一種平板熱管換熱器的製作方法
2023-05-14 03:13:31 1
專利名稱：一種平板熱管換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及換熱器技術領域，特別是涉及一種平板熱管換熱器。
背景技術：
熱管能將高熱量熱源產生的熱量迅速通過汽化潛熱帶走，由於汽化潛熱大，因此， 能瞬時降低受熱面的溫度，從而有效降低熱源溫度，提高系統可靠性。RRU(Radio Remote Unit，射頻拉遠模塊)產品中功率管熱耗高達幾百瓦，傳統解決方法是將功率管焊接在銅基底上，利用銅良好的的導熱能力，可以把局部熱源的熱量迅速向四周擴展，增大有效散熱面積，從而高效的將熱量傳遞到散熱翅上，進而降低熱源的溫度。但目前上述方法已無法滿足日益增大的功率管熱耗的需求。由於功率管熱耗很大，不能有效的將功率管的熱耗帶出系統，不僅會影響功率管的本身壽命，而且更會影響整個系統的可靠性。因此，出現了 VC(Vapour Cavity，蒸汽腔)熱管，其外形結構和銅塊形狀相似。由於內部採用了毛細芯結構(燒結銅粉以及金屬絲網)，其水平方向(切向)的導熱係數很大，因此熱阻小，熱源的熱量能迅速的擴展到整個面上，因此，相對於傳統銅塊散熱， 散熱效果更加顯著。VC蒸汽腔熱管在RRU上應用表明，無論採用何種結構，只要能將熱量迅速擴散(與熱源接觸面上表現為良好的均溫性能)，即可有效降低熱源的溫度，提高整個系統的可靠性。但VC蒸汽腔熱管有個致命的缺點是外形尺寸受到一定限制，當外形尺寸增加到一定程度時，熱管無法工作，整個熱管的傳熱效果甚至比銅塊還差。其主要原因是當外形尺寸增大時，內部的毛細力(由表面張力而引起的一種驅動液體流動的力)無法克服液體的流動阻力，此時VC蒸汽腔熱管無法工作，因此傳熱性能急劇惡化。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種平板熱管換熱器，用以解決現有技術蒸汽腔熱管散熱性能受結構尺寸限制的問題。為解決上述技術問題，本發明提供一種平板熱管換熱器，所述換熱器包括外殼， 所述外殼內部為封閉的蒸汽腔；所述蒸汽腔內設置有工作液體；所述蒸汽腔包括冷凝面和蒸發麵，所述冷凝面頂部設置有冷凝面溝槽匯集器；所述蒸發麵底部設置有蒸發麵溝槽匯集器；所述冷凝面溝槽匯集器和蒸發麵溝槽匯集器通過設置在所述蒸氣腔內壁上的內部溝槽連通。進一步，所述內部溝槽為一條或多條。進一步，所述內部溝槽包括冷凝面內部溝槽和蒸發麵內部溝槽，所述冷凝面內部溝槽以所述冷凝面溝槽匯集器為頂點向下延伸；所述蒸發麵內部溝槽以所述蒸發麵溝槽匯集器為頂點向上延伸，並與所述冷凝面內部溝槽連通，形成閉合環路。進一步，所述工作液體為水、氨水或製冷劑。
進一步，所述蒸發麵溝槽匯集器內填充有多孔泡沫金屬、金屬絲網和/或燒結金屬粉末。進一步，所述外殼與冷凝面對應的部分設置有散熱翅片，或加工有槽道。進一步，所述內部溝槽為「 Ω，，形、三角形、梯形、燕尾形或矩形。本發明有益效果如下本發明通過蒸發麵溝槽匯集器內工作液體吸收熱源熱量，產生的蒸汽通過蒸汽腔在冷凝面液化放熱，將熱量散發到周圍環境中，蒸汽在冷凝面溝槽匯集器內冷凝後，在重力和毛細力的作用下，沿內部溝槽流到蒸發麵溝槽匯集器內，實現循環。本發明能有效降低功率管器件的溫度，進而保證系統可靠、安全、穩定工作。
圖1是本發明實施例中一種平板熱管換熱器的結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的B-B剖視圖；圖4是圖1中的內部溝槽立體結構示意圖；圖5是圖1的C-C剖視圖。
具體實施例方式為了解決現有技術蒸汽腔熱管散熱性能受結構尺寸限制的問題，本發明提供了一種平板熱管換熱器，以下結合附圖以及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解， 此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不限定本發明。圖1為本發明實施例中一種平板熱管換熱器的結構示意圖，其中圖1中的虛線表示平板熱管換熱器的內部結構。如圖1 5所示，本發明實施例涉及一種平板熱管換熱器， 包括外殼1，外殼1內部為封閉的蒸汽腔2 ；蒸汽腔2內設置有工作液體52 ；蒸汽腔2被冷凝面6和蒸發麵7以及四個側面包圍形成，其中，蒸發麵7是指通過蒸發麵溝槽匯集器5 內的工作液體吸收熱源熱量的面；冷凝面6是指向外散熱的面。當外殼1採用六面方形結構時，面積最大的兩個面分別為冷凝面6和蒸發麵7，剩餘四個面分別為上下底面和左右側面。冷凝面2頂部設置有冷凝面溝槽匯集器3 ；蒸發麵7底部設置有蒸發麵溝槽匯集器5 ； 冷凝面溝槽匯集器3和蒸發麵溝槽匯集器5通過設置在蒸氣腔2內壁上的內部溝槽4連通。其中，內部溝槽4可以為一條，也可以是多條，當多條的情況下，每一條都連通冷凝面溝槽匯集器3和蒸發麵溝槽匯集器5。內部溝槽4包括冷凝面內部溝槽41和蒸發麵內部溝槽42，冷凝面內部溝槽41以冷凝面溝槽匯集器3為頂點向下延伸，冷凝段的溝槽呈
，，形狀；蒸發麵內部溝槽42以蒸發麵溝槽匯集器5為頂點向上延伸，並於冷凝面內部溝槽匯集器3連通，形成閉合環路。蒸發段溝槽和冷凝段溝槽的形狀相反，呈「形狀。 溝槽在蒸發腔2連接冷凝面7和蒸發麵6的兩個側面上也設置有溝槽，用於連接冷凝面內部溝槽41和蒸發麵內部溝槽42，使其形成閉合環路。內部溝槽4的形狀可以為半圓形、方形、梯形或三角形。其中，半圓形包括橢圓形，四分之一圓形、四分之三圓形、圓弧形、「 Ω 」形等形狀。梯形包括上底小、下底大的正梯形和上底大、下底小的類似燕尾的梯形。本實施例整個平板熱管散熱器處於豎直放置狀態；外殼1與冷凝面7對應的部分設置有散熱翅片，或加工有槽道。對於RRU類自然散熱產品(冷源為空氣)，冷凝面7對應的外殼7上設置有翅片，以增大有效冷凝面積。當冷源為液體時，可直接在冷凝面外殼上開 「U」形槽道，或分形樹狀結構以強化換熱。外殼1的殼體材料可以為銅、鋁合金等多種高導熱性能金屬。工作液體52為水、氨水或製冷劑。蒸發麵溝槽匯集5內填充有多孔泡沫金屬、金屬絲網和/或燒結金屬粉末，或各種複合熱源吸液芯結構51。該吸液芯能增強毛細驅動力，不僅能使工作液體快速蒸發或沸騰，形成蒸汽8，而且能使冷凝段的液體快速的流到蒸發點， 提高換熱效率。本發明的平板熱管換熱器的工作原理是，該平板熱管換熱器豎直放置，蒸發麵溝槽匯集器3位於蒸發麵6最底部，而冷凝段溝槽匯集器5位於冷凝面7的最頂部。熱源10 位置接近本發明實施例的平板熱管換熱器底部，本實施例的平板熱管是利用蒸發段溝槽匯集器5內工作液體(工作液體52)吸收功率管熱量而產生蒸發相變，從熱源點蒸發相變產生的蒸汽8迅速通過蒸汽腔2向更大的面積的冷凝面7流動，在冷凝面7冷凝後釋放出熱量，通過冷凝面7直接傳輸給外界冷源。蒸汽8在冷凝面7液化後產生的凝結液，在毛細力和重力的雙重驅動下沿冷凝面內部溝槽41的兩個方向向下流動，經側壁溝槽到蒸發麵內部溝槽42回到蒸發段溝槽匯集器3。蒸發段溝槽匯集器3內的工作液體再次吸收高熱流熱源10的熱量而產生蒸汽8，通過蒸汽腔2到達冷凝面7冷凝。這樣在毛細泵壓和重力的驅動下實現了熱管內工質相變換熱循環，可以快速的吸收熱源10的熱量，有效降低熱源10的溫度。由於本發明實施例的平板熱管換熱器能將高熱流熱源點產生的熱量迅速通過汽化潛熱帶走，由於汽化潛熱大，因此能瞬時降低受熱面的溫度水平，使得平板熱管受熱面具有優越等溫性能，有效減低功率管器件的溫度，進而保證系統的可靠、安全、穩定工作。不僅能克服在有限空間下銅塊無法將大熱量即時傳遞的缺點，而且能克服VC蒸汽腔熱管結構尺寸較大時無法工作的缺點。其特殊的「八」形狀和「形狀的內部溝槽結構不僅能有效利用毛細力的抽吸驅動作用，更能充分利用重力的作用，使冷凝液快速的從冷凝段流回蒸發段；蒸發麵內部溝槽與金屬絲網的複合吸液芯結構能提供強勁的毛細驅動力，也使冷凝段的液體快速的流回蒸發段。從而極大提高最大換熱能力。因此，能有效地消除局部熱點，提高受熱面的溫度均勻性並降低功率管的溫度，進而降低整個系統溫度，確保系統可靠、安全、穩定的運行。另外，本發明實施例的平板熱管換熱器還具有結構簡單，加工方便， 可操作性強的特點。儘管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施例，本領域的技術人員將意識到各種改進、增加和取代也是可能的，因此，本發明的範圍應當不限於上述實施例。
權利要求
1.一種平板熱管換熱器，其特徵在於，所述換熱器包括外殼，所述外殼內部為封閉的蒸汽腔；所述蒸汽腔內設置有工作液體；所述平板熱管換熱器設置有冷凝面和蒸發麵，所述冷凝面頂部設置有冷凝面溝槽匯集器；所述蒸發麵底部設置有蒸發麵溝槽匯集器；所述冷凝面溝槽匯集器和蒸發麵溝槽匯集器通過設置在所述蒸氣腔內壁上的內部溝槽連通。
2.如權利要求1所述的平板熱管換熱器，其特徵在於，所述內部溝槽為一條或多條。
3.如權利要求1或2所述的平板熱管換熱器，其特徵在於，所述內部溝槽包括冷凝面內部溝槽和蒸發麵內部溝槽，所述冷凝面內部溝槽以所述冷凝面溝槽匯集器為頂點向下延伸；所述蒸發麵內部溝槽以所述蒸發麵溝槽匯集器為頂點向上延伸，並與所述冷凝面內部溝槽連通，形成閉合環路。
4.如權利要求1所述的平板熱管換熱器，其特徵在於，所述工作液體為水、氨水或製冷劑。
5.如權利要求1所述的平板熱管換熱器，其特徵在於，所述蒸發麵溝槽匯集器內填充有多孔泡沫金屬、金屬絲網和/或燒結金屬粉末。
6.如權利要求1所述的平板熱管換熱器，其特徵在於，所述外殼與冷凝面對應的部分設置有散熱翅片，或加工有槽道。
7.如權利要求1所述的平板熱管換熱器，其特徵在於，所述內部溝槽為「Ω 」形、三角形、梯形、燕尾形或矩形。
全文摘要
本發明公開了一種平板熱管換熱器，包括外殼，所述外殼內部為封閉的蒸汽腔；所述蒸汽腔內設置工作液體；所述平板熱管換熱器設置有冷凝面和蒸發麵，所述冷凝面頂部設置有冷凝面溝槽匯集器；所述蒸發麵底部設置有蒸發麵溝槽匯集器；所述冷凝面溝槽匯集器和蒸發麵溝槽匯集器通過設置在所述蒸氣腔內壁上的內部溝槽連通。本發明通過蒸發麵溝槽匯集器內工作液體吸收熱源熱量，產生的蒸汽通過蒸汽腔在冷凝面液化放熱，將熱量散發到周圍環境中，蒸汽在冷凝面溝槽匯集器內冷凝後，在重力和毛細力的作用下，沿內部溝槽流到蒸發麵溝槽匯集器內，實現循環。本發明能有效降低功率管器件的溫度，進而保證系統可靠、安全、穩定工作。
文檔編號F28D15/02GK102261862SQ20111018338
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者劉欣, 易傑, 景佰亨, 朱旺法, 薛松, 郭雨龍 申請人:中興通訊股份有限公司