一種用於cpl的平面式毛細芯蒸發器的製作方法

2023-07-10 01:23:36 2

專利名稱：一種用於cpl的平面式毛細芯蒸發器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於CPL的毛細芯蒸發器。
背景技術：
CPL(Capillary Pumped Loop毛細泵抽吸兩相流體迴路)是一種利用工質的相變潛熱傳遞熱量的裝置，它具有傳熱能力大、控溫精度高、能耗低以及等溫性好等優點，是電子器件冷卻的理想系統。CPL主要包括蒸發器、冷凝器、儲液器、汽液管道以及其它輔助器件。CPL主要依靠工質在蒸發器內相變吸收熱量以及在冷凝器內相變釋放熱量來實現熱量的傳輸。蒸發器是系統熱負荷的承受部件，在蒸發器毛細結構中，液體工質受熱發生汽化，從熱源移走熱量；在冷凝器中，汽相工質發生凝結，向外界傳熱，蒸發器毛細芯產生的毛細抽吸力使冷凝器中的冷凝液體通過液體管道返回到蒸發器，完成系統循環。
目前，用於CPL的蒸發器主要是管式蒸發器，管式蒸發器的缺點是①為了將管式蒸發器用於散熱，必須附加一個冷板，將冷板與負荷表面接觸，達到散熱的目的，採取這種方式增加了傳熱熱阻，降低了系統的傳熱效率；②液體進入蒸發器中心通道後，沿徑向流入毛細芯並蒸發，產生的蒸汽流入管壁槽道，再通過槽道端部流入蒸汽管道，當系統熱負荷急劇變化時，大量工質被汽化，若管式蒸發器因儲液量較少，不能及時補充毛細芯內的蒸發量時，將造成系統供液不足，情況嚴重時，甚至會使蒸發器燒竭，導致系統運行失敗；③由於管式蒸發器結構的限制，毛細芯結構只能採用粉末材料燒結而成，這需要專用的設備製作，因而製作成本較高。

發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的不足之處，提供一種用於CPL的平面式毛細芯蒸發器，該蒸發器工作性能良好，結構簡單、製作方便，通過該蒸發器可以提高系統的傳熱效率，改善和提高系統的運行性能。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種用於CPL的平面式毛細芯蒸發器，包括底座、上蓋、毛細芯，底座與上蓋相固定、且密封；隔板將底座分隔為集液腔、集汽腔，集液腔由橫向槽道和縱向槽道構成、且交叉布置，在集液腔上開有回流液體入口，在集汽腔上開有蒸汽出口；在上蓋上開有蒸汽槽道、蒸汽通道，蒸汽槽道由縱向槽道構成，蒸汽通道連通蒸汽槽道和集汽腔；毛細芯置於集液腔與蒸汽槽道之間。
本發明與現有技術相比，具有以下顯著優點(1)適合於負荷的散熱要求本發明為平面式蒸發器，可以直接貼合於被冷卻表面之上，降低了接觸熱阻，提高了系統的傳熱效率，結構更緊湊，使用更方便。
(2)CPL啟動迅速蒸發器上蓋採用導熱係數較大的金屬材料，蒸汽槽道肋片和毛細芯上表面緊密接觸，使得毛細芯上表面的液體工質迅速加熱到飽和溫度，產生蒸汽，吸收熱量，產生的蒸汽通過蒸汽槽道順暢地流入集汽腔，然後通過蒸汽出口流出，CPL啟動容易、迅速。
(3)避免出現汽、液夾帶現象如果蒸汽槽道出口處夾帶有液體，則液體可以收集在集汽腔中，集汽腔起到汽、液隔離器的作用，防止汽、液夾帶現象，使得系統運行穩定。
(4)供液連續、均勻、穩定蒸發器底部採用集液腔結構，一方面可以使回流液體在其中匯集，另一方面由於槽道的分流作用，液體可以較好地分配給毛細芯，以滿足蒸發的需要；在集液腔槽道中可以蓄積一定量的液體，起到液體補償腔的作用，因而，當系統熱負荷發生變化時，集液腔槽道中的液體工質可以及時地供給毛細芯，以滿足負荷所需的工質量，不會出現系統缺液或燒竭現象。
(5)毛細芯可採用多層絲網壓緊製成，因而製作簡單，無需專用設備，降低了系統的研製費用。


圖1是本發明一種實施例的結構示意圖。
圖2是圖1的A-A剖面圖。
圖3是圖1中底座的結構示意圖。
圖4是圖1中底座的俯視圖。
圖5是圖1中上蓋的結構示意圖。
圖6是圖1中上蓋的仰視圖。
圖面說明1-回流液體入口，2-集液腔，3-底座，4-上蓋，5-毛細芯，6-蒸汽槽道，7-蒸汽通道，8-受熱面，9-蒸汽出口，10-集汽腔，11-蒸汽槽道肋片，12-隔板，13-集液腔肋片。
具體實施例方式
由圖1～圖6所示，本發明整體上是一種平面結構，包括底座3、上蓋4、毛細芯5，底座3與上蓋4相固定、且密封，可採取焊接方式，還可以採用法蘭螺栓聯結方式，密封形式採用O型圈密封，採用此種方式可方便地更換毛細芯5，降低系統的開發費用。
為了提高蒸發器的散熱效率，上蓋4使用導熱係數大的金屬材料，如採用銅、鋁等。毛細芯5可以由多層絲網壓制而成或由粉末材料燒結而成，毛細芯5是蒸發器重要的構成部分，液相工質在其表面發生汽化相變產生的毛細抽吸力是系統運行的主要驅動力。在CPL系統中，入口回流液體的過冷度越高，系統的承載能力以及工作性能越好，為了減小熱負荷對入口回流液體的導熱作用，毛細芯5採用導熱係數比較小的不鏽鋼絲網或者非金屬高聚物絲網多層壓制而成。
隔板12將底座3分隔為集液腔2、集汽腔10，集液腔2由一個橫向槽道和七個縱向槽道構成、且交叉布置，可收集一定量的液相工質，通過橫向槽道向兩邊分流，兼作流體分配器，使回流液體均勻的分配。在底部開有回流液體入口1，回流液體入口1與集液腔2相通，在集汽腔10的側面上開有蒸汽出口9。集液腔2縱向槽道為多個，橫向槽道也可為多個，橫向槽道與縱向槽道可以互相垂直，也可以不垂直，所述橫向槽道和縱向槽道的斷面形狀為矩形，也可為梯形等其它形狀。
在上蓋4開有蒸汽槽道6、蒸汽通道7，蒸汽槽道6的位置與集液腔2相對應，由七個縱向槽道構成。蒸汽通道7連通蒸汽槽道6和集汽腔10。蒸汽槽道6縱向槽道為多個。所述縱向槽道的斷面形狀為矩形，也可為梯形等其它形狀。
毛細芯5置於集液腔2與蒸汽槽道6之間，毛細芯5直接與集液腔肋片13和蒸汽槽道肋片11接觸，集液腔2中充滿液體工質，可以及時方便地供液。
工作時，上蓋4的受熱面8直接與負荷表面貼合，受熱面8吸收熱量，熱量迅速傳遞給各個蒸汽槽道肋片11，這樣與蒸汽槽道肋片11直接接觸的毛細芯5中的液體工質被迅速加熱到飽和溫度，發生汽化。汽化後形成的蒸汽沿蒸汽槽道6流動到集汽腔10，通過蒸汽出口9進入蒸汽管道，流向冷凝器，如果夾帶有液滴，則可收集在集汽腔10中。在冷凝器中放出熱量後，蒸汽凝結為液體，然後在毛細芯工質汽、液相變產生的毛細抽吸力的作用下，沿液體管道經回流液體入口1進入蒸發器的集液腔2，液體工質在集液腔2形成的流體分配器的作用下，在集液腔2內均勻分配，進入毛細芯5，流向汽、液相變界而。
權利要求
1.一種用於CPL的平面式毛細芯蒸發器，其特徵在於包括底座(3)、上蓋(4)、毛細芯(5)，底座(3)與上蓋(4)相固定、且密封；隔板(12)將底座(3)分隔為集液腔(2)、集汽腔(10)，集液腔(2)由橫向槽道和縱向槽道構成、且交叉布置，在集液腔(2)上開有回流液體入口(1)，在集汽腔(10)上開有蒸汽出口(9)；在上蓋(4)上開有蒸汽槽道(6)、蒸汽通道(7)，蒸汽槽道(6)由縱向槽道構成，蒸汽通道(7)連通蒸汽槽道(6)和集汽腔(10)；毛細芯(5)置於集液腔(2)與蒸汽槽道(6)之間。
2.根據權利要求1所述的用於CPL的平面式毛細芯蒸發器，其特徵在於毛細芯(5)由多層絲網壓制而成。
全文摘要
本發明公開了一種用於CPL的平面式毛細芯蒸發器，包括底座、上蓋、毛細芯，底座與上蓋相固定、且密封；隔板將底座分隔為集液腔、集汽腔，集液腔由橫向槽道和縱向槽道構成、且交叉布置，在集液腔上開有回流液體入口，在集汽腔上開有蒸汽出口；在上蓋上開有蒸汽槽道、蒸汽通道，蒸汽槽道由縱向槽道構成，蒸汽通道連通蒸汽槽道和集汽腔，毛細芯置於蒸汽槽道與集液腔之間。該蒸發器工作性能良好，結構簡單、製作方便，通過該蒸發器可以提高系統的傳熱效率，改善和提高系統的運行性能，使系統啟動容易、迅速，運行穩定；毛細芯可採用多層絲網壓緊製成，因而製作簡單、成本低。本發明可以應用於可攜式或者臺式計算機以及電子儀器、設備等的散熱。
文檔編號G12B15/00GK1725946SQ200510019110
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月18日 優先權日2005年7月18日
發明者劉偉, 楊金國, 劉志春, 黃曉明, 範愛武 申請人:華中科技大學