一种双管嵌套式热管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种双管嵌套式热管及其制造方法，该双管嵌套式热管包括内热管和外热管；其中，内热管套设于外热管中；内热管的内壁上设有第一毛细结构层，内热管内具有第一密封腔，第一密封腔内填充有第一工作介质；外热管与内热管之间设置有第二毛细结构层和第二密封腔，第二密封腔沿外热管的轴向贯通设置，第二密封腔内填充有第二工作介质，第二工作介质的沸点高于第一工作介质。通过以上方式，本发明专利技术双管嵌套式热管能在大温差环境下运行，同时可在最大程度上保证热管传热性能不受温差变化影响，散热功率高、传输距离远，能够解决恶劣环境、温差变化极大的场合传热需求。

Double tube nested heat pipe and manufacturing method thereof

The invention discloses a double-tube nested heat pipe and its manufacturing method. The double-tube nested heat pipe comprises an internal heat pipe and an external heat pipe, wherein the internal heat pipe is sleeved in an external heat pipe, the inner wall of the internal heat pipe is provided with a first capillary structure layer, the internal heat pipe has a first sealing cavity, and the first sealing cavity is filled with a first working medium. A second capillary structure layer and a second sealing cavity are arranged between the outer heat pipe and the inner heat pipe, the second sealing cavity is arranged along the axial direction of the outer heat pipe, the second sealing cavity is filled with a second working medium, and the boiling point of the second working medium is higher than the first working medium. Through the above method, the double-tube nested heat pipe of the invention can operate in the environment of large temperature difference, and can ensure the heat transfer performance of the heat pipe to the greatest extent without the influence of temperature difference change, has high heat dissipation power and long transmission distance, and can solve the heat transfer demand in adverse environment and great temperature difference change occasions.

【技术实现步骤摘要】
一种双管嵌套式热管及其制造方法
本专利技术涉及传热装置，具体涉及一种双管嵌套式热管及其制造方法。
技术介绍
热管是依靠自身内部工质相变来实现传热的传热元件，其不需借助外力，也不需要大的截面积，就能进行长距离、高效率的热量传输。与其他传统导热元件相比，热管具有传热能力大、等温性好和可变热流密度等优点，因而，在许多传热元件中，热管被称为最有效的传热元件，被广泛应用于电子散热领域，成为高功率、高热流密度芯片散热装置普遍采用的核心部件。但是，热管的传热能力不是无限大的，其工作温度范围及传热性能与内部的相变工质有很大关系，不同工质的工作温度差异较大，且液体传输系数随温度影响也较大，因此在头尾两端温差很大(＞100℃)的情况下，所选用的工质往往无法达到最优的液体传输系数，影响传热效率。在航天、超低温光学以及内燃机的燃油加热等领域，常常面临着在温差巨大(几十度到几百度)的环境下应用热管传热的情形。如在月面探测光学设备中，热管将面临-180℃到+90℃的巨大温差工作环境；在内燃机冬季启动过程中，热管需要将200℃左右的尾气中的热量导入到0℃以下的燃油中。对于这种情况，传统的解决方案是使用单一的一种工作范围较大的物质作为热管工作，然而，巨大的温差无疑会影响工质的液体传输系数，进而影响热管的传输能力。另外，热管的导热速度快、热容小，非常契合电动汽车电池组件的降温和升温需求，但汽车所要求的工作温度范围，与现有热管很难匹配。例如：汽车部件的工作环境需要在-40-120℃，而内部充水的热管虽然性能最好，但工作温度在30-250℃，其中-40-30℃的温度范围不能覆盖。因而，没有合适的相变工质既满足性能需求，又满足工作环境的要求。如果采用不同工质的热管进行组合来工作，又遇到系统复杂度、成本、安装空间的限制。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种双管嵌套式热管及其制造方法，该热管能在大温差环境下运行，同时可以在最大程度上保证热管传热性能不受温差变化影响，散热功率高、传输距离远，能够解决恶劣环境、温差变化极大的场合传热需求。本专利技术所采用的技术方案是：一种双管嵌套式热管，包括内热管和外热管；所述内热管套设于所述外热管中；所述内热管的内壁上设有第一毛细结构层，所述内热管内具有第一密封腔，所述第一密封腔内填充有第一工作介质；所述外热管与所述内热管之间设置有第二毛细结构层和第二密封腔，所述第二密封腔沿所述外热管的轴向贯通设置，所述第二密封腔内填充有第二工作介质，所述第二工作介质的沸点低于所述第一工作介质的沸点。根据本专利技术一具体实施例，所述内热管和/或所述外热管为圆形管、椭圆形管、方形管或矩形管。根据本专利技术一具体实施例，所述第一毛细结构层和/或所述第二毛细结构层为烧结金属粉末、凹凸形沟槽或金属网。根据本专利技术一具体实施例，所述内热管和所述外热管同轴心设置。本专利技术还提供了以上双管嵌套式热管的制造方法，具体包括以下步骤：1)制造内热管：包括取第一中空管体，在所述第一中空管体的内壁上设置第一毛细结构层，将所述第一中空管体的一端封口；2)制造外热管：包括取第二中空管体，将经步骤1)加工后的第一中空管体插入所述第二中空管体内部，在第一中空管体和第二中空管体之间设置第二毛细结构层和沿第二中空管体轴向贯通的腔体；将所述第二中空管体的一端封口；3)填充工作介质：包括向所述第一中空管体内填充第一工作介质，抽真空、密封；向所述第二中空管体和第一中空管体之间的腔体内填充第二工作介质，抽真空、密封。根据本专利技术一具体实施例，在步骤1)中，在所述第一中空管体的内壁上设置第一毛细结构层，包括以下步骤：S11：取一与所述第一中空管体相适配的中心棒，将所述中心棒插入所述第一中空管体内；S12：取毛细结构原料填充于所述中心棒与所述第一中空管体之间的间隙内；S13：烧结所述第一中空管体直至所述毛细结构原料与所述第一中空管体的内壁烧结成一体；S14：取出所述中心棒，在所述第一中空管体内壁上形成第一毛细结构层。根据本专利技术一具体实施例，在步骤2)中，在第一中空管体和第二中空管体之间设置第二毛细结构层和沿第二中空管体轴向贯通的腔体，包括以下步骤：S21：取中心棒，将所述中心棒插入所述第一中空管体和所述第二中空管体之间的空隙内；S22：取毛细结构原料填充于所述中心棒与第一中空管体、第二中空管体之间的间隙内；S23：烧结所述第二中空管体直至所述毛细结构原料与所述第二中空管体的内壁、所述第一中空管体的外管壁烧结成一体；S24：取出所述中心棒，在所述第一中空管体和第二中空管体之间形成第二毛细结构层和沿第二中空管体轴向贯通的腔体。根据本专利技术一具体实施例，在步骤S21中，所述中心棒为若干条，且沿所述第一中空管体周向均匀插设于第一中空管体和第二中空管体之间的空隙内。本专利技术还提供了一种传热方法，具体包括以下在步骤：1)通过热源向嵌套式导热结构加热，所述嵌套式导热结构包括第一中空导热部件和第二中空导热部件，所述第一中空导热部件套设于所述第二中空导热部件中，所述第一中空导热部件内具有第一密封腔，所述第一密封腔内填充有第一工作介质；所述第二中空导热部件与所述第一中空导热部件之间设置有第二密封腔，所述第二密封腔沿所述第二中空导热部件的轴向贯通设置，所述第二密封腔内填充有第二工作介质，所述第二工作介质的沸点高于所述第一工作介质；2)所述嵌套式导热结构的第二中空导热部件吸热后将热量传递至所述第二工作介质，再通过所述第二工作介质将热量传递至所述第一中空导热部件，热量进而传递至所述第一中空导热部件内的第一工作介质，使所述第一工作介质蒸发形成蒸汽，所述蒸汽携带热量在所述第一密封腔内扩散，以同时从内部加热所述第二中空导热部件。另外，本专利技术还提供了一种根据以上传热方法进行传热的嵌套式导热结构。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术提供一种双管嵌套式热管及其制造方法，该热管采用双管嵌套式结构，内热管与外热管采用不同的工作介质，且内热管中所填充的第一工作介质沸点低于外热管中所填充的第二工作介质沸点，从而能使本专利技术热管能在大温差环境下运行，同时可以在最大程度上保证热管传热性能不受温差变化影响，散热功率高、传输距离远，能够解决恶劣环境、温差变化极大的场合传热需求。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。图1是本专利技术双管嵌套式热管一实施例的结构示意图；图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的截面结构示意图；图3是沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的截面放大结构示意图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本专利技术的目的、方案和效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本专利技术各组成部分相互位置关系来说的，而术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双管嵌套式热管，其特征在于，包括内热管和外热管；所述内热管套设于所述外热管中；所述内热管的内壁上设有第一毛细结构层，所述内热管内具有第一密封腔，所述第一密封腔内填充有第一工作介质；所述外热管与所述内热管之间设置有第二毛细结构层和第二密封腔，所述第二密封腔沿所述外热管的轴向贯通设置，所述第二密封腔内填充有第二工作介质，所述第二工作介质的沸点高于所述第一工作介质的沸点。

【技术特征摘要】
1.一种双管嵌套式热管，其特征在于，包括内热管和外热管；所述内热管套设于所述外热管中；所述内热管的内壁上设有第一毛细结构层，所述内热管内具有第一密封腔，所述第一密封腔内填充有第一工作介质；所述外热管与所述内热管之间设置有第二毛细结构层和第二密封腔，所述第二密封腔沿所述外热管的轴向贯通设置，所述第二密封腔内填充有第二工作介质，所述第二工作介质的沸点高于所述第一工作介质的沸点。2.根据权利要求1所述的双管嵌套式热管，其特征在于，所述内热管和/或所述外热管为圆形管、椭圆形管、方形管或矩形管。3.根据权利要求1所述的双管嵌套式热管，其特征在于，所述第一毛细结构层和/或所述第二毛细结构层为烧结金属粉末、凹凸形沟槽或金属网。4.根据权利要求1所述的双管嵌套式热管，其特征在于，所述内热管和所述外热管同轴心设置。5.根据权利要求1至4中任一项所述双管嵌套式热管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：1)制造内热管：包括取第一中空管体，在所述第一中空管体的内壁上设置第一毛细结构层，将所述第一中空管体的一端封口；2)制造外热管：包括取第二中空管体，将经步骤1)加工后的第一中空管体插入所述第二中空管体内部，在第一中空管体和第二中空管体之间设置第二毛细结构层和沿第二中空管体轴向贯通的腔体；将所述第二中空管体的一端封口；3)填充工作介质：包括向所述第一中空管体内填充第一工作介质，抽真空、密封；向所述第二中空管体和第一中空管体之间的腔体内填充第二工作介质，抽真空、密封。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤1)中，在所述第一中空管体的内壁上设置第一毛细结构层，包括以下步骤：S11：取一与所述第一中空管体相适配的中心棒，将所述中心棒插入所述第一中空管体内；S12：取毛细结构原料填充于所述中心棒与所述第一中空管体之间的间隙内；S13：烧结所述第一中空管体直至所述毛细结构原料与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鹏飞，黄斌，周国富，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44