一种环路热管用复合吸液芯制造技术

本实用新型专利技术公开了一种环路热管用复合吸液芯。本实用新型专利技术由金属粉末、相变小球及孔隙构成；所述金属粉末为直径为25-150微米的金属粉末；所述相变小球由相变小球外壳及外壳内的相变材料构成，所述相变小球的直径为1-3mm；所述相变材料的固液相变温度比环路热管中工质的沸点低3℃；所述孔隙的大小通过控制不同粒径的金属粉末和相变小球的比例来实现。本实用新型专利技术可有效避免环路热管在启动初期由于蒸发器壳体漏热和吸液芯的背向导热效应而导致环路热管的启动失败，有利于环路热管的顺利启动，提高了环路热管运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及热能工程
，更具体的说，是涉及一种环路热管用复合吸液芯。
技术介绍
环路热管被广泛应用于航空航天、大功率LED以及大型服务器等领域中高热流密度器件的冷却散热。环路热管是一种依靠毛细抽力驱动，利用相变进行传热的闭式两相循环传热装置。环路热管的蒸发器和冷凝器是相对分离的两个部件，因而可根据实际应用灵活布置蒸发器和冷凝器的位置，并通过蒸汽连管和液体连管形成回路。然而环路热管本身存在着许多不足，主要表现为两个方面:一方面是侧壁的导热和吸液芯的漏热，另一方面是吸液芯回流阻力和毛细压头不能兼顾。首先，一部分来自底板的热量会经由侧壁向吸液芯和补偿腔传递，另有一部分热量会通过吸液芯向补偿腔泄露，上述有害热量传递主要是由于环路热管蒸发器的固有结构引起，会导致吸液芯以及补偿腔内部循环工质产生相变，因而补偿腔和蒸发腔无法建立循环所需的压差，容易导致环路热管的启动失败。此外，传统吸液芯由于粒径单一，使得吸液芯不能很好的同时兼顾较大的毛细压头和较小的回流阻力，虽然已有不同粒径的复合吸液芯出现在理论研究领域，但复杂的工艺流程和制造成本限制了环路热管的进一步应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种环路热管用复合吸液芯，具有毛细压头大、回流阻力小，并且能够有效避免环路热管在启动初期由于蒸发器壳体漏热和吸液芯的背向导热效应而导致环路热管的启动失败。为实现本技术的目的所采用的技术方案是:—种环路热管用复合吸液芯，由金属粉末、相变小球及孔隙构成;所述金属粉末为直径为25-150微米的金属粉末;所述相变小球由相变小球外壳及外壳内的相变材料构成，所述相变小球的直径为l-3mm;所述相变材料的固液相变温度比环路热管中工质的沸点低3°C;所述孔隙的大小通过控制不同粒径的金属粉末和相变小球的比例来实现。所述金属粉末为铜粉或镍粉。所述相变小球外壳选用镍为其组成材料。所述相变材料选用通过控制分子量达到所需设定相变温度的石蜡。与现有技术相比，本技术的有益效果是:复合吸液芯的设置可有效避免环路热管在启动初期由于蒸发器壳体漏热和吸液芯的背向导热效应而导致环路热管的启动失败，有利于环路热管的顺利启动，提高了环路热管运行的稳定性;复合吸液芯在其靠近微槽道侧具有较大毛细压头的同时，整体结构具有回流阻力小的特点;且复合吸液芯制造过程工艺相对简单，所使用铜粉粒径具有一致性，造价低廉【附图说明】图1所示为带复合吸液芯的环路热管原理图；图2所示为本技术一种环路热管用复合吸液芯的结构示意图；图中:1.金属粉末，2.相变小球，3.相变小球外壳，4.孔隙，5.相变材料，6.底板，7.外壳，8.微槽道，9.蒸汽流动空间，10.蒸汽连管，11.冷凝器，12.液体连管，13.补偿腔，14.混合层，15.铜粉层。【具体实施方式】以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。请参阅图1-图2，本技术一种环路热管用复合吸液芯由金属粉末1、相变小球2及孔隙4构成;所述金属粉末1为直径为25-150微米的金属粉末，可为铜粉或镍粉，本技术优选铜粉作为吸液芯的材料;所述相变小球2由相变小球外壳3及相变材料5构成，所述相变小球2的直径为l-3mm，所述相变小球外壳3优选镍为其组成材料;所述相变材料5的选择应根据环路热管的实际运行温度选择，且所述相变材料5的固液相变温度应比环路热管中工质的沸点低3°C左右，本技术优选可通过控制分子量达到所需设定相变温度的石蜡作为所述相变材料5的相变材料。所述金属粉末1和所述相变小球2混合并经过烧结后相互之间形成孔隙4，所述孔隙4的大小可通过在不同吸液芯位置控制不同粒径的金属粉末1和相变小球2的比例来实现。作为实施例，选择具有一定固液相变温度的石蜡充注进所述相变小球外壳3中并密封，得到所述相变小球2。取粒径为75微米的铜粉和3mm直径的所述相变小球为烧结原料，首先在具有圆形或矩形的烧结模具中放入上述铜粉并铺平挤压形成所述铜粉层15，再在已铺平的铜粉层上放入具有一定比例的铜粉和相变小球2的混合物，同样进行压紧形成所述混合层14并盖上烧结用专用模具。将模具放入高温烧结炉中进行烧结，烧结时间控制在60-90分钟之间，最后待炉温冷却至室温，拆除模具即可得到所需形状的环路热管用复合吸液芯。将复合吸液芯放入所述外壳7，并使得复合吸液芯的底部与所述底板6上的所述微槽道8紧密贴合，所述微槽道8以及所述复合吸液芯的底部构成所述蒸汽流动空间9，所述复合吸液芯的上表面与所述外壳7构成了所述补偿腔13。所述蒸汽流动空间9的出口与所述蒸汽连管10连接，所述蒸汽连管出口与所述冷凝器11的进口相连，所述冷凝器11的出口及所述补偿腔13之间连接有所述液体连管12。一方面，由于铜粉和所述相变小球2的直径不一致，因而铜粉之间烧结将形成小空隙，所述相变小球2与铜粉之间烧结将形成较大的孔隙。另一方面，又由于复合吸液芯的底部与所述微槽道相接触的所述铜粉层15为全铜粉烧结，因此靠近微槽道的所述铜粉层15具有较小的孔隙率和较大的毛细压头，而靠近所述补偿腔13—侧的所述混合层14由铜粉和所述相变小球2混合烧结得到，因而孔隙率相对较大、流动阻力小。在环路热管在启动和变工况运行时，由于热负荷发生变化，一部分热量将由所述底板6通过所述微槽道8及所述外壳7传递至所述吸液芯的上部并引起周围循环工质温度的上升。这一部分热量由于未被循环工质相变蒸发带走而留在在吸液芯和所述补偿腔13内，当吸液芯上部先于所述微槽道8与吸液芯接触面周围产生汽液相变界面将导致环路热管启动失败。本实施例中，当热量通过所述外壳7和所述微槽道8传递至复合吸液芯的上部时，由于所述相变小球2内的固体受热融化成为液体，吸液芯上部的温度将会被控制在低于工质沸点3°C左右，保证吸液芯不会先于所述微槽道与吸液芯接触面附近先产生汽液相变界面，待环路热管成功启动后，在回流的冷凝液冷却作用下，液态相变工质重新固化。综合来看，复合吸液芯的设置有利于环路热管的顺利启动，提高了环路热管运行的稳定性;复合吸液芯在其靠近微槽道侧具有较大毛细压头的同时，整体结构设置具有回流阻力小的特点；复合吸液芯制造过程工艺相对简单，所使用铜粉粒径具有一致性，造价低廉。以下介绍本技术一种制热循环装置及其控制方法的几种实施方式，以下所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出的是，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。【主权项】1.一种环路热管用复合吸液芯，其特征是，由金属粉末、相变小球及孔隙构成;所述金属粉末为直径为25-150微米的金属粉末;所述相变小球由相变小球外壳及外壳内的相变材料构成，所述相变小球的直径为l-3mm;所述相变材料的固液相变温度比环路热管中工质的沸点低3°C;所述孔隙的大小通过控制不同粒径的金属粉末和相变小球的比例来实现。2.根据权利要求1所述的环路热管用复合吸液芯，其特征是，所述金属粉末为铜粉或镍粉。3.根据权利要求1所述的环路热管用复合吸液芯，其特征是，所述相变小球外壳选用镍为其组成材料。4.根据权利要求1所述的环路热管用复合吸液芯，其特征是，所述相变材料选用通过控制分子量达到所需设定相变温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环路热管用复合吸液芯，其特征是，由金属粉末、相变小球及孔隙构成；所述金属粉末为直径为25‑150微米的金属粉末；所述相变小球由相变小球外壳及外壳内的相变材料构成，所述相变小球的直径为1‑3mm；所述相变材料的固液相变温度比环路热管中工质的沸点低3℃；所述孔隙的大小通过控制不同粒径的金属粉末和相变小球的比例来实现。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：耿凤彦，陈萨如拉，杨洋，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12