热传递装置以及相关的系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了热传递装置以及相关系统和方法的实施例。在一个实施例中，热传递系统可以包括管道，管道具有输入部分、输出部分和输入与输出部分之间的侧壁。热能够在输入部分进入管道并且在输出部分离开管道。热传递系统还可以包括邻近管道的终点的端盖。工作流体可以利用蒸发-冷凝循环通过管道流通。热传递装置还可以包括具有多个平行层的晶体的合成矩阵表征的建筑构造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术大致涉及。
技术介绍
热管利用工作流体的液-汽相变化在热源与散热器之间传递热。例如，封装在传统热管中的工作流体接触和吸收来自热界面的热，以使其转变至汽相。蒸汽压力驱动汽相工作流体通过管道至冷界面，工作流体在冷界面处冷凝成液相。冷界面吸收来自相变的潜热并将其从系统去除。液相工作流体然后利用毛细作用或重力返回至热界面以继续蒸发-冷凝循环。热管一般能够用相对小的温度梯度并且在没有机械运动部件的情况下输送大量的热。因此，热管能够提供有效的热传递方式。但是，非冷凝气体可以通过热管的壁扩散，并且因此在工作流体中产生减弱热管的效率的杂质。另外，极端温度可以使蒸发-冷凝循环停止。例如，极端热度可以阻止工作流体冷凝，而极端寒冷则可以阻止工作流体蒸发。因此，需要改进热管的效率和适应性以及利用所产生的热能。附图说明图I是根据本技术的实施例构造的热传递装置的示意性横截面图。图2A和图2B是根据本技术的其他实施例构造的热传递装置的示意性横截面图。图3A是根据本技术的另一个实施例的热传递装置沿第一方向操作的示意性横截面图，以及图3B是图3A的热传递装置沿与第一方向相对的第二方向操作的示意性横截面图。图4A和4B是根据本技术的实施例构造的热传递装置的示意性平面图。 图4C是根据本技术的另外的实施例构造的热传递装置的示意性横截面图。图5A是根据本技术的实施例的处于代表性的环境中的热传递系统的示意性视图，以及图5B是图5A的热传递系统的一部分的放大的操作视图。图6A是根据本技术的另一个实施例的处于代表性的环境中的热传递系统的示意性视图，以及图6B是图6A的热传递系统的一部分的放大的操作视图。图7A是根据本技术的又一个实施例的处于代表性的环境中的热传递系统的示意性视图，以及图7B和图7C是图7A的热传递系统的部分的放大的操作视图。图7D是根据本技术的再一个实施例的处于代表性的环境中的热传递系统的示意性视图。图8是根据本技术的还一个实施例的处于代表性的环境中的热传递系统的示意性视图。图9A是根据本技术的另外的实施例的处于代表性的环境中的热传递系统的横截面图，以及图9B是图9A的细部9B的放大图。图10是根据本技术的进一步的实施例构造的热传递装置的示意性横截面图。图11是根据本技术的又一个实施例的示出在代表性的环境中的热传递系统1100的不意性视图。具体实施例方式本公开描述了热传递装置以及关于该热传递装置的相关系统、组件、部件和方法。例如，如下所述的实施例中的一些大致涉及包括利用蒸发-冷凝循环传递热的工作流体或工作流体的组合的热传递装置。如本文中所使用的，术语“工作流体”可以包括致动热传递装置的任何流体。例如，在一个实施例中，工作流体是水。在其他实施例中，工作流体可以包括氨、甲醇和/或其他适当的工作流体，其他适当的工作流体基于热传递装置的可用流体和期望的输出而选择。另外，如下所述的几个实施例指的是使工作流体在汽相与液相之间转变的蒸发-冷凝循环。如在本文中所使用的，术语“蒸发-冷凝循环”广义上解释为指代导致热传递的工作流体的任何相变。在以下说明和附图I至图11中阐述了某些细节以提供对本公开的各个实施例的彻底理解。但是，描述通常与热传递装置和/或与加热和冷却系统的其他方面相关的众所周知的结构和系统的其他细节以下不做阐述，以避免使得本公开的各个实施例的说明的被不必要地模糊化。因此，可以理解，以下阐述的细节中的一些提供用于说明以下实施例，以便足以使得相关领域的技术人员能够制造和使用所公开的实施例。但是，如下所述的细节和优势中的一些对于实施本公开的某些实施例可能不是必要的。附图中示出的许多细节、尺寸、角度、形状及其他特征仅为本公开的具体实施例的例示。因此，其他实施例可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下具有其他细节、尺寸、角度和特征。另外，本领域技术人员将理解，在没有如下所述细节中的一些的情况下也可以实施本公开的另外的实施例。在全部说明书中引用“一个实施例”或“实施例”指的是与实施例结合说明的具体的特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实 施例中。因此，在本整个说明书的各个位置出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并非必须全部参照同一实施例。此外，参考具体实施例说明的具体的特征、结构或特性可以以任何适当的方式组合在一个或更多个其他实施例中。此外，本文中提供的标题仅为了方便，并不解释所要求保护的公开的范围或意思。图I是根据本技术的实施例构造的热传递装置100 (“装置100”)的示意性横截面图。如图I所示，装置100可以包括管道102，管道102具有输入部分104、与输入部分104相对的输出部分106、和在输入部分104与输出部分106之间的侧壁120。装置100可以进一步包括输入部分104处的第一端盖108和输出部分106处的第二端盖110。装置100可以封装在蒸发-冷凝循环期间在汽相122a与液相122b之间转变的工作流体122 (由箭头示出的)。在选定的实施例中，装置100还可以包括一个或更多个建筑构造112。建筑构造112是晶体的合成矩阵表征(synthetic matrix characterization),晶体主要包括石墨烯、石墨、氮化硼和/或另一种适当的晶体。这些晶体的构造和处理严重地影响当建筑构造112经受某些条件时将展现出的特性。例如，如以下进一步详细解释的，装置100可以为了建筑构造112的热特性、毛细特性、吸着特性、催化特性以及电磁、光学和声学特性而利用建筑构造112。如图I所示，建筑构造112可被布置为通过间隙116彼此间隔开的多个基本平行的层114。在各个实施例中，层114可以如同一个原子一样薄。在其他实施例中，单层114的厚度可以大于和/或小于一个原子，层114之间的间隙116的宽度可以变化。比如为图I中所示的建筑构造112的建筑构造的制造和构造方法在名称为“ARCHITECTURALCONSTRUCT HAVING FOR EXAMPLE A PLURALITY OF ARCHITECTURALCRYSTALS”的美国专利申请(代理档案号No.69545-8701US)中进行了说明，该专利申请与此同时提交并且其全部内容通过参引方式并入。如图I所示，第一端盖108可被邻近热源(未示出)地安装，使得第一端盖108用作使工作流体122汽化的热界面。因此，第一端盖108可以包括具有高导热率和/或透过率以吸收或传递来自热源的热的材料。例如，在图I中示出的实施例中，第一端盖108包括由导热晶体(例如，石墨烯)制成的建筑构造112。建筑构造112可被布置成通过将层114构造成具有高度集中的导热路径(例如，由层114形成)而以传导方式提高其热，导热路径基本平行于热的注入。例如，在所示的实施例中，层114大致与进入的热流对准，使得热进入层114之间的建筑构造112。该构造将层114的最大表面面积暴露于热，由此增加由建筑构造112吸收的热。有利地，尽管具有比金属低得多的密度，但是建筑构造112能够比实体银、未加工石墨、铜或铝每单位面积传导地和/或辐射地传递更大量的热。如在图I中进一步示出的，第二端盖110可以将来自装置100的热排出到散热器(未示出)，使得第二端盖110用作冷凝工作流体122的冷界面。如同第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.13 US 61/304,403;2010.08.16 US 12/857,546;1.一种热传递系统，包括 管道，所述管道具有输入部分、与所述输入部分相对的输出部分、以及在所述输入部分与输出部分之间的侧壁，其中，热在所述输入部分处进入所述管道并且热在所述输出部分处离开所述管道，并且其中，封装在所述管道中的工作流体邻近所述输入部分从液相转变为汽相，并且邻近所述输出部分从所述汽相转变为所述液相； 端盖，所述端盖邻近所述管道的终点；以及 建筑构造，所述建筑构造包括基本相互平行地定向的多个层，其中，单层包括晶体的合成矩阵表征。2.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述建筑构造包括石墨烯、石墨和氮化硼中的至少一个。3.如权利要求I所述的热传递系统，其中 所述侧壁包括所述建筑构造，所述层基本平行于所述管道的纵向轴线，并且所述建筑构造被构造成通过毛细作用将所述液相从所述输出部分驱动至所述输入部分；以及 所述层邻近所述输入部分和输出部分朝向所述管道成角度。4.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述侧壁包括所述建筑构造，所述层大致垂直于所述管道的纵向轴线。5.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述端盖包括所述建筑构造，并且其中，所述层大致垂直于所述管道的纵向轴线。6.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述端盖包括所述建筑构造，并且其中，所述层基本平行于所述管道的纵向轴线。7.如权利要求I所述的热传递系统，其中 所述端盖邻近所述输出部分，所述端盖包括所述建筑构造，所述建筑构造具有基本平行于所述管道的纵向轴线的层；以及 所述建筑构造被构造成使至少一个预定组分与所述工作流体分离。8.如权利要求7所述的热传递系统，其中，溶液在所述输入部分处进入所述管道，并且所述预定组分包括所述溶液的一部分。9.如权利要求I所述的热传递系统，其中 所述端盖邻近所述输入部分，所述端盖包括所述建筑构造，所述建筑构造具有基本平行于所述管道的纵向轴线的层；以及 所述建筑构造被构造成防止至少一个预定材料经由所述端盖进入所述管道。10.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述端盖邻近所述输入部分，并且其中，所述端盖包括所述建筑构造，所述建筑构造具有基本平行于所述管道的纵向轴线的层，使得所述端盖接收所述层之间的具有第一波长的辐射热，并且所述建筑构造以不同于所述第一波长的第二波长再辐射所述辐射热的至少一部分。11.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述端盖位于所述输入部分处并包括所述建筑构造，并且其中，所述系统还包括 贮液器，所述贮液器与所述管道的所述输入部分邻近地流体连通； 控制器，所述控制器可操作地联接至所述贮液器，其中，所述控制器调节所述工作流体在所述贮液器与所述管道之间的流动；以及12.略其中，所述热传递系统包括第一状态和第二状态，在所述第一状态中，所述端盖吸收热并且液体蓄集器存储所述工作流体；在所述第二状态中，所述贮液器将所述工作流体引导到所述管道内，并且所述工作流体吸收来自所述端盖的热。13.如权利要求I所述的热传递系统，其中 所述建筑构造包括第一建筑构造和第二建筑构造； 所述侧壁包括所述第一建筑构造和从所述第一建筑构造向内的所述第二建筑构造； 所述第一建筑构造的层基本平行于所述管道的纵向轴线； 所述第二建筑构造的层基本垂直于所述纵向轴线；以及 所述第一建筑构造的所述层朝向所述输入部分驱动流体，所述流体是所述工作流体和所述管道外部的外部流体中的至少一个流体。14.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述液相通过重力、毛细作用和离心力中的至少一个力返回至输入区域。15.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述输入部分安装成邻近太阳能聚集器、地热地层和永冻层中的至少一个。16.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述输出部分安装成邻近蓄水层、气体水合物沉积物和地质表面中的至少一个。17.如权利要求I所述的热传递系统，其中，所述输入部分是第一输入部分，以及所述系统还包括与所述第一输入部分相对的第二输入部分，所述输出部分在所述第一输入部分与所述第二输入部分之间。18.一种热传递装置，包括 管道，所述管道具有蒸发区域、与所述蒸发区域相对的凝聚区域、以及在所述蒸发区域与所述冷凝区域之间延伸的侧壁； 建筑构造，所述建筑构造包括晶体的合成矩阵表征的多个层，单层基本相互平行地定向；以及 在所述管道内的工作流体，其中，所述工作流体包括所述冷凝区域处的液相和所述蒸发区域处的汽相。19.如权利要求18所述的热传递装置，其中，所述建筑构造包括石墨烯和氮化硼中的至少一个。20.如权利要求18所述的热传递装置，其中 所述侧壁包括所述建筑构造，所述层基本平行于所述管道的纵向轴线定向，以从所述蒸发区域到所述冷凝区域在所述层之间形成通路；以及 所述层在所述蒸发区域和所述冷凝区域处朝向所述管道成角度，使得所述工作流体通过毛细作用运动通过所述通路。21.如权利要求20所述的热传递装置，还包括 位于所述蒸发区域处的热蓄集器； 贮液器，所述贮液器与所述蒸发区域处的周边通道流体连通，其中，所述贮液器以液态存储所述工作流体；以及 控制器，所述控制器操作地联接至所述贮液器，所述控制器调节所述工作流体在所述贮液器与所述蒸发区域之间的流动。22.如权利要求20所述的热传递装置，其中 所述建筑构造是第一建筑构造；以及 所述热传递装置还包括第二建筑构造，所述第二建筑构造包括基本相互平行的多个层并且包括所述晶体的合成矩阵表征，所述第二建筑构造在所述第一建筑构造的内侧，并且所述第二层基本垂直于所述纵向轴线。23.如权利要求18所述的热传递装置，还包括 位于所述冷凝区域处的端盖，所述端盖包括所述建筑构造，所述层基本平行于所述管道的纵向轴线。24.如权利要求23所述的热传递装置，其中，所述建筑构造的所述层被构造成从所述工作流体分离预选择的组分。25.如权利要求18所述的热传递装置，还包括 位于所述蒸发区域处的端盖，所述端盖包括所述建筑构造，所述层基本平行于所述管道的纵向轴线。26.如权利要求25所述的热传递装置，其中，所述建筑构造的所述层被构造成从所述管道过滤预选择的材料。27.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊·E·麦卡利斯特，
申请(专利权)人：麦卡利斯特技术有限责任公司，
类型：
国别省市：