一种集成单向阀的脉动热管及其运行方法技术

本发明专利技术公开了一种集成单向阀的脉动热管及其运行方法，该脉动热管的本体由毛细管弯曲或盘绕而成，其两端互通并形成闭环回路，闭环回路内储藏有可循环流动的传热工质；在闭环回路中串联有单向阀，使传热工质在闭环回路内单向循环流动。脉动热管的闭环回路内串联有单向阀，由于内部压力的不对称，所以在启动过程中只需要较低的过热度便能够促使传热工质运动。其次，在单向阀的作用下，闭环回路内气态工质和液态工质相间隔的传热工质在运行过程具有明确的方向性，有效地限制了传热工质的往复振荡运动，有效地提升了脉动热管的启动性能和传热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种集成单向阀的脉动热管及其运行方法
本专利技术涉及脉动热管，尤其涉及一种集成单向阀的脉动热管及其运行方法。
技术介绍
随着电子制造技术的发展，电子元件的集成度越来越高。由于功率的稳步增加和半导体芯片体积的持续减小，迫切需要小型高效的热传输设备来解决高热流密度芯片的散热问题。脉动热管具有传热效率高、体积小等优点，被认为是应对挑战最有效的方法之一。脉动热管通常是由一束弯曲成蛇形状的毛细管组成。随着高热流密度芯片冷却要求的提高，性能更强大的脉动热管受到越来越多的关注。然而，尽管对脉动热管的工作机理和热传输特性进行了许多理论和实验研究，但是由于脉动热管内部传热工质的随机分布和压力的连续变化，其内部工作条件非常不稳定。因此，在脉动热管的运行过程中不可避免地会出现震荡、停顿和反转现象，使闭环脉动热管的性能下降。因此，促进脉动热管内传热工质的单向循环流动具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、传热效率高的集成单向阀的脉动热管及其运行方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种集成单向阀的脉动热管，该脉动热管的本体由毛细管弯曲或盘绕而成，其两端互通并形成闭环回路，闭环回路内储藏有可循环流动的传热工质2；在闭环回路中串联有单向阀1，使传热工质2在闭环回路内单向循环流动。所述单向阀1包括阀壳1-1，在阀壳1-1内的进口端设有一阀板1-2，在阀板1-2与阀壳1-1的出口端之间设有一用于给阀板1-2提供推力的螺旋弹簧1-3。所述阀板1-2的中部设有一圆锥形阀芯1-4；圆锥形阀芯1-4的顶点正对进口端的中部。所述传热工质2包括气态工质和液态工质。所述单向阀1串联在脉动热管的蒸发段、绝热段或者冷凝段。当传热工质正向流动时，单向阀内的螺旋弹簧1-3被压缩，阀板1-2不堵塞进口端的流道，单向阀处于开启状态，当传热工质反向流动时，单向阀内的螺旋弹簧1-3被拉伸，阀板1-2堵塞进口端的流道，单向阀处于关闭状态，进而实现传热工质在脉动热管内的单向循环流动。脉动热管的闭环回路内部压力的不对称，所以在启动过程中只需要较低的过热度便能够促使传热工质运动。在单向阀的作用下，闭环回路内气态工质和液态工质相间隔的传热工质在运行过程具有明确的方向性，有效地限制了传热工质的往复振荡运动。有效地提升了脉动热管的启动性能和传热性能。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术将单向阀串联在脉动热管的闭环回路中，使其运行过程中内部的传热工质能够实现单向循环流动。有效地限制了传热工质在闭环回路中的往复振荡运动，有效地提升脉动热管的启动性能和传热性能。本专利技术结构简单，运行可靠，有效地提升了脉动热管的启动性能和传热性能。附图说明图1为本专利技术集成单向阀的脉动热管结构示意图。图2是传热工质正向流动时单向阀的工作原理图。图3是传热工质反向流动时单向阀的工作原理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例如图1至图3所示。本专利技术公开了一种集成单向阀的脉动热管，该脉动热管的本体由毛细管弯曲或盘绕而成，其两端互通并形成闭环回路，闭环回路内储藏有可循环流动的传热工质2；在闭环回路中串联有单向阀1，使传热工质2在闭环回路内单向循环流动。所述单向阀1包括阀壳1-1，在阀壳1-1内的进口端设有一阀板1-2，在阀板1-2与阀壳1-1的出口端之间设有一用于给阀板1-2提供推力的螺旋弹簧1-3。所述阀板1-2的中部设有一圆锥形阀芯1-4；圆锥形阀芯1-4的顶点正对进口端的中部。所述单向阀1串联在脉动热管的蒸发段、绝热段或者冷凝段。当然，单向阀1的安装位置以及数量可根据根据实际条件而定。安装单向阀1的脉动热管可以保证良好的气密性，灌注传热工质之前对其进行抽真空处理；传热工质2包括气态工质和液态工质，气态工质一般为空气，液态工质一般包括水、丙酮或者乙醇等。本专利技术将单向阀应用于脉动热管中，单向阀本身固有特性是具有良好的气密性且两端的接口的管径与脉动热管的管径相近，既能防止液体反向流动又能防止气体反向流动，且正向流动时流体阻力很小。脉动热管内的传热工质在蒸发段吸热气化，在绝热段与外界没有热交换，在冷凝段散热液化。脉动热管通过传热工质不断地单向循环进行传热。单向阀具有良好的气密性且两端的管径与脉动热管的管径相近。如图2，当传热工质正向流动时，单向阀内的螺旋弹簧1-3被压缩，(橡胶)阀板1-2不堵塞流道，单向阀属于开启状态。由于螺旋弹簧1-3的阻尼很小，所以流体阻力很小。正向流动时单向阀进口端的压力大于出口端的压力。如图3，当传热工质反向流动时，单向阀内的螺旋弹簧1-3被拉伸，阀板1-2堵塞进口端的流道，单向阀属于关闭状态。如上所述，便可较好地实现本专利技术。本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成单向阀的脉动热管，该脉动热管的本体由毛细管弯曲或盘绕而成，其两端互通并形成闭环回路，闭环回路内储藏有可循环流动的传热工质(2)；其特征在于：在闭环回路中串联有单向阀(1)，使传热工质(2)在闭环回路内单向循环流动。

【技术特征摘要】
1.一种集成单向阀的脉动热管，该脉动热管的本体由毛细管弯曲或盘绕而成，其两端互通并形成闭环回路，闭环回路内储藏有可循环流动的传热工质(2)；其特征在于：在闭环回路中串联有单向阀(1)，使传热工质(2)在闭环回路内单向循环流动。2.根据权利要求1所述集成单向阀的脉动热管，其特征在于：所述单向阀(1)包括阀壳(1-1)，在阀壳(1-1)内的进口端设有一阀板(1-2)，在阀板(1-2)与阀壳(1-1)的出口端之间设有一用于给阀板(1-2)提供推力的螺旋弹簧(1-3)。3.根据权利要求2所述集成单向阀的脉动热管，其特征在于：所述阀板(1-2)的中部设有一圆锥形阀芯(1-4)；圆锥形阀芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晨，万珍平，陆龙生，莫海军，汤勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44