热管中填充液的密度，0表示表面张 力，下标1、v分别代表液相和气相； 所述脉动热管的当量直径在0.5mm~3.5mm; 所述脉动热管中的工质为蒸馈水、甲醇、无水乙醇、丙酬、R123、R134a中的任一种。 [0007]脉动热管加热时，蒸发段生成的气体在经过斜联通管时会有一部分进入斜联通 管，从而加快蒸发气体的向冷凝段的转移，W避免烧干现象。同时由于斜联通管的存在，使 得蒸发面积增大，更易于脉动热管的启动。冷凝段中两条相邻的直管联通。冷凝的工质在经 过斜联通管时会有一部分流入斜联通管从而较快的进入下一轮对蒸发段的冷凝中，从而也 进一步避免了烧干现象。由于在脉动热管中的上述现象，使其启动时间缩短，传热性能明显 增强。
[000引本发明与传统脉动热管相比有益效果是： (1)由于在传统蒸发段基础上添加斜联通管，将蒸发段中两条相邻的直管联通。蒸发后 的气体在经过斜联通管时会有一部分进入斜联通管，从而加快蒸发气体的向冷凝段的转 移，W避免烧干现象。同时由于斜联通管的存在，使得蒸发面积增大，更易于脉动热管的启 动。
[0009] (2)由于在传统冷凝段基础上添加斜联通管，将冷凝段中两条相邻的直管联通。冷 凝的工质在经过斜联通管时会有一部分流入斜联通管从而较快的进入下一轮对蒸发段的 冷凝中。
[0010] (3)在蒸发段及冷凝段中，斜联通管与其主通道的夹角可W相同也可W不同。
[0011] (4)由于在脉动热管中的上述现象，使其的传热性能明显增强，缩短启动时间。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的一种带有倾角联通管结构的脉动热管示意图； 图2为A-A截面，即毛细管当量直径为2.5mm; 图3为带斜联通管的冷凝段示意图； 图4为带斜联通管的蒸发段示意图； 图中1.抽真空/注工质段与冷凝段连接的Ξ通，2.带斜联通管的冷凝段，3.绝热段，4. 带斜联通管的蒸发段，5.冷凝段中斜联通管和直管之间的夹角a，6.蒸发段中斜联通管和直 管之间的夹角b。
[0013] 图5为加热功率为40W时，填充率与脉动热管热阻的关系，横坐标为填充率，纵坐标 为脉动热管热阻。
[0014] 图中、、、、、參、、、、、代表传统热管;~酱、…代表带斜联通管的脉动热管。
【具体实施方式】
[0015] 本发明所述脉动热管包括抽真空/注工质段、带斜联通管的蒸发段、绝热段和带斜 联通管的冷凝段； 所述脉动热管为闭环型脉动热管； 所述带斜联通管的蒸发段是在传统蒸发段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的 联通管，将蒸发段中两条相邻的直管联通； 所述带斜联通管的冷凝段是在传统冷凝段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的 联通管，将冷凝段中两条相邻的直管联通； 所述绝热段与蒸发段及冷凝段管径相同，并且一体成型； 所述抽真空/注工质段通过Ξ通管与带斜联通管的蒸发段连接； 所述脉动热管采用毛细管的当量直径为2.5mm; 所述脉动热管中的工质为蒸馈水、甲醇、无水乙醇、丙酬、R123、R134a中的任一种。
[0016]脉动热管加热时，蒸发段生成的气体在经过斜联通管时会有一部分进入斜联通 管，从而加快蒸发气体的向冷凝段的转移，W避免烧干现象。同时由于斜联通管的存在，使 得蒸发面积增大，更易于脉动热管的启动。冷凝段中两条相邻的直管联通。冷凝的工质在经 过斜联通管时会有一部分流入斜联通管从而较快的进入下一轮对蒸发段的冷凝中，从而也 进一步避免了烧干现象。由于在脉动热管中的上述现象，使其启动时间缩短，传热性能明显 增强。
【主权项】
1. 一种带有倾角联通管结构的脉动热管，其特征在于:所述脉动热管结构包括抽真空/ 注工质段、带斜联通管的蒸发段、绝热段和带斜联通管的冷凝段； 所述绝热段与蒸发段及冷凝段管径相同，并且一体成型； 所述抽真空/注工质段通过Ξ通管与带斜联通管的蒸发段连接； 所述脉动热管采用毛细管的当量直径满足：式中g为重力加速度，d表示当量直径，P表示脉动热管中填充液的密度，0表示表面张 力，下标1、v分别代表液相和气相； 所述脉动热管中的工质为蒸馈水、甲醇、无水乙醇、丙酬、R123、R134a中的任一种。2. 根据权利要求1所述的一种带有倾角联通管结构的脉动热管，其特征在于:所述脉动 热管为闭环型脉动热管。3. 根据权利要求1所述的一种带有倾角联通管结构的脉动热管，其特征在于:所述带斜 联通管的蒸发段是在传统蒸发段的U型弯的直管处连接一条与直管有夹角的联通管，将蒸 发段中两条相邻的直管联通;所述带斜联通管的冷凝段是在传统冷凝段的U型弯的直管处 连接一条与直管有夹角的联通管，将冷凝段中两条相邻的直管联通。4. 根据权利要求1所述的一种带有倾角联通管结构的脉动热管，其特征在于:所述脉动 热管的当量直径在0.5mm~3.5mm。
【专利摘要】一种带有倾角联通管结构的脉动热管，其结构包括抽真空/注工质段、带斜联通管的蒸发段、绝热段和带斜联通管的冷凝段。在传统蒸发段基础上添加斜联通管，将蒸发段中两条相邻的直管联通。蒸发后的气体在经过斜联通管时会有一部分进入斜联通管，从而加快蒸发气体的向冷凝段的转移，以避免烧干现象。同时由于斜联通管的存在，使得蒸发面积增大，更易于脉动热管的启动。由于在传统冷凝段基础上添加斜联通管，将冷凝段中两条相邻的直管联通。冷凝的工质在经过斜联通管时会有一部分流入斜联通管从而较快的进入下一轮对蒸发段的冷凝中；在蒸发段及冷凝段中，斜联通管与其主通道的夹角可以相同也可以不同，使其的传热性能增强，缩短启动时间。
【IPC分类】F28D15/04
【公开号】CN105571366
【申请号】CN201510985202
【发明人】张莹, 王志强
【申请人】南昌大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月25日