金屬絲和絲網雙重結構的微槽道平板熱管的製作方法
2024-01-31 09:11:15
專利名稱：金屬絲和絲網雙重結構的微槽道平板熱管的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種熱力工程技術領域的器件，具體是一種金屬絲和絲網雙 重結構的微槽道平板熱管。
背景技術：
平板熱管是一種利用工質相變傳遞熱量的裝置，它具有較高的導熱性、熱流 密度的可變性、熱流方向的可逆性、熱二極體和熱開關性能、優良的等溫性， 是空間站、現代通訊衛星、宇宙飛船以及電子設備冷卻的理想裝置。平板熱管 是依靠工質在熱管蒸發段內吸收熱量而蒸發汽化，產生的蒸汽經過蒸汽通道進 入冷凝段，蒸汽在冷凝段中放出熱量而凝結成液體，凝結液在熱管內部毛細結 構產生的毛細抽吸力的作用下而回到蒸發段，完成系統循環。現有技術的平板 熱管的結構都是槽道型或吸液芯結構，所謂的吸液芯結構一般是由燒結金屬加 工而成，也有金屬網和纖維絲網；而傳統的槽道型結構則是通過機械加工而形 成的截面為長方形或梯形的結構。
經對現有技術的文獻檢索發現，①中國專利申請號01131198.3，名稱為 平板式環路型熱管；②中國專利申請號01131199.1，名稱為平板式環路型熱 管，上述兩種結構的加工均比較複雜，蒸發段槽道底部當量毛細半徑較大，熱 管的換熱能力受到限制，加工成本比較高。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種金屬絲和絲網雙重結構 的微槽道平板熱管。該熱管的核心就是內部採用平行金屬絲平鋪，並在所平鋪 的金屬絲的表面加上一層金屬絲網，毛細力得到進一步強化，和傳統加工微槽 道結構的熱管相比可以降低整個熱管系統的總熱阻，提高系統的傳熱效率，並 能改善和提高系統的運行性能。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括底板、上蓋，底板和上蓋 之間密封形成一中空殼體，在殼體中設置金屬絲和金屬絲網，金屬絲設置在底板上，且相互平行，直徑為l-3mm，金屬絲網夾設在金屬絲和上蓋之間，金屬絲 網，金屬絲與底板、金屬絲網之間形成的曲面三角形縫隙為液膜區，相鄰金屬 絲與底板、金屬絲網之間的曲面四邊形空隙為蒸汽通道。
整個平板熱管分為蒸發段、絕熱段和冷凝段，蒸發段長度為30-50皿，絕熱 段長度為100-150mm，冷凝段長度為30-60mm，絕熱段外部設有絕熱材料。
所述的金屬絲的間距的調節範圍是零到一個金屬絲直徑，金屬絲數量小於等 於40。
所述金屬絲網的厚度在l 3ram之間，金屬絲網的目數也可以自行調節。 所述的底板和上蓋採用螺栓連接，採用橡膠密封條密封或者焊接密封。
所述的金屬絲和金屬絲網的材料為銅或不鏽鋼等。
熱管的毛細力則有兩部分組成， 一部分毛細力來源於金屬絲與底板和金屬 絲與上面金屬絲網之間形成的曲面三角形縫隙，這種情況下一般認為金屬絲與 底板、上蓋之間形成的切角等於零，即毛細槽道當量半徑等於零，這種幾何結 構有最大的毛細力。曲面三角形縫隙為液膜區。另一部分毛細力由金屬絲上再 平鋪的一層或數層金屬絲網提供。因為增加絲網層後，絲網層形成另一個微槽 道結構，增加了對液體工質的吸收能力。金屬絲上所平鋪的金屬絲網的厚度在 1 3mm之間，金屬絲網的目數和層數也可以自行調節， 一般取500目到1000 目，2層較好。對金屬絲和金屬絲網的結構尺寸進行的調節均可以改變熱管的熱 阻和最大散熱能力，使得熱管具有合適的綜合換熱特性。
相鄰金屬絲與底板、金屬絲網之間的曲面四邊形空隙為蒸汽通道。調節金屬 絲之間的間隙，以改變蒸汽通道的大小。金屬絲的數量多，則微槽道數量多， 有利於增加毛細力，降低熱阻，但隨著蒸汽通道截面積減小，又降低了最大換 熱功率。因此，存在著一個最佳金屬絲間距，使得熱管具有最佳的換熱特性。 間距的調節範圍可以從零到一個金屬絲直徑。 一般可取無間距和間距等於金屬 絲直徑兩種尺寸設計。改變金屬絲直徑也可以調節熱管換熱特性，直徑較大時 有利於提高系統的最大功率。直徑較小時有利於降低熱阻
本發明具有以下有益效果採用金屬絲結構取代傳統的槽道型結構，並增加
了金屬絲網的結構，熱管毛細力得到提高，降低整個熱管系統的總熱阻，提高 系統的傳熱效率；加工簡單，無需專用設備，降低了製作成本。
圖1為金屬絲和絲網雙重結構的微槽道平板熱管的截面圖2為毛細結構局部放大圖3為是金屬絲安裝排列圖4為金屬絲和絲網雙重結構的微槽道平板熱管運行示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保 護範圍不限於下述的實施例。
如圖l、 2、 3所示，本實施例包括底板3、上蓋2，底板3和上蓋2之間 密封形成一中空殼體，在殼體中設置金屬絲4和金屬絲網17，金屬絲4設置在 底板3上，且相互平行，直徑為1-3mm，金屬絲網17夾設在金屬絲4和上蓋2 之間，金屬絲網17，金屬絲4與底板、金屬絲網之間形成的曲面三角形縫隙6 為液膜區，相鄰金屬絲4與底板3、金屬絲網17之間的曲面四邊形空隙為蒸汽 通道7。整個平板熱管分為蒸發段8、絕熱段9和冷凝段10，蒸發段8長度為 30-50腿，絕熱段9長度為100-150mm，冷凝段10長度為30-60mm，絕熱段9外 部設有絕熱材料。所述的金屬絲4的間距的調節範圍是零到一個金屬絲直徑， 金屬絲4數量小於等於40。所述金屬絲網17的厚度在1 3mm之間，金屬絲網 17的目數也可以自行調節。
所述的底板3和上蓋2採用螺栓5連接，採用橡膠密封條1密封或者悍接密 封。所述的金屬絲4和金屬絲網17的材料為銅或不鏽鋼等。金屬絲4通過在上 蓋2板上開槽道固定，或者採用在金屬絲4之間放入短金屬絲定位，用矽膠粘 結固定。上蓋板2由厚金屬板或絕熱板製作而成，底板3採用金屬薄片製作而 成，毛細結構是熱管的重要構成部分，如圖2，由金屬絲4和底板3以及金屬 絲4和上面金屬絲網17之間形成的曲面三角形縫隙6形成一種微槽道結構是一 種產生毛細力的毛細結構，此外，金屬絲上平鋪的金屬絲網17也是一種產生毛 細力的毛細結構，兩種毛細幾何結構能夠產生更大的毛細力使整個平板熱管獲 得更大的工作功率。
圖4是熱管運行示意圖，本實施例分為蒸發段8、絕熱段9和冷凝段10，絕熱段9外部設有絕熱材料14。本實施例的工作過程和一般槽道熱管相同，儲存 在液膜區的液體(使用工質以純水為最佳，乙醇和其他純液體的換熱效果要差 很多)在蒸發段8被熱源加熱板13加熱後蒸發為水蒸氣11，在壓差作用下沿金 屬絲間的曲面四邊形空隙(蒸汽通道7)流向冷凝段IO。在冷凝段10被冷源冷 卻板15冷卻後變為飽和液體12,沿金屬絲網17以及金屬絲4所形成的毛細槽 道在毛細力作用下流向蒸發段8，從而完成循環過程，將熱量從蒸發段8傳遞到 冷凝段IO。絕熱段9外被絕熱材料14包裹，使工質流向冷凝段10的時候保持 蒸汽狀態。加熱板13即需要被冷卻的電子裝置，冷卻板15可以是水冷裝置或 風冷裝置，以實際裝置需要而定，圖中所示的是水冷結構，通過冷卻水16的循 環進行冷卻。
本實施例改變金屬絲4直徑、間距以及改變金屬絲網17的層數和目數都可 以調節熱管換熱特性，可以根據實際應用對象而設計具體參數。金屬絲4間距 較大、直徑較大或金屬絲網17目數較大時有利於提高系統的最大功率。反之則 有利於降低熱阻。
權利要求
1、一種金屬絲和絲網雙重結構的微槽道平板熱管，包括底板、上蓋，底板和上蓋之間密封形成一中空殼體，其特徵在於在殼體中設置金屬絲和金屬絲網，金屬絲設置在底板上，且相互平行，直徑為1-3mm，金屬絲網夾設在金屬絲和上蓋之間，金屬絲網，金屬絲與底板、金屬絲網之間形成的曲面三角形縫隙為液膜區，相鄰金屬絲與底板、金屬絲網之間的曲面四邊形空隙為蒸汽通道。
2、 根據權利要求1所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是，整個平 板熱管分為蒸發段、絕熱段和冷凝段，蒸發段長度為30-50mm，絕熱段長度為 100-150mm，冷凝段長度為30-60mm，絕熱段外部設有絕熱材料。
3、 根據權利要求1所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是，所述的 金屬絲的間距的調節範圍是零到一個金屬絲直徑。
4、 根據權利要求1或者2所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是， 所述的金屬絲數量小於等於40。
5、 根據權利要求1所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是，所述金 屬絲網的厚度在1 3腿之間。
6、 根據權利要求1或者4所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是，所述的金屬絲網的目數自行調節。
7、 根據權利要求1所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是，所述的底板和上蓋採用螺栓連接。
8、 根據權利要求1所述金屬絲結構的微槽道平板熱管，其特徵是，所述的 金屬絲和金屬絲網的材料為銅或不鏽鋼。
全文摘要
本發明涉及一種熱力工程技術領域的金屬絲和絲網雙重結構的微槽道平板熱管，包括底板、上蓋，底板和上蓋之間密封形成一中空殼體，在殼體中設置金屬絲和金屬絲網，金屬絲設置在底板上，且相互平行，直徑為1-3mm，金屬絲網夾設在金屬絲和上蓋之間，金屬絲網，金屬絲與底板、金屬絲網之間形成的曲面三角形縫隙為液膜區，相鄰金屬絲與底板、金屬絲網之間的曲面四邊形空隙為蒸汽通道。此種結構既能滿足系統運行的毛細力的需要，又能調節金屬絲之間的距離，改變蒸汽通道的大小，還能改變金屬絲網的厚度和目數，使得熱管性能達到最優化。通過該熱管可以提高系統的傳熱效率，提高系統的傳熱效率和最大傳輸功率，並能改善和提高系統的運行性能。
文檔編號F28F9/10GK101545736SQ20091005046
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者劉振華, 琦 馬, 然 鮑 申請人:上海交通大學