液态金属高温脉动热管风冷装置和测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种液态金属高温脉动热管风冷装置和测试方法，装置包括热风机、干燥机、冷却室、高温脉动热管、加热装置、测温装置、气体流道、湿度计、压力计、气体质量流量计、冷却器、信号采集装置和数据处理系统，热风机与冷却室相连，内部形成气体流道；高温脉动热管的蒸发段伸入加热装置内部，冷凝段伸入冷却室内部；测温装置与冷却室和高温脉动热管相连；湿度计、气体质量流量计和压力计安装在干燥机和冷却室连接的管道上；冷却器与冷却室和第六管道相连；湿度计、压力计、气体质量流量计和测温装置与信号采集装置相连。本发明专利技术可满足液态金属高温脉动热管在1200℃以上加热环境中的冷却需求，实现高达400℃的可控风冷环境。实现高达400℃的可控风冷环境。实现高达400℃的可控风冷环境。

【技术实现步骤摘要】
液态金属高温脉动热管风冷装置和测试方法


[0001]本专利技术涉及脉动热管研究
，具体而言，尤其涉及一种液态金属高温脉动热管风冷装置和测试方法。

技术介绍

[0002]脉动热管于20世纪90年代最先提出，是一种新型、高效的传热元件，可用于满足微小空间、高热流密度条件下的被动式散热与集热需求，因其良好的传热性能备受关注。脉动热管主要结构包括蒸发段、绝热段和冷凝段，其中蒸发段为吸热部分，冷凝段为放热部分，根据实际需求，在蒸发段和冷凝段之间布置绝热段。由于表面张力的作用，工质在管内形成液塞、气塞间隔分布的状态。在工作时，热量通过管壁对蒸发段工质进行加热，工质受热后，在壁面产生核态沸腾，随着加热的进行，核态沸腾加剧，更多的气泡在活跃的成核点形成、生长、脱离，气塞压力增大，体积膨胀，进而推动液塞流向冷凝段，工质在冷凝段通过与低温壁面进行换热，气塞收缩甚至破裂，压力降低，液塞在重力和弯头之间压差的作用下回流至蒸发段，完成一次工作循环。目前脉动热管已应用于电池热管理、工业控温炉、大功率LED灯散热、数据中心冷却系统和芯片散热等领域。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，包括：热风机(1)、干燥机(3)、冷却室、高温脉动热管(12)、加热装置、测温装置、气体流道、湿度计(4)、压力计(6)、气体质量流量计(7)、冷却器(15)、信号采集装置和数据处理系统(17)，所述热风机(1)、干燥机(3)和冷却室依次通过管道相连，内部形成气体流道；所述热风机(1)用于提供冷却气体，通过第一管道(2)与干燥机(3)相连；所述干燥机(3)用于对冷却气体进行干燥；所述加热装置与高温脉动热管(12)相连，所述高温脉动热管(12)为液态金属高温脉动热管，包括蒸发段(19)、绝热段(20)和冷凝段(21)，所述蒸发段(19)伸入加热装置内部进行吸热，所述冷凝段(21)伸入冷却室内部，通过冷却室内的冷却气体对冷凝段(21)进行冷却；绝热段(20)位于蒸发段(19)和冷凝段(21)之间；所述测温装置与冷却室和高温脉动热管(12)相连，用于测量冷却室和高温脉动热管(12)的壁温，以及流经冷却室进出口处的冷却气体温度；所述湿度计(4)、压力计(6)和气体质量流量计(7)依次安装在干燥机(3)和冷却室连接的管道上，所述湿度计(4)靠近干燥机(3)，用于测量当前冷却气体的湿度；所述气体质量流量计(7)用于测量冷却气体的质量流量；所述压力计(6)用于测量管道内部气体压力，对气体质量流量计(7)进行校准；所述冷却器(15)的一侧通过第五管道(14)与冷却室相连，另一侧与第六管道(16)相连，所述第六管道(16)与外界环境相连，所述冷却器(15)用于对冷却气体进行降温和过滤，冷却器(15)处理后的气体通过第六管道(16)排放至大气；所述湿度计(4)、压力计(6)、气体质量流量计(7)和测温装置与信号采集装置相连，所述信号采集装置与数据处理系统(17)相连。2.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述测温装置包括RTD温度传感器和多个K型热电偶，所述RTD温度传感器至少设有两个，分布在冷却室前后侧的进风口和出风口处，用于测量进风口和出风口处的冷却气体温度；所述冷却室的内外侧均布置至少4个K型热电偶，用于测量冷却室内外壁温；所述高温脉动热管(12)的外表面至少布置三倍于弯头数的K型热电偶，用于测量高温脉动热管(12)壁温。3.根据权利要求2所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述RTD温度传感器、湿度计(4)、压力计(6)和气体质量流量计(7)均用于测量气体流道中心位置数据。4.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述冷却室和各管道的外侧布置保温棉，所述高温脉动热管(12)的绝热段(20)使用保温棉包裹进行绝热。5.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述热风机(1)可控制排气温度和排气量，排气温度范围为0～400℃，排气量不小于每小时220立方米；所述冷却气体为非易燃易爆气体，所述非易燃易爆气体至少为空气、氩气或氮气。6.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述加热装置至少为加热炉、加热块、加热丝、感应加热器、红外加热装置或石英灯加热装置，所述加热装置采用高温加热炉(18)时的最高温度可达1400℃。7.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述干燥机(3)依次通过第二管道(5)和第三管道(8)与冷却室连接，所述冷却室采用第四管道(10)；所述湿度计(4)安装在第二管道(5)上，用于测量第二管道(5)处冷却气体湿度；所述气
体质量流量计(7)连接在第二管道(5)和第三管道(8)之间，所述压力计(6)伸入第二管道(5)中心位置，用于测量气体质量流量计(7)前端气体压力，以对气体质量流量计(7)进行校准；所述第四管道(10)的进出口处分别布置进风口RTD温度传感器(9)和出风口RTD温度传感器(13)，所述进风口RTD温度传感器(9)和出风口RTD温度传感器(13)均伸入第四管道(10)的中心位置；所述信号采集装置采用数据采集系统(11)。8.根据权利要求1
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7任意一项权利要求所述的液态金属高温脉动热管风冷装置，其特征在于，所述高温脉动热管(12)可在高于500℃以上环境中工作，通过工质振荡传递热量；所述高温脉动热管(12)的结构表现为耐高温金属管弯曲组成的密闭蛇形阵列；所述高温脉动热管(12)的工质至少为钠、钾、锂、铯、铷或汞中的一种，或一种以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴梦珂，纪玉龙，王雨明，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：