冷排法傳熱元件製造方法及其傳熱元件和應用的製作方法
2023-07-19 17:14:46
專利名稱：冷排法傳熱元件製造方法及其傳熱元件和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及導熱元件製造方法及應用該種方法製造的傳熱元件及其應用，特別是一種熱管的製造方法，及採用該種方法製造的熱管元件，適用於傳熱、散熱、集熱、蓄熱、熱管理、熱控制的器件的製造，以及採用該種方法製造的換熱器、散熱器、集熱器、蓄熱器、熱管理器、熱控制器及其應用。
背景技術：
熱管技術是目前人們發現的具有最高傳熱性能的技術方法，已被廣泛的應用於工業、航天、軍事領域。熱管是依靠液氣相變原理實現的一種高效、快速的傳熱方法。但現有的熱管制造方法為抽真空法以及熱排法，抽真空法是採用真空設備形成腔體的真空度，該種方法對於大的腔體和複雜結構的腔體無法達到理想的真空，需要投入很大的真空設備以及很長的抽真空時間才能形成真空，因而該種製造方法一般用於對小的腔體及不複雜的腔體進行真空操作；其次對於大的腔體，一般採用熱排方法形成真空，就是將一定的液體充入到一個腔體後將腔體體加熱使腔體的溫度達液體的氣化溫度，然後將氣體排放部分後將腔體密閉，該種方法可以實現對大的器件的形成真空，但形成的真空度一般不高；目前的兩種製造方法都存在技術缺陷，需要新的簡單可行對大小不同的腔體都可以使用的製造方法。
在太陽能熱管生產領域，採用抽真空方法很難實現對一個長度大於1.5米直徑只有6-10毫米的腔體達到很高的真空度，同時採用熱排法由於腔體空間很小，所可以容納的液體很小，採用熱排法也難以實現對太陽能熱管的大量製造，這兩種方法都使得熱管太陽能類熱管制造成本高，同時廢品率高，這樣障礙了熱管技術在太陽能領域的應用；對於電子領域特別是計算機散熱器領域，普通熱管可以按照設備生產出來，但是對於不同型號的熱管，無法實現低成本、高效率、高合格率的產品，為此也需要更低成本、高性能、高可靠性的製造方法；發明內容本發明的目的就是提供一種簡單可行對大小不同的腔體以及結構複雜的腔體都可以使用的傳熱元件製造方法，即採用一種冷排法傳熱元件製造方法，將至少含有一種氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質充裝到密閉的腔體後，保持空腔內部的真空度進行密閉後形成的一種傳熱元件。
本發明的其次目的是採用上述方法製造的傳熱元件以及其應用，特別適合於太陽能熱管的製造以及電子產品(計算機)散熱器產品的製造，採用冷排法灌裝的器件可以低溫啟動，減少了製造成本，提高了傳熱元件的可靠性，特別是為太陽能集熱提供了一種可以低溫啟動、高效、長壽命、低成本的新型太陽能集熱元件，為太陽能的廣泛利用鐵別是在冬季的利用提供了一個可行的技術方法及適合於市場要求的產品；同樣對於電子產品散熱器，也需要冷排法進行散熱器的製造。
具體
發明內容
如下 至少含有一個可以封閉的腔體，將至少含有一種氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質充裝到密閉的腔體，適當的排放或不排放一部分充裝到密閉的腔體中的氣體後，保持空腔內部的真空度進行密閉，此種傳熱元件的製造方法稱為冷排法；優選的冷排法的步驟為A、對於可以封閉的腔體，在腔體上加工上一個充裝管；B、在充裝管上加工上一個閥門；C、將儲存有被灌裝工作介質的容器通過閥門與被充裝的可以封閉的腔體聯接；D、打開閥門被灌裝氣體或液體進入到可以密閉的腔體內部，達到預先設定的灌裝量；E、停止灌裝並除去與儲存有被灌裝工作介質的容器的連接；F、打開充裝管上的閥門，將部分氣體排放到空氣中；G、將充裝管切斷並進行密閉，使其保持內部壓力不洩露；是否將充裝到密閉的腔體中的氣體排放，取決於對傳熱元件的性能要求，排放一部分氣體，將使腔體內部的原有氣體成分減少，這樣增加了腔體內部的氣體的純度，減少了原有氣體可能對傳熱元件管壁的腐蝕，增加了傳熱元件的壽命；但是，如果不排放，仍然可以製作傳熱元件，但是其性能存在缺點，但依然可以實現傳熱。排放的另外一個目的在於對灌裝到腔體內部的工作介質的數量作出調整，以便於使其達到最優的充裝量，使其性能最優。
具體採用何種方法將容器中的工作介質灌裝到被充裝的腔體中，也可以採用直接將工作介質的容器直接與被灌裝的腔體連接後將工作介質充入，但是此種方法缺乏控制，也不容易精確的控制灌裝量，所以採用閥門的方法，控制灌裝過程，同時可以採用流量計量裝置，作為實現對閥門開關的信號。
控制密閉腔體內工作介質灌裝量的方法在步驟B後加入步驟X，在步驟F後加入步驟Y，其中步驟X，Y為X、計量被灌裝器件的重量；Y、達到預定的重量後停止排放；這種方法既提高了腔體內部工作介質的的純度，又對灌裝量進行了調整優化，使其達到了最優。
使用的傳熱工作介質至少選自下列一種液氣相變物質，固氣相變物質；因為需要將氣體排出，所以採用的工作介質為可以形成氣態的物質，基本的有液氣相變物質和固氣相變物質物質。
在常溫下被灌裝的工作介質為至少下列一種氨，氟利昂(滷代烴)，碳氫化合物(烴類)；這些工作介質的在常溫、常壓下為氣化狀態，所以可以直接排放，而不需要再對其進行加熱排放。
為了增強熱管的傳熱性能及適用於環境溫度變換區間較大的應用領域，在液氣相變物質和/或固氣相變物質灌裝如前，還在腔體內部灌裝入至少下列至少一種物質固固相變物質，固液相變物質，顆粒類物質；將至少含有一種氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質與至少一種在腔體內部的溫度時處於固體和/或液體工作介質充裝到密閉的腔體，首先充裝在腔體內部的溫度時處於固體和/或液體工作介質，然後再充裝氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質，將一定量的氣體排放後，將空腔保持內部的真空度進行密閉；一種使用冷排法傳熱元件製造方法製作的傳熱元件是至少有一個相互連通的可以封閉的腔體，對於每一個可以密閉的腔體，將至少含有一種氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質充裝到密閉的腔體，適當的排放或不排放一部分充裝到密閉的腔體中的氣體後，保持空腔內部的真空度進行密閉；腔體為至少下列一種腔體A、含有至少一個換熱器型的腔體；B、含有至少一個閉環迴路的腔體；C、截面為圓或/和多面體的腔體；換熱器型腔體，如殼式換熱器、板式換熱器、串片換熱器、套管換熱器等不同的換熱器，其最簡單的結構是螺旋管的換熱器，其本身含有可以封閉的腔體，將其灌裝入工作介質密閉後，就可以成為一個熱管傳熱元件，可以稱為換熱器型熱管元件。含有閉環迴路的腔體可以構成循環熱管或脈衝自震蕩熱管；截面為圓或/和多面體的腔體可以成為多種不同腔體的熱管元件。
在空腔上至少設置有一個灌裝排氣孔；被充裝的空腔至少設置有兩個灌裝排氣孔，至少有一個灌裝孔和至少一個排氣孔；對於簡單結構的腔體，可以採用一個孔實現充裝和排氣，但是對於複雜結構的熱管傳熱元件，一個灌裝孔無法實現灌裝和排氣的目的，所以採用多個灌裝管和多個排氣管來進行複雜腔體的灌裝。
在傳熱元件密閉的至少一部分空腔內壁殼體上和或外部殼體上和或腔體內部設置有增強其傳熱性能的物質；將傳熱元件至少應用於下列領域之一A、太陽能集熱；B、電子產品散熱器；C、工業中低溫熱管熱交換器；D、熱控制器；E、餘熱回收利用；本熱管傳熱元件，可以作為基本的傳熱元件使用，但是優選的應用在於太陽能以及電子產品的散熱器。
1可以封閉的腔體，2多邊形腔體，3灌裝管，4排氣管，5閉環迴路腔體，6板式換熱腔體，7灌裝排氣管，8閥門，9儲存工作介質的容器，10在熱管元件上加工的增加其傳熱性能的翅片，11傘式太陽能集熱器；12工作介質，13蓄熱材料，14水；圖1太陽能熱管排圖中1為熱管元件，7為灌裝排氣孔，熱管元件的空腔為一個圓管，將圓管一端密閉，另一端進行冷排法灌裝，成為熱管傳熱元件，將多個熱管元件並排焊接到一個腔體上，成為太陽能熱管集熱器的熱管排；圖2整體熱管結構熱管排整個器件為一個熱管元件，有一個灌裝管3和一個排氣管4，用於太陽能的集熱。
圖3水平安裝太陽能熱管排此圖中，用於太陽能集熱的熱管元件基本水平安裝，與縱向的管件成夾角A為120度，用於太陽能一體化建築的集熱部分，在其外部套上玻璃真空管。
圖4含有一個閉環迴路的熱管傳熱元件在本圖中，5為一個閉環迴路的熱管元件，7為灌裝排氣孔，用於太陽能集熱，通過5可以直接將熱量通過熱管傳到需要熱量的區域，減少了中間傳熱的損失。
圖5帶有一個板式換熱器的太陽能集熱熱管元件在本圖中，6為一個板式換熱器，將其直接與集熱部分的熱管元件連接，通過閉環迴路5組成一個整體的熱管傳熱元件，7為充液灌裝管。
上述不同的圖例，僅是以太陽能元件為例，對該種傳熱元件的作出原理性的解釋，該種方法和原理可以適合於任何的熱管傳熱元件的製造。
圖6傘式太陽能傳熱元件本圖中，由傘式的反射板將太陽能的熱量聚集到熱管1上，然後將熱量傳送到需要的區域。
圖7冷排法圖本圖為灌裝製造圖，將儲存有工作介質的容器9經閥門8與被灌裝腔體1連接，充入一定量後將閥門8打開將容器9移走，通過7上的閥門排放一部分氣體，然後將7切斷後再焊接，完成1的製造。
圖8電子散熱用熱管元件本圖中，可以密閉的腔體1經充液排氣管7灌裝排氣後成為熱管元件，10為在其上加工出的翅片，以增強其散熱能力。
圖9蓄熱型太陽能熱管組件本圖中，經集熱元件1集熱後，通過循環熱管管道5進行傳熱，通過熱管與蓄熱材料13蓄熱後，直接加熱水14，從而實現蓄熱型太陽能利用。
此種本發明的優點為1、無需抽真空法的真空設備及熱排法的對器件的加熱，減少了製造設備的投入及生產的能耗，僅需要將工作介質充入到腔體中，既可以實現熱管元件的製造，該種製造方法是目前最為簡單低成本的製造方法；2、可以對不同的腔體採用相同的製造方法灌裝，即適合於小的腔體如直徑較小的熱管，也適合於大的複雜腔體的製造，因而該種方法具有很強的實用價值，可以方便的應用與不同的領域和區域；3、不需外界其他能源或動力，只需要依靠需要傳熱的熱源為動力進行傳熱；4、無需複雜的操作，只需要簡單的培訓即可實現安全的生產，排除了熱排法製造熱管時因壓力過高而造成爆炸的可能性，減少了生產隱患；5、實現了多種工作介質的複合灌裝，對於多種工作介質通過簡單灌裝實現了不同狀態的工作介質的混合灌裝；6、為太陽能集熱提供了一種低溫啟動、高可靠性的傳熱元件；
具體實施例方式實施例一太陽能集熱元件製造(圖7)A、選取直徑為8毫米，長度為1.7米的銅管1，先將銅管一段密閉，構成可以封閉的腔體，在另一端加工上直徑為3毫米的充裝管7；B、在充裝管上加工上一個單向閥8；C、將儲存有R134a(佛立昂134a)的容器9上連通的閥門與單向閥連通；D、單向閥被打開後被灌裝氣體或液體進入到可以密閉的腔體內部，達到充入80克後停止；E、除去與儲存有被灌裝工作介質的容器的連接；F、打開單向閥，將約20克氣體排放到空氣中；，使管子內部保留60克；
G、將充裝管切斷並進行密閉，並在切斷處進行焊接使其密閉並不洩露；實施例二太陽能集熱元件---循環熱管排(圖5)工作介質R134a工作溫度區間-30-150度；蒸發段可以密閉的腔體數量3個，直徑8毫米，長度1.7米，傳熱部分直徑為20毫米的銅管直接與3個銅管相連，冷凝段板式換熱器，其一組換熱腔體與傳熱部分組成含有一個閉環迴路的腔體5，在蒸發段1上安裝在真空玻璃管中，由真空玻璃管集熱後通過循環熱管段將熱能直接通過板式換熱器換熱，實現了高效的集熱、傳熱。
此種結構方法可以使集熱部分與換熱部分分離，適合於與建築一體化的太陽能應用。
實施例三計算機CPU用散熱器(圖8)工作介質氨50％，純淨水50％(體積比)工作溫度區間10-80度；可以密閉的腔體1材料鋁管，可以密閉的腔體1材料形狀管狀，直徑16MM，高度100MM，在其上加工的增加傳熱性能的物質10鋁翅片鋁翅片形狀60*80*0.5毫米數量6片。
權利要求
1.一種冷排法傳熱元件製造方法，其特徵是至少含有一個可以封閉的腔體(1)，將至少含有一種氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質(12)充裝到密閉的腔體，適當的排放或不排放一部分充裝到密閉的腔體中的氣體後，保持空腔內部的真空度進行密閉。
2.根據權利要求1所述的冷排法傳熱元件製造方法，其特徵A、對於可以封閉的腔體(1)，在腔體上加工上一個充裝管(3、4、7)；B、在充裝管上加工上一個閥門(8)；C、將儲存有被灌裝工作介質的容器(9)通過閥門與被充裝的可以封閉的腔體(1)聯接；D、打開閥門(8)被灌裝氣體或液體進入到可以密閉的腔體內部，達到預先設定的灌裝量；E、停止灌裝並除去與儲存有被灌裝工作介質的容器(9)的連接；F、打開充裝管上的閥門(8)，將部分氣體排放到空氣中；G、將充裝管切斷並進行密閉，使其保持內部壓力不洩露。
3.根據權利要求2所述的冷排法傳熱元件製造方法，其特徵是控制密閉腔體內工作介質(12)灌裝量的方法是在步驟B後加入步驟X，在步驟F後加入步驟Y，其中步驟X，Y為X、計量被灌裝器件的重量；Y、達到預定的重量後停止排放。
4.根據權利要求1所述的冷排法傳熱元件製造方法，其特徵是使用的傳熱工作介質至少選自下列一種液氣相變物質，固氣相變物質。
5.根據權利要求1所述的冷排法傳熱元件製造方法，其特徵是在常溫下被灌裝的工作介質(12)為至少下列一種氨，氟利昂(滷代烴)，碳氫化合物(烴類)。
6.根據權利要求4或5所述的冷排法傳熱元件製造方法，其特徵是在液氣相變物質和/或固氣相變物質灌裝入前，還在腔體內部灌裝入至少下列一種物質固固相變物質，固液相變物質，顆粒類物質。
7.一種使用冷排法製造的傳熱元件，其特徵是至少含有一個封閉的腔體(1)，對至少一個可以封閉的腔體，將至少含有一種氣化溫度低於充裝封閉腔體時腔體內部的溫度的傳熱工作介質(12)充裝到密閉的腔體，適當的排放或不排放一部分充裝到密閉的腔體中的氣體後，保持空腔內部的真空度進行密閉。
8.根據權利要求7所述的傳熱元件，其特徵是腔體為至少下列一種腔體A、含有至少一個換熱器型的腔體(6)；B、含有至少一個閉環迴路的腔體(5)；C、截面為圓或/和多面體的腔體(2)。
9.根據權利要求7所述的傳熱元件，其特徵是在空腔上至少設置有一個灌裝排氣孔(7)。
10.根據權利要求8所述的冷排法傳熱元件製造方法，其特徵是被充裝的空腔至少設置有兩個孔，即至少有一個灌裝孔(3)和至少一個排氣孔(4)。
11.根據權利要求7所述的傳熱元件，其特徵是在傳熱元件密閉的至少一部分空腔內壁殼體上和/或外部殼體上和/或腔體內部設置有增強其傳熱性能的物質(10)。
12.一種使用冷排法傳熱元件製造方法製作的傳熱元件的應用，其特徵是將傳熱元件至少應用於下列領域之一A、太陽能集熱；B、電子產品散熱器、熱控制器；C、工業熱管換熱器；D、餘熱回收利用。
全文摘要
本發明涉及導熱元件製造方法及應用該種方法製造的傳熱元件及其應用，特別是一種熱管的製造方法，及採用該種方法製造的熱管元件，適用於傳熱、散熱、集熱、蓄熱、熱管理、熱控制的熱管理器件的製造，以及採用該種方法製造的換熱器、散熱器、集熱器、蓄熱器、熱管理器、熱控制器及其應用。特別是採用此種方法製造的電子產品散熱器及太陽能集熱、傳熱器。
文檔編號F28D15/02GK101067540SQ20051002230
公開日2007年11月7日 申請日期2005年12月15日 優先權日2005年12月15日
發明者李建民 申請人:李建民