一种超临界热波传热元件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种超临界热波传热元件，至少含有一个可以封闭的腔体，以及至少一种工作介质，工作介质灌装到可以封闭的腔体后将腔体进行密闭，所灌装的工作介质液态体积之和不超过所有腔体体积；腔体的至少一部分为吸热端，腔体的至少另一部分为放热端，传热元件从吸热端吸收热量，当腔体工作介质处于亚临界和／或超临界状态时，由于超临界工作介质在临界点和／或拟临界点附近具有较低的热扩散率和较高的热膨胀率，超临界流体在腔体内部主要以热波的形式将热量从吸热端传递到放热端，实现热能的传递。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传热元件，特别是利用超临界流体，在封闭腔体内部进行 传热的元件。
技术介绍
超临界流钵(SCF)指热力学状态处于"临界点"以上的流体；即在临界温度和 临界压力以上的流体，超临界流体兼有液体和气体的双重特性，密度大、扩散系数大、粘度小、渗透性好；在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的 变化极其敏感，在不改变化学组成的条件下，即可通过压力调节流体性质。超 临界流体技术自上世纪70年代开始崭露头角，以其环保、高效等显著优势轻松 超越传统技术，迅速渗透到传统技术，渗透到萃取分离、石油萃取分离、石油 化工、化学工程、材料科学、生物技术化工、化学工程、材料科学、生物技术 与医药、环境工程、纳米技术等诸多领域，并成为这些领域发展的主导之一。 然而，超临界流体的传热性能的研究，仅限于将其作为一种流体进行研究，如 作为一种流体，采用外界的特殊泵提供动力，来实现的流体传热。1985年10月，Nitsche和Straub在航天飞机内一次实验中意外发现，流 体的主流温度糖壁温改变很快，系统趋于热平衡所用时间远低于原先估计所需 的时间，注意此时的传热过程，导热非常微弱，对流受到抑制，辐射可以忽略， 但热能仍较快地从壁面传给主流，所以这里面蕴涵着一种新的传热机理，此后， 一些实验先后证实了这一奇异的传热现象，该传热现象被称为活塞效应， Z邻poli指出"活塞效应实质上是一种热声效应"，是导热、对流和辐射以外的 第四种传热机理。将一种工作介质密闭在一个封闭的腔体内部，利用工作介质的气液相变进 行传热的热管技术，利用封闭腔体内部的工作介质气液相变进行导热的原理制 造的热管是目前传热技术中最好的技术方法，然而，热管技术的普及和推广应 用方面还存在根多的技术问题，使得热管技术虽然被专利技术已经有六十多年，但 还是限于在某个特殊领域进行应用，其关键因素在于1、热管的制造方法可以分为两大类， 一类为抽真空法,需要真空设备，这样 需要耗费能源以及占用时间,其次为热排法,无法精确的进行工作介质量的控制，仅限于对工业的热管进行制造。2、 封口技术对于抽真空法采用冷焊法，能够使用冷焊法进行封口的材料只 有铜,其他金脣不适合于采用此方法，因而限制了热管必须采用高成本的铜作为 壳体材料，因而增加了热管的成本;另外对于热排法，由于釆用销钉打入封口后 外加焊接的技术，工艺上不能保证整体的工作介质的数量，不能保证的质量和性 能，而且,此种方法的主要问题在于只能对大的管件采用此种方法进行生产，小. 的管件根本无法进行生产。3、 内部的防腐问题所采用的工作介质可能和腔体的材料产生反应，而使 得真空度减少，因而使得热管的性能下降，致使最终无法工作，因而热管的寿 命短，不能适龠于工业化要求。由于5见有酌热管技术存在此等技术缺陷，障碍了热管技术的发展，使得热 管技术不能被普遍的应用。利用超临界流体的传热性能，与热管技术的结合，可以利用超临界物质为 工作介质的特性，特别是利用"活塞效应"原理，也可以改善热管技术的不足， 可以形成一种新的传热元件。
技术实现思路
本实用新攀的目的就是提供一种超临界传热元件，将超临界物质作为一种 工作介质，将其密闭在一个腔体中，腔体的至少一部分为吸热端(部件)，腔体 的至少另一部分为放热端(部件)，传热元件从吸热端吸收热量，当腔体工作介 质处于亚临界和/或超临界状态时，由于超临界工作介质在临界点和/或拟临界点 附近具有较低的热扩散率和较高的热膨胀率，超临界流体在腔体内部主要以热 波的形式将热置从吸热端传递到散热端，实现热能的传递。利用"活塞效应" 原理，超临界工作介质在传热过程中"导热非常微弱，对流受到抑制，辐射可 以忽略"，而是采用导热、对流和辐射以外的第四种传热机理，以热波的形式进 行传热，这样实现了利用超临界流体的性质，结合热管技术的制造、设计、结 构等特性，制造出一种高效、低成本、易于制造和生产的传热元件。本专利技术同 时提供了对超临界流体进行强化传热的技术方法，采用增加颗粒类物质或增添 多相化相变物质的方法实现对超临界工作介质的强化传热。本实用新癱另外的目的，专利技术了此种传热元件的灌装方法以及封闭方式。该传热元件不同与传统的热管，因为热管是依靠液气相变原理实现的传热， 而在本专利技术的传热元件，内部的工作介质在正常的工作过程中处于超临界的状 态，超临界状态传热过程中，传热物质始终处于单相的超临界状态，因而不属于传统的热管传热。该传热元件不同与利用超临界流体进行的传热，普通的超临界的流体需要 泵为动力来实现传热。具体专利技术肉容如下-一种超临界热波传热元件，至少含有一个可以封闭的腔体，以及至少一种 工作介质，工作介质灌装到可以封闭的腔体后将腔体进行密闭，所灌装的工作介质液态体积之和不超过所有腔体体积；腔体的至少一部分为吸热端(部件)，腔体的至少另一部分为放热端(部件)， 在有些传热元件中，还设置有绝热端，即传热元件至少有一个吸热端，吸热端 可以为一个吸热端，也可以是一个吸热部件或设备，也可以是一个吸热区域； 同时，还至少有一个放热端，放热端可以为一个放热端，也可以是一个吸热部 件或设备，也可以是一个吸热区域；同时还可以有一个绝热端，绝热端可以为 一个绝热端，也可以是一个绝热部件或设备，也可以是一个绝热区域。绝热端 不是必须的部分，但是否设置绝热端，需要根据要求需要进行处理。在吸热区 域，可以由腔体的一个吸热端或多个吸热端位于同一个吸热区域，放热以及绝 热区域同样可以由一个或多个不同的放热端、绝热端位于该区域。传热元件从吸热端吸收热量，当腔体工作介质处于亚临界和/或超临界状态 时，由于超临界工作介质在临界点和/或拟临界点附近具有较低的热扩散率和较 高的热膨胀率，趨临界流体在腔体内部主要以热波的形式将热量从吸热端传递 到散热端，实现热能的传递。传热过程包括换热、集热、散热、蓄热的热量的传递、交换、收集、储存、 应用、控制、管理的所有过程，在本专利技术中，传热的概念包括以上所述的所有 的过程。所灌装的工作介质液态体积之和不超过所有腔体体积；所有的工作介质的 液态体积之和，指所有的工作介质在常压下处于液态时的体积，通常所有的液 体体积为腔体体积的5%-100%,对于不同的工作介质，工作介质的灌入量是不 同的，但通常情况下，其体积可以按照20%进行，对于特殊的情况，也可以按 照不超过腔体体积进行。对于其常压常温下为气体的工作介质，可以在气态下 进行灌装，但是，其灌装的数量，以其灌装的重量进行计算，工作介质的总量， 以其相对的液态时的总体积进行计算，其体积不超过腔体的体积。超临界热被传热元件，在腔体的吸热部位吸收热量后，由于热扩散的作用， 一个极薄的热雄界层迅速在加热壁面附近形成，因为超临界流体在临界点附近 具有较高的热磨胀率和压缩率，于是热边界层犹如一个活塞，迅速膨胀压縮主流，该过程可泰作是绝热过程，热边界层膨胀的同时产生压力波，它以声速在 主流中传播，并在系统的对面边界处反射，热能正是以压力波作为载体从边界 传给主流，在活塞效应的作用下，主流温度快速均匀上升，从而大大减少了系 统趋于热平衡所霈的时间，同样，活塞效应也存在于冷却过程中，此时主流膨 胀，压縮热边界层，塞效应是一个瞬态现象，在系统趋于热平衡的过程中，活 塞效应逐渐减弱，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界热波传热元件，其特征是：至少含有一个可以封闭的腔体，以及至少一种工作介质（４），工作介质为至少一种超临界流体，工作介质灌装到可以封闭的腔体后将腔体进行密闭，所灌装的工作介质液态体积之和不超过所有腔体体积，腔体的至少一部分为吸热端（１），腔体的至少另一部分为放热端（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，
申请(专利权)人：李建民，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]