自由冷热端重力微热管及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种自由冷热端重力微热管及其工作方法，包括用于蒸发吸热的工作热端和用于冷凝放热的工作冷端，蒸发段和冷凝段之间分别通过气体逃离通道和液体补充流道连接；本发明专利技术结合了常规热管承受热载能力大以及微热管尺寸小巧的特点；通过设置有柔性绝热材料制成的气体逃离通道和液体补充流道，使得微热管的冷热端相对位置具有很大的调整范围，可应用于大部分工作环境，通过合理排布的连接管道、气液分离囊、液体补充流道，提高了微热管对重力的利用率，通过本发明专利技术的微热管解决了一大部分产热大，尺寸空间小的元器件的散热问题。

Free cold and hot end gravity micro heat pipe and its working method

【技术实现步骤摘要】
自由冷热端重力微热管及其工作方法
本专利技术属于热管
，具体涉及一种自由冷热端重力微热管及其工作方法。
技术介绍
热管技术可以分为两大类，即常规热管与微热管。常规热管：常规热管包括水力直径大于500微米的所有热管，由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的乔治格罗佛(GeorgeGrover)率先专利技术出来，主要利用工作液体的相变以及两相流体的流动来实现热量传递的一种导热元件，其导热能力远高于一般金属。由管壳、吸液芯和端盖组成，工作时分为三段，蒸发段、绝热段和冷凝段。管道内部被抽成低压，吸液芯布局在管壁上，当热管蒸发段受热后，吸液芯中液体受热气化，蒸汽借助热扩散的作用流入冷凝段液化，液化后的液相沿着吸液芯等类似的多孔材料，在毛细力的作用下流回蒸发段，直至两段温度相同时，热管停止工作。优点在于能够承受很高的热载，可以高达兆瓦级别，但是其尺寸较大，成本高。微热管：微热管包括水力直径小于500微米的所有类型的热管，也是利用工作液体的相变以及两相流体的流动来实现热量传递的一种导热元件，一般仅由包装容器与所包装的工作液体组成。工作时也分为蒸发段、绝热段和冷凝段三段，当微热管蒸发段受热后，管内液体受热气化，蒸汽流向冷凝段进行液化，液化后的液相沿管壁在管壁结构所提供的毛细力的作用下流回蒸发段，直至两段温度相同时，热管停止工作。优点在于尺寸小巧，缺点在于不能够承受很高的热载，仅能达到百瓦级，而且其冷凝段与蒸发段间相对位置基本没有调整的余地。因此，对于一些产热大、尺寸空间小的元器件的散热问题，目前还没有较好的方法解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自由冷热端重力微热管及其工作方法，以解决现有微热管承受热载低、可调整空间小的问题。本专利技术的一种技术方案是：一种自由冷热端重力微热管，包括用于蒸发吸热的工作热端和用于冷凝放热的工作冷端，蒸发段和冷凝段之间分别通过气体逃离通道和液体补充流道连接；工作热端包括工作液体蒸发槽，工作液体蒸发槽的顶部上依次设置有蒲微防水透气膜和工作蒸汽暂留槽，工作蒸汽暂留槽的顶部出汽口与气体逃离通道的底端进汽口相连；工作冷端包括蒸汽冷凝箱，蒸汽冷凝箱的底部进汽口与气体逃离通道的顶端出汽口相连，蒸汽冷凝箱还通过连接管道与气液分离囊相连接，气液分离囊的底部出液口与液体补充流道的顶端进液口连接，液体补充流道的底端出液口穿过蒸汽暂留槽、蒲微防水透气膜连接至工作液体蒸发槽。进一步地，气体逃离通道和液体补充流道均由柔性绝热材料制成。进一步地，工作冷端的重力势能大于工作热端的重力势能。进一步地，气体逃离通道内壁上设置有电阻丝，电阻丝用于在工作通电时发热，以保证其内的蒸汽不会液化。进一步地，气体逃离通道外壁上套设有保温层。进一步地，液体补充流道和连接管道均伸入气液分离囊内部，且液体补充流道的顶端的重力势能小于连接管道底端的重力势能。进一步地，气液分离囊顶端设有顶部开口。进一步地，各部件之间均采用胶粘方式。本专利技术的另一种技术方案为：一种如上述冷热段重力微热管的工作方法，将工作液体蒸发槽与发热元件紧密接触，发热元件发热使工作液体蒸发槽内的工作液体气化，生成蒸汽；通过气体逃离通道将蒸汽传输至蒸汽冷凝箱，蒸汽在蒸汽冷凝箱内进行液化，形成工作液体；工作液体通过连接管道排入气液分离囊内，当气液分离囊内的工作液体液面超过液体补充流道的顶端进液口时，工作液体依次通过液体补充流道的进液口、出液口排入工作液体蒸发槽内；重复以上工作过程直至完成发热元件的降温。本专利技术的有益效果是：结合了常规热管承受热载能力大以及微热管尺寸小巧的特点；通过设置有柔性绝热材料制成的气体逃离通道和液体补充流道，使得微热管的冷热端相对位置具有很大的调整范围，可应用于大部分工作环境，通过合理排布的连接管道、气液分离囊、液体补充流道，提高了微热管对重力的利用率，通过本专利技术的微热管解决了一大部分产热大，尺寸空间小的元器件的散热问题。【附图说明】图1为本专利技术自由冷热端重力微热管的结构示意图；图2为本专利技术自由冷热端重力微热管蒸汽回路的示意图；图3为本专利技术自由冷热端重力微热管工作液体回路的示意图。其中：1.工作液体蒸发槽；2.蒲微防水透气膜；3.工作蒸汽暂留槽；4.液体补充流道；5.气液分离囊；6.连接管道；7.蒸汽冷凝箱；8.气体逃离通道。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种自由冷热端重力微热管，如图1所示，包括用于蒸发吸热的工作热端和用于冷凝放热的工作冷端，工作冷端的重力势能高于工作热端的重力势能。蒸发段和冷凝段之间分别通过气体逃离通道8和液体补充流道4连接，气体逃离通道8和液体补充流道4均由柔性绝热材料制成，因此，工作热端和工作冷端相对位置可以在一定范围内任意布置，不受位置方向等限制，只需保证工作冷端的重力势能大于工作热端的重力势能即可。工作热端包括工作液体蒸发槽1，工作液体蒸发槽1与发热元件的接触面的形状设计成与发热元件相配合的形状，使其成为正好相反的凹凸结构，使得工作液体蒸发槽1与发热元件之间能够无间隙配合工作液体蒸发槽1的顶部上依次设置有蒲微防水透气膜2和工作蒸汽暂留槽3，蒲微防水透气膜2快速地过滤蒸汽，只让蒸汽进入工作蒸汽暂留槽3，而工作液体并不透过蒲微防水透气膜2，以保证液相与蒸汽只存在于设计部位。工作蒸汽暂留槽3的顶部出汽口与气体逃离通道8的底端进汽口相连。气体逃离通道8内壁上设置有刷过绝缘漆的电阻丝，电阻丝用于在工作通电时发热，以保证其内温度恒定，防止蒸汽提前冷凝液化。气体逃离通道8外壁上套设有保温层。冷工作冷端包括蒸汽冷凝箱7，蒸汽冷凝箱7将收集由气体逃离通道8出汽口送来的工作液体蒸汽并进行冷凝，生成液体后，在重力的作用下通过连接管道6出液口流入气液分离囊5，蒸汽冷凝箱7的冷却方式是外界提供低温冷源进行热传导，或者是进行自然对流或者强制对流，或者是对外界辐射热量，或者是以上三种的混合。蒸汽冷凝箱7的底部进汽口与气体逃离通道8的顶端出汽口相连，蒸汽冷凝箱7将通过气体逃离通道8进入的蒸汽冷凝。蒸汽冷凝箱7重力势能最低的一侧还通过连接管道6与气液分离囊5相连接，气液分离囊5用于分开液相工作液体与未来得及冷凝的蒸汽。气液分离囊5顶端设有顶部开口，开口在工作(含待工作)时封闭，在不工作(检查、维修)时打开，开口封闭是保证内部工作液体不外漏以及其内的蒸汽不会溢出，打开是为了检查自由冷热端重力微热管内部液体含量，若气液分离囊5、工作液体蒸发槽1中液面高度过低或没有，则进行补充。由于液体补充流道4的顶端进液口伸入气液分离囊5中，因此，其伸入部分和气液分离囊5内壁形成一定的页面容纳空间，其内液面保持一定高度，且高度低于连接管道6在气液分离囊5中的最低点，既保证冷凝后液体能顺利由连接管道6出液口进入气液分离囊5，又能保证只有液体进入液体补充流道4的进液口。气液分离囊5的底部出液口与液体补充流道4的顶端进液口连接，液体补充流道4和连接管道6均伸入气液分离囊5内部，且液体补充流道4的顶端的重力势能小于连接管道6底端的重力势能。液体补充流道4的底端穿过蒸汽暂留槽3、蒲微防水透气膜2连接至工作液体蒸发槽1。液体补充流道4与气液分离囊5接触端重力势能高于与工作液体蒸发槽1的接触端，液体补充流道4中液体依靠重力作用补充到工作液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由冷热端重力微热管，其特征在于，包括用于蒸发吸热的工作热端和用于冷凝放热的工作冷端，所述蒸发段和所述冷凝段之间分别通过气体逃离通道(8)和液体补充流道(4)连接；所述工作热端包括工作液体蒸发槽(1)，所述工作液体蒸发槽(1)的顶部依次设置有蒲微防水透气膜(2)和工作蒸汽暂留槽(3)，所述工作蒸汽暂留槽(3)的顶部出汽口与所述气体逃离通道(8)的底端进汽口相连；所述工作冷端包括蒸汽冷凝箱(7)，所述蒸汽冷凝箱(7)的底部进汽口与所述气体逃离通道(8)的顶端出汽口相连，所述蒸汽冷凝箱(7)还通过连接管道(6)与气液分离囊(5)相连接，所述气液分离囊(5)的底部出液口与所述液体补充流道(4)的顶端进液口连接，所述液体补充流道(4)的底端出液口穿过所述蒸汽暂留槽(3)、蒲微防水透气膜(2)连接至所述工作液体蒸发槽(1)。

【技术特征摘要】
1.一种自由冷热端重力微热管，其特征在于，包括用于蒸发吸热的工作热端和用于冷凝放热的工作冷端，所述蒸发段和所述冷凝段之间分别通过气体逃离通道(8)和液体补充流道(4)连接；所述工作热端包括工作液体蒸发槽(1)，所述工作液体蒸发槽(1)的顶部依次设置有蒲微防水透气膜(2)和工作蒸汽暂留槽(3)，所述工作蒸汽暂留槽(3)的顶部出汽口与所述气体逃离通道(8)的底端进汽口相连；所述工作冷端包括蒸汽冷凝箱(7)，所述蒸汽冷凝箱(7)的底部进汽口与所述气体逃离通道(8)的顶端出汽口相连，所述蒸汽冷凝箱(7)还通过连接管道(6)与气液分离囊(5)相连接，所述气液分离囊(5)的底部出液口与所述液体补充流道(4)的顶端进液口连接，所述液体补充流道(4)的底端出液口穿过所述蒸汽暂留槽(3)、蒲微防水透气膜(2)连接至所述工作液体蒸发槽(1)。2.如权利要求1所述的自由冷热端重力微热管，其特征在于，所述气体逃离通道(8)和所述液体补充流道(4)均由柔性绝热材料制成。3.如权利要求1或2所述的自由冷热端重力微热管，其特征在于，所述工作冷端的重力势能大于所述工作热端的重力势能。4.如权利要求3所述的自由冷热端重力微热管，其特征在于，所述气体逃离通道(8)内壁上设置有电阻丝，所述电阻丝用于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张羽，赵志新，杨振杰，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：北京,11