專利名稱：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳熱裝置，特別是指一種熱管。
背景技術(shù)：
熱管具有超靜音、高熱傳導(dǎo)率、重量輕、尺寸小、無(wú)可動(dòng)件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及多用途等特性而被廣泛應(yīng)用，其基本構(gòu)造系在密閉管材內(nèi)壁襯以易吸收作動(dòng)流體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，而其中央的空間則為空胴狀態(tài)，并在抽真空的密閉管材內(nèi)注入相當(dāng)于毛細(xì)結(jié)構(gòu)層孔隙總?cè)莘e的作動(dòng)流體。熱管依吸收與散出熱量的相關(guān)位置可分為蒸發(fā)段、冷凝段以及其間的絕熱段；其操作原理是藉由工作液體之液、汽兩相變化的潛熱來(lái)傳遞熱量包括在蒸發(fā)段藉蒸發(fā)潛熱自熱源帶走大量熱量，使工作液體蒸發(fā)并使蒸汽快速通過(guò)管內(nèi)空間，到達(dá)冷凝段冷卻凝結(jié)成液體且釋放出熱能，上述工作液體則藉由貼于熱管內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層所提供的毛細(xì)力回流至蒸發(fā)段，達(dá)到持續(xù)相變化的熱能循環(huán)來(lái)傳輸熱量。
現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利申請(qǐng)公開CN 1661317A號(hào)揭露了一種熱管，該熱管內(nèi)蒸汽與工作液體于同一管中以相反方向流動(dòng)，工作液體通過(guò)毛細(xì)力的回流受到阻礙，進(jìn)而使得工作液體提早發(fā)生干化導(dǎo)致熱管急速升溫，限制了該熱管的最大傳熱量(Qmax)；另外，該熱管由于過(guò)高的長(zhǎng)度/內(nèi)徑比，導(dǎo)致蒸汽傳輸過(guò)程中熱量的散失，而使部分流過(guò)熱管中央的蒸汽提前冷凝為液滴而混合于蒸汽流中，從而阻塞或限制蒸汽的傳遞，如此導(dǎo)致該熱管的熱阻增加并進(jìn)一步降低熱管的最大傳熱量；再者，由于現(xiàn)有技術(shù)中熱管具有均勻的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度及蒸汽流道管徑，以致由蒸發(fā)段吸熱汽化的蒸汽沿蒸汽流道傳輸?shù)嚼淠蔚乃俣冉档?，助長(zhǎng)熱量的散失并導(dǎo)致蒸發(fā)段至冷凝段的溫度差(ΔT)加大?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于提升熱管最大傳熱量(Qmax)的方法是加大整支熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的厚度使其中的含水量增加，但相對(duì)地，卻也使熱管的反應(yīng)時(shí)間變慢及溫度差(ΔT)加大；反之，對(duì)于縮小溫度差(ΔT)的方法是薄化整支熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的厚度使其中的含水量降低，但相對(duì)地，卻也使熱管的最大傳熱量(Qmax)降低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種能降低熱阻及提升熱管最大傳熱量并能縮小冷凝段與蒸發(fā)段間溫度差的熱管。
一種熱管，包括一密封腔體，其內(nèi)裝設(shè)有適量工作液體，該殼體內(nèi)壁形成有便于工作液體回流的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面圍成一沿?zé)峁荛L(zhǎng)度方向延伸的蒸汽流道，該熱管包括一蒸發(fā)段、一冷凝段及一位于二者之間的絕熱段，該蒸汽流道內(nèi)壁形成有一端口大一端口小的噴嘴，其中小端口朝向冷凝段。
該熱管通過(guò)在蒸汽流道中設(shè)置噴嘴，對(duì)蒸汽流產(chǎn)生加速作用，可使蒸汽流更快速傳輸?shù)嚼淠卫鋮s并釋放出熱量，加速工作液體在管內(nèi)的循環(huán)以縮小蒸發(fā)段至冷凝段的溫度差(ΔT)，達(dá)到降低熱阻及提升熱管最大傳熱量(Qmax)的功效。
下面參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1為本發(fā)明熱管的實(shí)施例一縱向剖面示意圖。
圖2為本發(fā)明熱管的實(shí)施例二縱向剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明熱管的實(shí)施例三縱向剖面示意圖。
圖4為本發(fā)明熱管的實(shí)施例四縱向剖面示意圖。
具體實(shí)施方式圖1為本發(fā)明實(shí)施例一，熱管10包括一密封腔體110，該密封腔體110包括一呈空心圓柱狀的管壁112和分別位于該管壁兩端的一封口114及一底部116。緊貼該管壁112內(nèi)表面分布有毛細(xì)結(jié)構(gòu)130，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)130可以為燒結(jié)粉末式、溝槽式、絲網(wǎng)式、蜂巢式以及上述不同單一型式毛細(xì)結(jié)構(gòu)的組合，由毛細(xì)結(jié)構(gòu)130內(nèi)表面圍成一中空并沿?zé)峁?0長(zhǎng)度方向延伸的蒸汽流道150，該蒸汽流道150內(nèi)填充有適量工作液體(圖未示)。
該熱管10沿其長(zhǎng)度方向可分為一蒸發(fā)段120、一冷凝段160及一位于蒸發(fā)段120和冷凝段160之間的絕熱段140，該蒸發(fā)段120用以靠近外部熱源吸收熱量，并且將熱量傳遞給蒸汽流道150內(nèi)的工作液體使其蒸發(fā)，該絕熱段140用以在與外界隔熱狀態(tài)下傳輸蒸汽，該冷凝段160遠(yuǎn)離外部熱源以將蒸汽冷凝成液體，并將熱量通過(guò)管壁112和底部116傳遞到密封腔體110外。
該蒸汽流道150沿?zé)峁?0長(zhǎng)度方向可分為直管道152、噴嘴154、擴(kuò)散管道156、直管道158四部分。該直管道152位于蒸發(fā)段120一端，其周圍毛細(xì)結(jié)構(gòu)130厚度均勻。在蒸發(fā)段120與絕熱段140的邊界處，毛細(xì)結(jié)構(gòu)130厚度沿蒸發(fā)段120到絕熱段140方向逐漸增加，蒸汽流道150截面逐漸變窄，其周圍毛細(xì)結(jié)構(gòu)130內(nèi)表界面形成一張角形狀的噴嘴154。從該噴嘴154末端向冷凝段160繼續(xù)延伸，毛細(xì)結(jié)構(gòu)130厚度逐漸減小使得蒸汽流道150內(nèi)形成逐漸擴(kuò)張的擴(kuò)散管道156，在接近絕熱段140與冷凝段160邊界處，毛細(xì)結(jié)構(gòu)130厚度保持均勻以形成一繼續(xù)向冷凝段160延伸的直管道158。其中，噴嘴154、擴(kuò)散管道156及直管道158構(gòu)成了一蒸汽噴流管道155。另外，該噴嘴154也可設(shè)置于絕熱段140。
該熱管10的工作原理是，當(dāng)蒸發(fā)段120將吸收外部熱源的熱量傳給密封腔體110內(nèi)的工作液體使其蒸發(fā)，當(dāng)蒸汽到達(dá)噴嘴154處時(shí)，該噴嘴154為一漸縮管，根據(jù)流體連續(xù)性原理，即同一流管中任一橫截面處的截面面積和該處流體流速的乘積為一恒量，以及流體連續(xù)性流動(dòng)方程Q＝S×V(其中，Q代表單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)流管某一截面的流體體積；S代表流管的截面面積；V代表流體在該截面處的流速)可知，流管的截面面積大處流速小，截面面積小處流速大。因此，蒸汽在噴嘴154直徑較小處的速度加大，并逐漸加速向冷凝段160方向流動(dòng)，同時(shí)，由于在朝冷凝段160的擴(kuò)散管道156逐漸增加亦有利于降低蒸汽回流到冷凝段160的流阻，因此通過(guò)該蒸汽噴流管道155的加速及穩(wěn)流作用，可使蒸汽更快速傳輸?shù)嚼淠?60冷卻并釋放出熱量，且防止蒸汽傳輸過(guò)程中因熱量的散失而提早發(fā)生冷凝現(xiàn)象所造成對(duì)傳輸中的蒸汽流阻加大的負(fù)面效應(yīng)，該蒸汽噴流管道155可在其外形接近流線時(shí)達(dá)到99％以上的高效率泄流系數(shù)(discharge coefficient)，因此具有低流阻、無(wú)需外加動(dòng)力即可產(chǎn)生穩(wěn)定的加速擴(kuò)散噴流特征。另外，當(dāng)工作液體在冷凝段160冷卻成液體后，其將在毛細(xì)結(jié)構(gòu)130毛細(xì)力作用下朝蒸發(fā)段120方向回流，由于絕熱段140的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度逐漸增加，冷凝液體回流到蒸發(fā)段120的流阻逐漸減小，有利于工作液體迅速回流到蒸發(fā)段120。因此，該熱管10可有效降低熱阻并能有效提升熱管10的最大傳熱量(Qmax)。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的一熱管20，其與實(shí)施例一的熱管10所不同的是，蒸汽噴流管道255取代了實(shí)施例一中的蒸汽噴流管道155，該蒸汽噴流管道255中噴嘴254、擴(kuò)散管道256及部分直管道258的毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上密貼設(shè)置了一蒸汽噴流管257，該蒸汽噴流管257由成形金屬箔片或成形薄管制成，其設(shè)置于蒸汽噴流管道255的內(nèi)壁上以形成一汽液隔離層，可有效降低蒸汽流與毛細(xì)結(jié)構(gòu)230界面回流液體的相互干擾。與熱管10相比較，該熱管20由于增加了蒸汽噴流管257可進(jìn)一步降低熱阻，提高蒸汽流和回流液體在管中運(yùn)動(dòng)的速度，縮小蒸發(fā)段220至冷凝段260間的溫度差(ΔT)。
對(duì)于熱管20，通過(guò)調(diào)整該噴嘴254的張角和直管道252長(zhǎng)度，可以控制蒸發(fā)段220毛細(xì)結(jié)構(gòu)230的厚度；同樣地，通過(guò)調(diào)整該擴(kuò)散管道256的張角和直管道258的長(zhǎng)度，可以控制冷凝段260毛細(xì)結(jié)構(gòu)230的厚度。通過(guò)在蒸汽噴流管道255的前后搭配具有各種不同厚度毛細(xì)結(jié)構(gòu)230的蒸發(fā)段220及冷凝段260，或是在蒸發(fā)段220及冷凝段260中采用不同形式的毛細(xì)結(jié)構(gòu)形式，例如燒結(jié)粉末式、溝槽式、絲網(wǎng)式、蜂巢式以及上述不同單一型式毛細(xì)結(jié)構(gòu)的組合等。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的一熱管30。其與實(shí)施例二熱管20的區(qū)別在于，本實(shí)施例通過(guò)改變熱管30的蒸發(fā)段320及冷凝段360毛細(xì)結(jié)構(gòu)330厚度的方式以取代實(shí)施例二中蒸發(fā)段220及冷凝段260具有相同的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度，其中，蒸發(fā)段320較冷凝段360的毛細(xì)結(jié)構(gòu)330薄，而其對(duì)應(yīng)的蒸汽流道350較冷凝段360的蒸汽流道350寬。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例四的一熱管40。其與實(shí)施例二熱管20的區(qū)別在于，本實(shí)施例通過(guò)改變熱管40的蒸發(fā)段420及冷凝段460毛細(xì)結(jié)構(gòu)430厚度的方式以取代實(shí)施例二中蒸發(fā)段220及冷凝段260具有相同的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度，其中，蒸發(fā)段420較冷凝段460的毛細(xì)結(jié)構(gòu)430厚，而其對(duì)應(yīng)的蒸汽流道450較冷凝段460的蒸汽流道450窄。
本發(fā)明實(shí)施例熱管10、20、30、40通過(guò)在毛細(xì)結(jié)構(gòu)130、230、330、430內(nèi)壁上設(shè)置蒸汽噴流管道155、255、355、455，可降低蒸汽流動(dòng)時(shí)與毛細(xì)結(jié)構(gòu)界面回流液體的交互干擾，加速工作液體在管內(nèi)的循環(huán)以縮小蒸發(fā)段至冷凝段的溫度差(ΔT)；而且，通過(guò)單獨(dú)控制蒸發(fā)段及冷凝段毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度可以分別滿足蒸發(fā)段及冷凝段在不同應(yīng)用場(chǎng)合下的熱傳輸機(jī)制。從以上所述內(nèi)容中不難看出，只要保證噴嘴小端口朝向冷凝段，該噴嘴也可設(shè)置于蒸發(fā)段或者冷凝段，同樣可以達(dá)到加速蒸汽在蒸汽流道中流動(dòng)的目的。
綜上所述，本發(fā)明的熱管可有效降低熱阻及提升熱管最大傳熱量并能縮小冷凝段與蒸發(fā)段間溫度差。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括一密封腔體，其內(nèi)裝設(shè)有適量工作液體，該殼體內(nèi)壁形成有便于工作液體回流的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面圍成一沿?zé)峁荛L(zhǎng)度方向延伸的蒸汽流道，該熱管包括一蒸發(fā)段、一冷凝段及一位于二者之間的絕熱段，其特征在于該蒸汽流道內(nèi)壁形成有一端口大一端口小的噴嘴，其中小端口朝向冷凝段。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于所述噴嘴設(shè)置于蒸汽流道中蒸發(fā)段與絕熱段的交界處。
3.如權(quán)利要求2所述的熱管，其特征在于所述噴嘴末端朝向冷凝段延伸一擴(kuò)散管道，該擴(kuò)散管道的蒸汽流道寬度在朝向冷凝段方向上逐漸增大，與擴(kuò)散管道對(duì)應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度在朝向冷凝段方向上逐漸減小。
4.如權(quán)利要求3所述的熱管，其特征在于所述蒸發(fā)段和噴嘴交界處，噴嘴末端向蒸發(fā)段延伸一直管道，與直管道對(duì)應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度均勻；所述冷凝段和擴(kuò)散管道交界處，擴(kuò)散管道末端沿冷凝段延伸一直管道，與直管道對(duì)應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度均勻。
5.如權(quán)利要求4所述的熱管，其特征在于一蒸汽噴流管密貼設(shè)置于所述噴嘴、擴(kuò)散管道及與擴(kuò)散管道相鄰的直管道內(nèi)壁上，形成一汽液隔離層。
6.如權(quán)利要求5所述的熱管，其特征在于該蒸汽噴流管可由金屬箔片制成。
7.如權(quán)利要求5所述的熱管，其特征在于該蒸汽噴流管可由成形薄管制成。
8.如權(quán)利要求1或5所述的熱管，其特征在于所述熱管蒸發(fā)段較冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)薄，而其對(duì)應(yīng)的蒸汽流道較冷凝段的蒸汽流道寬。
9.如權(quán)利要求1或5所述的熱管，其特征在于所述熱管蒸發(fā)段較冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚，而其對(duì)應(yīng)的蒸汽流道較冷凝段的蒸汽流道窄。
10.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的熱管，其特征在于所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)為燒結(jié)粉末、溝槽式、絲網(wǎng)式、蜂巢式或上述不同單一型式毛細(xì)結(jié)構(gòu)的組合。
11.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的熱管，其特征在于所述密封腔體包括一呈空心圓柱狀的管壁和分別位于該管壁兩端的一封口及一底部。
全文摘要
一種熱管，包括一密封腔體，其內(nèi)裝設(shè)有適量工作液體，該殼體內(nèi)壁形成有便于工作液體回流的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面圍成一沿?zé)峁荛L(zhǎng)度方向延伸的蒸汽流道，該熱管包括一蒸發(fā)段、一冷凝段及一位于二者之間的絕熱段，該蒸汽流道內(nèi)壁形成有一端口大一端口小的噴嘴，其中小端口朝向冷凝段。該熱管通過(guò)在蒸汽流道中設(shè)置噴嘴，對(duì)蒸汽流產(chǎn)生加速作用，可使蒸汽流更快速傳輸?shù)嚼淠卫鋮s并釋放出熱量，加速工作液體在管內(nèi)的循環(huán)以縮小蒸發(fā)段至冷凝段的溫度差(ΔT)，達(dá)到降低熱阻及提升熱管最大傳熱量(Qmax)的功效。
文檔編號(hào)F28D15/04GK101050928SQ20061006022
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者劉泰健, 童兆年, 侯春樹, 孫至賢 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司