一种树状结构冷凝器的环路热管制造技术

本发明专利技术提供了一种环路热管，包括蒸发器、冷凝器、液体管线和蒸汽管线，蒸发器和冷凝器通过液体管线和蒸汽管线连接，其特征在于，冷凝器采用树状结构流道，冷凝器入口和出口是树根，然后沿着入口和出口向中间进行分支，隔一段距离对分支再继续分支，以此类推，入口和出口的分支在冷凝器中部进行连接，从而形成以入口和出口为树根的树状结构流道。本发明专利技术提供了一种新的树状结构冷凝器的环路热管，解决环路热管换热能力低的技术问题，同时也能整体降低换热管的流动阻力，增加散热面积，整体上提高换热效率。换热效率。换热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种树状结构冷凝器的环路热管


[0001]本专利技术涉及一种热管技术，尤其涉及一种树状结构冷凝器的环路热管，属于F28d15/02的热管领域。

技术介绍

[0002]热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)专利技术的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
[0003]热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备，其中包括核电领域、计算机领域，例如核电的余热利用等。
[0004]环路热管是指一种回路闭合环型热管。一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸气和液体管线构成。其工作原理为：对蒸发器施加热载荷，工质在蒸发器毛细芯外表面蒸发，产生的蒸气从蒸气槽道流出进入蒸气管线，继而进入冷凝器冷凝成液体并过冷，回流液体经液体管线进入液体干道对蒸发器毛细芯进行补给，如此循环，而工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。由于冷凝段和蒸发段分开，环路式热管广泛应用于能量的综合应用以及余热的回收。
[0005]目前的环路热管的冷凝器一般采用常规的管状散热结构，存在换热效率低的问题。针对上述缺陷，本专利技术对目前的环路热管进行了改进，提出了一种新式的冷凝器结构，提高了环路热管的散热能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种新的树状结构冷凝器的环路热管，解决散热的环路热管换热能力低的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种环路热管，包括蒸发器、冷凝器、液体管线和蒸汽管线，蒸发器和冷凝器通过液体管线和蒸汽管线连接，其特征在于，冷凝器采用树状结构流道，冷凝器入口和出口是树根，然后沿着入口和出口向中间进行分支，隔一段距离对分支再继续分支，以此类推，入口和出口的分支在冷凝器中部进行连接，从而形成以入口和出口为树根的树状结构流道。
[0009]作为优选，分支的数量为2
‑
5个。
[0010]作为优选，从入口到出口的分支数量逐渐增加。
[0011]作为优选，从入口到出口的分支数量逐渐增加的幅度不断增加。
[0012]作为优选，流道尺寸的最佳比例如下：
[0013][0014][0015]D为流道的水力直径，m；L为流道长度，m；n为每个分支流道分叉处子流道的个数；下标i为分叉处母流道的流道级数，i+1为分叉处子流道的流道级数。
[0016]作为优选，D1为1.5mm，L1＝14.4mm。
[0017]作为优选，还包括储液室，环路热管工作时，储液室中的液氨通过毛细芯提供的毛细力的抽吸作用进入蒸发器。
[0018]作为优选，还包括毛细结构，所述毛细结构设置在液体管路中。
[0019]作为优选，环路热管的蒸发端采用圆柱型设计，管身两端的接口用于连接蒸汽管线和液体管线，储液室则连接灌注接口。
[0020]作为优选，环路热管中的流体是氨。
[0021]作为优选，毛细芯毛坯由金属粉末在烧结炉中烧结而成，烧结过程中加入相应的造孔剂，使金属粉末在烧结过程中形成多孔结构。
[0022]蒸发器的结构包括均温板和热连接均温板的位于均温板上部的微通道蒸发器(换热器)，所述均温板底部与热源热连接。所述均温板包括上板和下板，所述上板中设置支撑柱，下板中设置微圆柱阵列，微圆柱阵列和支撑柱共同构成均温板的回液柱，其中上板内布置的支撑柱之间的间隙大于下板微圆柱之间的间隙，微圆柱的直径和微圆柱之间的间距以产生毛细驱动力，两个支撑柱11之间的间隙下部对应的微圆柱的毛细力，从一个支撑柱到另一个支撑柱之间，毛细力先是逐渐变大，然后逐渐变小。通过上述设置，可以进一步使得通过毛细力抽吸到间隙中去，可以使得流体在下板底部分布均匀，从而使得换热均衡。
[0023]与现有技术相比较，本专利技术具有如下的优点：
[0024]1)本专利技术提供了一种新的树状结构冷凝器的环路热管，解决环路热管换热能力低的技术问题，同时也能整体降低换热管的流动阻力，增加散热面积，整体上提高换热效率。
[0025]2)本专利技术通过对树状结构进行结构优化，分支数量进行优化，进一步提高了散热能力，实现散热的均衡。
附图说明
[0026]图1是本专利技术环路热管结构示意图。
[0027]图2是本专利技术优选的冷凝器结构示意图。
[0028]图3是本专利技术优选的环路热管结构示意图。
[0029]图4是本专利技术优选的热控系统结构示意图。
[0030]图5是本专利技术PID控制系统的响应曲线图。
[0031]图6是TEC布置图与能量循环图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0033]本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，
“×”
、“*”表示乘法。
[0034]一种环路热管，如图1所示，所述环路热管包括蒸发器1、冷凝器2、液体管线3和蒸汽管线4，蒸发器1和冷凝器2通过液体管线3和蒸汽管线4连接。环路热管工作时，储液室5中的液氨通过毛细芯5提供的毛细力的抽吸作用进入环路热管蒸发器1，在蒸发器1吸热。液氨在蒸发器1受热汽化，进入蒸汽管线4，在冷凝器2与外界低温介质换热而冷凝液化，重新变为液氨，通过液体管线3流回储液室5。整个工作过程无需外加能源，通过毛细芯的抽吸回流作用以及工质的相变即可节能高效运行。
[0035]作为一个改进，如图2所示，冷凝器2采用树状结构流道，冷凝器入口21和出口22是树根，然后沿着入口和出口向中间进行分支，隔一段距离对分支再继续分支，以此类推，入口和出口的分支在冷凝器中部进行连接，从而形成以入口和出口为树根的树状结构流道。
[0036]本专利技术提供了一种新的树状结构冷凝器的环路热管，解决环路热管换热能力低的技术问题，同时也能整体降低换热管的流动阻力，增加散热面积，整体上提高换热效率。
[0037]作为优选，分支的数量为2
‑
5个。
[0038]作为优选，从入口21开始到冷凝器中部，分支数量逐渐增加。采取分支数量逐渐增加的目的主要是为了一方面强化传热，另一方面要保证换热的均匀。因为随着流体的流动，流体的温度不断降低，对外换热能力也越来越低。通过设置分支数量不断增加，可以使得流体整体上换热均匀，不同位置的对外的散热量差距缩小，因此整体上形成均匀换热的情况，类似逆流换热，整体上可以提高换热效率。
[0039]作为优选，从入口开始到冷凝器中部，分支数量逐渐增加的幅度不断增加。通过如此设置，可以进一步提高换热效率，实现整体的对外换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环路热管，包括蒸发器、冷凝器、液体管线和蒸汽管线，蒸发器和冷凝器通过液体管线和蒸汽管线连接，其特征在于，冷凝器采用树状结构流道，冷凝器入口和出口是树根，然后沿着入口和出口向中间进行分支，隔一段距离对分支再继续分支，以此类推，入口和出口的分支在冷凝器中部进行连接，从而形成以入口和出口为树根的树状结构流道。2.如权利要求1所述的环路热管，其特征在于，分支的数量为2
‑
5个。3.如权利要求2所述的环路热管，其特征在于，从入口到出口的分支数量逐渐增加的幅度不断增加。4.如权利要求3所述的环路热管，其特征在于，流道尺寸的最佳比例如下：4.如权利要求3所述的环路热管，其特征在于，流道尺寸的最佳比例如下：D为流道的水力直径，m；L为流道长度，m；n为每个分支流道分叉处子流道的个数；下标i为分叉处...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春生，刘淼，翟如岳，王一，孟鸽，昌翔宇，杨舒婷，杨珺博，候蕊，李华杰，马军，薛丽红，李蒸，韩卓晟，逯晓康，杨沛东，刘百川，于永升，姜鲲，周晓雨，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：