一种具有平板式蒸发器的环路重力热管传热装置制造方法及图纸

一种具有平板式蒸发器的环路重力热管传热装置，为真空密封结构，它主要包括平板式蒸发器、冷凝器、蒸汽管路和液体管路；由平板式蒸发器、冷凝器、蒸气管路和液体管路形成环路重力热管，在该环路重力热管内部充灌有工质。本实用新型专利技术可以实现高效热传输，提高整体系统热效率，同时装置本身造型结构简单，安装方便，造价低、空间利用率高。装置中平板式蒸发器的引入扩大了环路重力热管的应用范围，在为地热利用及太阳能利用提供高效、廉价的热传输装置以外，也能够成为CPU、LED芯片等平面热源可靠的散热选择。适用于重力环境下高热流密度的平板式热源的传热和散热。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于能源利用领域，可应用于电子器件或大型设备的散热、热量高效传导，具体涉及一种具有平板式蒸发器的环路重力热管传热装置。
技术介绍
第三次工业革命以后，尤其是进入21世纪以来，随着科学技术水平的不断提高，半导体电子产业的蓬勃发展，集成技术的日益精进，电子电气设备向高性能高功率小体积的方向不断探索并取得突飞猛进的进步，但是电子设备元器件工作过程中会产生热量，功率越高，随之产生的热量也就越大，如若热量无法散发出去，便会使得元器件在超温状态下工作效率降低，甚至烧毁。因此近年来，随着高性能的大功率元器件集成化程度越来越高，电子电器设备的散热问题也越来越突出。电子元器件单位面积的热流密度随着单位面积的功率增加而增加，对于热流密度大于lOW/cm2的情形而言，传统的采取型材挤型散热器结合风扇强制对流散热的方式很难达到理想的散热效果，而采取水冷技术，尤其是自身需要搭配动力装置的主动式水冷散热技术容易产生动力部件和密封件的可靠性和寿命问题，故现有技术通常采用相变传热的技术手段，解决热流密度lOW/cm2——100ff/cm2的散热问题，如今，普通热管已经较普遍地应用在电子电气行业，然而其自身的传热局限性使得其散热能力局限在30W/cm2左右。另外，重力热管装置现在已经成为比较成熟的传热装置，广泛应用在地热能利用和太阳能热利用领域。重力热管装置是利用重力作为驱动力，让处于负压密闭环境中的工质发生相变传导热量的传热装置，由于其结构简单并具有非常高的传热系数，因此传热效率较高。近年来，在分体式太阳能热水器中已经有利用到重力热管装置用作传热部件的设计和应用出现。近年来，分体式太阳能热水器由于其集热器和储水箱的分离设计扩大了太阳能热水器的安装范围，成为近年来太阳能热水器项目的热点研究问题。然而分体式太阳能热水器往往采用多次间接换热对水箱内的水进行加热，使得系统加热效率较紧凑式太阳能热水器低，并且受普通重力热管的传热极限尤其是携带极限所限制，现有的利用普通重力热管的分体式太阳能热水器并不能真正的实现太阳能集热器与储水箱远距离分离布置。而相较传统的一些使用普通重力热管的分体式太阳能热水器，使用环路重力热管装置能够进一步减小传热热阻，增强系统换热效率，并且实现远距离传热。而其易于安装的特点也使得代替传统普通重力热管成为了可能。现有的环路重力热管一般如图7所示，环路重力热管主要包括带有蒸发槽道11的蒸发器10、冷凝器20、上行蒸汽管路30及下行液体管路40，其中冷凝器20布置在蒸发器10上方，上行蒸汽管路30的两端与蒸发器20的上方连接，下行液体管路40的两端分别与蒸发器10、冷凝器20的下方相连。这样的环路重力热管可以强化传热、降低热阻、提高热利用效率，但是现有的环路重力热管在实际应用中还主要存在一些问题:1、该环路重力热管结构蒸发器部分上下端各需要接入至少一条管路，这在现有替换现有重力热管应用上存在有不便和缺陷，原因在于目前的重力热管应用通常为只有上部空间留有管道出口下部空间封闭的闭式结构，必须改变现有应用的设计结构才能够用现有的环路重力热管替换普通重力热管；2、现有的环路重力热管虽然结构简单，造价不高，但具有较高的施工难度，维护成本较高，不适于广泛推广；3、之前提出的管式蒸发器环路重力热管装置有一定的应用局限性，例如不能很好地用作CPU、LED芯片等平板式热源的散热。
技术实现思路
为了克服现有的环路重力热管传热装置存在诸多问题的不足，本技术的目的在于:提供一种具有平板式蒸发器的环路重力热管传热装置，该装置依靠重力作为驱动力，无须外动力能源，可以实现高效热传输，提高整体系统热效率，同时装置本身造型结构简单，安装方便，造价低、空间利用率高。装置中平板式蒸发器的引入扩大了环路重力热管的应用范围，在为地热利用及太阳能利用提供高效、廉价的热传输装置以外，也能够成为CPU、LED芯片等平面热源可靠的散热选择。本技术解决其技术问题所采用的技术方案如下:一种具有平板式蒸发器的环路重力热管传热装置，所述的环路重力热管传热装置为真空密封结构，它主要包括平板式蒸发器、冷凝器、蒸汽管路和液体管路；所述的平板式蒸发器设有至少一个，该平板式蒸发器设在所述的整个环路重力热管传热装置的下方，所述的冷凝器设有至少一个，该冷凝器设在平板式蒸发器的上方，所述的蒸汽管路的入口端伸入平板式蒸发器的顶部并位于该平板式蒸发器的上部，所述的液体管路的出口端穿过平板式蒸发器的顶部并插入至该平板式蒸发器的下部；所述的蒸汽管路的出口端与所述的冷凝器的上部连通，所述的液体管路的入口端与冷凝器的下部连通，构成环路；由所述的平板式蒸发器、冷凝器、蒸气管路和液体管路形成环路重力热管，在该环路重力热管内部充灌有工质。所述的平板式蒸发器的形状为具有平面结构的长方形体形、圆柱体形、半球体形；所述的平板式蒸发器的单侧或多侧具有与平板式蒸发器热源发热面相匹配的受热平面。所述的平板式蒸发器的内表面为光滑表面，或可强化传热性能的沟槽面、阵列式针肋面，内部烧结多孔材料层。所述的冷凝器内壁面为光滑面，或可强化冷凝换热性能的直沟槽、螺旋沟槽壁面、或附着换热表面涂层壁面；所述的冷凝器的外壁面为光滑表面，或在外壁面上设有翅片或肋结构，或在外壁面上外设水冷结构。在所述的蒸汽管路或液体管路上设置三通结构，该三通结构设有抽气口并可密闭。所述的平板式蒸发器和冷凝器的材质为具有优良导热性能的铜或铝或不锈钢；所述的蒸汽管路和液体管路和三通结构的材质为与工质不发生反应的铜或铝或不锈钢或聚四氟乙烯。所述的工质为可在工作温度区发生相变的，具有良好热物理性质的液体工质。本技术的技术原理如下:本技术中的平板式蒸发器是作为环路重力热管装置与热源发生热量交换的部位，热源通过热传导、热对流或热辐射的方式将热量传导到平板式蒸发器，平板式蒸发器吸收足够热量后，内部储存的液体工质发生汽化相变，实现热源与工质之间的热交换。本技术的冷凝器是作为环路重力热管装置与冷源(热沉)发生热量交换的部位，冷凝器将吸收到的热量释放到冷源，内部蒸汽工质因热量流失而发生凝结相变，实现工质与冷源之间的热交换。本技术中所设的蒸汽管路或液体管路为工质形成环路所用通道，并设置有抽气口可封闭的三通结构。本技术依靠平板式蒸发器与蒸汽管路、液体管路的配合设计，使得气相和液相工质仅在蒸发器上端同时进出而下端完全封闭。液体管路从上部插入蒸发器下部的设计构造可达到将回流工质送到蒸发器腔体内部的目的，在蒸发器内部隔绝了气相和液相区，实现工质循环的效果，也在重力的作用下，实现工质在整个系统内部单向循环流动。工质发生相变后只能进入蒸汽管道而无法进入液体管道的原因在于在有重力存在的情况下，工质汽化后蒸汽密度小，受浮力作用在液体中上升，进入蒸发器的上半部空间，而液体管路出口处于液体堆积的蒸发器下部，温度低、密度大，产生蒸汽的可能性较低，加上液体管路中有回流液体，蒸汽很难持续形成进入液体管路，因此实现了工质的单向循环流动，这也是本技术所提出的新的环路重力热管蒸发器的运行原理。由于采用上述技术方案，使本技术与现有技术相比，具有如下有益效果:1、具有良好传热特性，热传输效率高本技术采用的环路重力热管传热装置中具有平板式蒸发器，该平板式蒸发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有平板式蒸发器的环路重力热管传热装置，其特征在于：所述的环路重力热管传热装置为真空密封结构，它主要包括平板式蒸发器、冷凝器、蒸汽管路和液体管路；所述的平板式蒸发器设有至少一个，该平板式蒸发器设在所述的整个环路重力热管传热装置的下方，所述的冷凝器设有至少一个，该冷凝器设在平板式蒸发器的上方，所述的蒸汽管路的入口端伸入平板式蒸发器的顶部并位于该平板式蒸发器的上部，所述的液体管路的出口端穿过平板式蒸发器的顶部并插入至该平板式蒸发器的下部；所述的蒸汽管路的出口端与所述的冷凝器的上部连通，所述的液体管路的入口端与冷凝器的下部连通；由所述的平板式蒸发器、冷凝器、蒸气管路和液体管路形成环路重力热管，在该环路重力热管内部充灌有工质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李骥，林峰，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：实用新型
国别省市：