專利名稱：微小型板式熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及相變傳熱及換熱技術領域，特別涉及一種具有微型環狀通道的板式熱管。
背景技術：
熱管是一種通過密閉容器內的工質在蒸發端遇熱蒸發將熱量快速傳遞給冷凝端的一種高效導熱體。近年來，熱管由于其高效的換熱性能，在航空航天的換熱、微電子的散熱、太陽能的換熱、熱回收等領域受到人們越來越廣泛的關注，研究工作者對各種熱管進行了大量的研究。傳統熱管技術較為成熟，已得到廣泛應用，但其內部要加毛細芯，結構比較復雜， 制造比較麻煩，體積較大，限制了其應用推廣。單根微小型熱管，雖然不用加毛細芯，實現了小型化，但單根的傳熱功率受到限制。為了便于較大面積的均勻傳熱，有人研究了固體基板上開發出一簇獨立、平行的微細通道形成微型熱管簇和具有微槽微熱管群的平板熱管，這類平板熱管具有傳熱量較大、與熱源及熱沉的接觸面積大及安裝方便等優點。但這類熱管一般要求蒸發端在下、冷凝端在上，其工作原理是工質在蒸發端遇熱蒸發將熱量向上傳遞給冷凝端，在冷凝端散熱后冷凝的液體靠通道內微槽的毛細作用及重力的作用回流，實現導熱，此時汽液兩相在同一個微小的通道內反向高速運動，產生很大的汽液界面摩擦剪切力，它會阻礙冷凝端液體的回流，使傳熱熱阻大大增加，制約了換熱效率，熱流量過大時甚至會將微熱管燒壞，這種情況一直以來都是制約板狀微熱管簇綜合性能進一步提高的瓶頸。

實用新型內容本實用新型的目的在于針對如上所述的現有板式熱管汽液摩擦阻力大、熱阻大等現有技術的不足，提供一種微小型板式熱管，可最大限度地減小通道中汽相或液相的界面摩擦剪切力，具有熱阻低、換熱效率高，以及重量輕、結構簡單、承壓能力強、用途廣泛和安裝方便等優點，使板式熱管的性能有重大提高，且大大擴大其應用范圍。本實用新型的技術方案是，所述微小型板式熱管為，在一塊基體內設置一組或一組以上封閉的微形環狀通道，通道內灌裝有起相變換熱作用的工質。以下對本實用新型做出進一步說明。所述基體外型是長方體、正方體、圓柱體、多面體、球體等任何形狀，其中的微型環狀通道經抽真空后灌裝有起相變換熱作用的工質形成微熱管。所述每組微型環狀通道包含兩個以上的主通道和分別連通主通道兩端的連接通道，主通道為平行排列或非平行排列。所述微型環狀通道是指在板狀基體內加工的環狀通道，其尺寸屬于微熱管的范圍。所述微型環狀通道經抽真空后灌裝有起相變換熱作用的工質，形成微型熱管，每組微型環狀通道的主通道分別為蒸發通道和回流通道，一般來說，回流通道的毛細作用較強。本實用新型中，一組微形環狀通道所述的蒸發通道和回流通道的橫截面積及形狀為以下四種情況之一(1)蒸發通道和回流通道的橫截面形狀相同，橫截面面積不同；(2)蒸發通道和回流通道的橫截面面積相同，橫截面形狀不同；(3)蒸發通道和回流通道的橫截面面積不同，橫截面形狀不同；(4)蒸發通道和回流通道的橫截面面積相同，橫截面形狀相同。所述微型環狀通道相互獨立，可布置成一排或多排，每一排為一組或多組微型環狀通道。所述主通道的橫截面形狀為圓形、橢圓形、三角形、正方形、長方形、多邊形或異形。本實用新型中，可根據需要，在主通道壁設置微翅片。所述微型環狀通道各條邊組成的平面與板式熱管尺寸較大的表面垂直，或與板式熱管尺寸較大的表面平行，或者與板式熱管尺寸較大的表面成任意傾角。所述板式熱管的微型環狀通道各條邊組成的平面與地面垂直時，蒸發通道在上， 回流通道在下。每組微型環狀通道的主通道設置為兩個或多個。所述具有微型環狀通道的板式熱管的結構為采用金屬或非金屬或復合材料整體擠壓或沖壓成型，或采用其它工藝各部分拼接而成。板式熱管的封口為采用焊接、膠接、冷壓、熱壓等方法而形成的密封段；即所述具有微型環狀通道的板式熱管其內部分的微型環狀通道端口的密封采用焊接(包括溶化焊、 固態焊、攪拌摩擦焊、釬焊、冷壓焊、熱壓焊等)、膠接、冷壓、熱壓等方法封口，實現熱管的高效傳熱。本實用新型在板式熱管的每一微型環狀通道中設置蒸發通道和回流通道，并使其中一個通道的毛細作用較強，毛細作用較強的主通道主要用于液體回流，稱之為回流通道或冷凝通道，另一主通道主要用于蒸汽蒸發，稱之為蒸發通道。本實用新型所述的板式熱管工作原理是，蒸發端受熱時，由于氣體壓差的作用，氣體選擇從蒸發通道運動到冷凝端， 工質在冷凝端冷卻成液體后，由于毛細作用或加上重力的作用，液體選擇從冷凝通道運動到蒸發端，基本實現氣路與液路的分離，大大減小了汽相及液相界面的摩擦剪切力，提高板式熱管的傳熱效率。如此循環往復，工質形成了快速傳熱的循環。由以上可知，本實用新型為一種具有微型環狀通道的板式熱管，它的積極效果有(1)由于本實用新型所述的板式熱管的環狀通道內設置了蒸發通道和回流通道， 且回流通道的毛細作用較強，使熱管穩定工作時能基本實現汽液分離，汽相及液相運動的摩擦剪切力大大減小，使熱管的傳熱能力大大提高；(2)由于本實用新型的板式熱管內的環狀通道中的蒸汽通道和回流通道相互連通，使熱管內部的工作液體在加熱端形成動態的缺液補償作用，大大提高了熱管在大熱流密度下的防干燒性能；[0029](3)由于本實用新型的板式熱管內的微形環狀通道兩端各設有連通通道，與單根獨立微熱管相比，相當于增加了蒸汽腔體積和儲液腔體積，有利于工質蒸發過程的傳熱及液體的回流，使熱管的工作狀態更加穩定。(4)由于本實用新型所述的板式熱管內的微形環狀通道相互獨立，只將相鄰蒸汽通道和回流通道連通，與其它不同組的微型環狀通道則是分開的，如若某一環狀通道受損， 其它環狀通道不會受影響，整根熱管可以繼續使用，進一步提高了板式熱管的可靠性。

圖1為本實用新型的微型環狀通道一種實施例結構示意圖(箭頭為熱量流動方向)；圖2為圖1中A-A向視圖；圖3至圖5為本實用新型微型環狀通道的主通道不同截面的實施例示意圖，其中 圖3是兩主通道截面分別為正方形和三角形，圖4是兩主通道截面分別為圓形和三角形，圖 5是兩主通道截面都為矩形(回流主通道中設有微翅片)；每一組微型環狀通道的兩主通道上下排列；圖6為本實用新型另一實施例的示意圖，微型環狀通道從上至下排有三排；各排中有六組微型環狀通道，每一組微型環狀通道的兩主通道上下排列；圖7是圖6中B-B向結構；圖8為本實用新型再一實施例的示意圖，每一組微型環狀通道的兩主通道左右排列。圖9是圖8中C-C向結構；在圖中1-基體，2-蒸發通道，3-回流通道，4-儲液腔，5-蒸汽腔，6、7-密封口，8-微翅片。
具體實施方式
如圖1所示，當所述板式熱管豎直放置(即主通道在與地面垂直的位置或大角度工作)時，蒸汽腔5在上，儲液腔4在下，蒸發段吸收熱量，儲液腔4內的起相變換熱作用的液態工質受熱蒸發，蒸汽在壓差的作用下，選擇通過蒸發通道2向冷凝端運動，高速傳遞熱量，蒸汽到達冷凝端后換熱冷凝為液體，由于回流通道3的毛細力遠大于蒸發通道2，液體工質基本在回流通道3毛細力及重力作用下回流至儲液腔4 ；當蒸發通道2為非圓截面時也會有少量工質通過蒸發通道回流，一旦微熱管傳熱穩定后，循環通道內部形成一個逆時針牽引力，蒸汽會通過蒸發通道2上升，工質會選擇從回流通道3回流，此時可以形成穩定動態循環，實現汽液分離。當所述板式熱管水平放置(即圖1所示位置或小角度工作)時， 其工作原理與上類似。圖3至圖5為本實用新型主通道不同截面形狀實施例示意圖，這時主通道可以有多種組合，圖3為矩形蒸發通道2與三角形回流通道3 ；圖4為圓形蒸發通道2與三角形回流通道3 ；圖5為圓形蒸發通道2與帶微翅片8的矩形回流通道3 ；根據通道截面形狀和尺寸不同以及是否設置微翅片，還可有多種組合，在實際應用過程中可根據需要選擇不同組合方式。圖6為本實用新型另一實施例的示意圖，與圖1、圖3至圖5相比，其區別在于環狀通道設置為多排，此時熱管的傳熱功率和結構強度有較大提高。圖8為本實用新型再一種實施例的示意圖。此時環狀通道四條邊組成的平面與板式熱管的最大平面平行，這種熱管板厚較薄，結構簡單，較易于加工，在豎直放置時，其工作原理及性能與圖1所示的熱管基本相同，但在小傾角放置時，傳熱效果不如圖1所示的結構
王困相
權利要求1.一種微小型板式熱管，其特征是，該板式熱管為，在一塊基體內設置一組或一組以上封閉的微形環狀通道，通道內灌裝有起相變換熱作用的工質。
2.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征是，每組微型環狀通道包含兩個或兩個以上的主通道和分別連通主通道兩端的連接通道，主通道由蒸發通道和回流通道組成， 回流通道的毛細作用較強，主通道為平行排列或非平行排列。
3.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征是，所述主通道由蒸發通道和回流通道組成，蒸發通道和回流通道的橫截面積及形狀為以下四種情況之一(1)蒸發通道和回流通道的橫截面形狀相同，橫截面面積不同；(2)蒸發通道和回流通道的橫截面面積相同，橫截面形狀不同；(3)蒸發通道和回流通道的橫截面面積不同，橫截面形狀不同；(4 )蒸發通道和回流通道的橫截面面積相同，橫截面形狀相同。
4.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，所述微型環狀通道布置成一排或多排，每一排為一組或多組微型環狀通道。
5.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，所述主通道的橫截面形狀為圓形、橢圓形、三角形、正方形或長方形。
6.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，在主通道壁設置微翅片。
7.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，所述微型環狀通道各條邊組成的平面與板式熱管尺寸較大的表面垂直，或與板式熱管尺寸較大的表面平行，或者與板式熱管尺寸較大的表面成傾角。
8.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，所述板式熱管的微型環狀通道各條邊組成的平面與地面垂直時，蒸發通道在上，回流通道在下。
9.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，板式熱管的結構為采用金屬或非金屬或復合材料整體擠壓或沖壓成型。
10.根據權利要求1所述微小型板式熱管，其特征在于，板式熱管的封口為采用焊接、 膠接、冷壓、熱壓之一而形成的密封段；所述焊接為溶化焊、固態焊、攪拌摩擦焊、釬焊、冷壓焊或熱壓焊。
專利摘要本實用新型涉及一種微小型板式熱管，該板式熱管內部由一組或一組以上的微型環狀通道組成，環狀通道包含主通道和連通主通道兩端的連接通道，主通道分別為蒸發通道和回流通道，連接通道分別為儲液腔和蒸汽腔。通道內按一定的充液比例灌有起相變換熱作用的工質，實現熱管的高效傳熱。通道口的密封采用焊接、冷壓、熱壓或膠接。本實用新型所述的板式熱管，可最大限度地減小通道中汽相及液相的界面摩擦剪切力，具有熱阻低、換熱效率高，以及重量輕、結構簡單、承壓能力強、用途廣泛和安裝方便等優點，是一種高效、實用的新型熱管。
文檔編號F28D15/02GK202002525SQ20102065424
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者江樂新 申請人:江樂新