CN103776288B - 一种脉动热管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉动热管，包括热管、冷凝器和蒸发器，所述热管为多段U形空心管连接成的蛇形管路，所述热管内设有热管介质，所述热管介质和气体在所述热管内形成间隔、长度不等的气塞和液塞，所述冷凝器和蒸发器位于所述热管的两端位置上或者中间位置上，当所述冷凝器为两个且分别位于所述热管的两端位置上时，所述蒸发器位于所述热管的中间位置上，当所述蒸发器为两个且分别位于所述热管的两端位置上时，所述冷凝器位于所述热管的中间位置上。本发明能够实现一处加热两处冷却或者两处加热一处冷却的功能，通过特殊材质的热管介质填充到热管里面提高导热效率，从而达到同步降温或等温的效果，导热迅速且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及传质传热的热管技术领域，具体涉及一种双蒸发器或双冷凝器的脉动热管。
背景技术
脉动热管（PulsatingHeatpipe）称为振荡热管（eillatingHeatPipe），20世纪90年代由日本学者H.Akachi提出，是一种结构简单但机理复杂的两相流传热器件，通常由毛细管弯曲绕制而成，管路抽真空并充灌部分容积的工作介质，由于表面张力作用，毛细管中会形成汽塞和液塞相间的随机分布的状态。当脉动热管的一端（蒸发段）加热,另一端（冷凝段）冷却，热量就会通过管内工作介质的两相振荡流动进行传递，其传热效果是传统热管的几十倍。
目前，市场上脉动热管一般为一端做蒸发器，另外一端做冷凝器，其结构限制了散热的应用范围，在一些特殊环境中，各个大功率产品需要达到同步降温和等温的散热要求，而目前脉动热管还不能使各个不同功率产品达到同步降温和等温的效果，且该类设备制造工艺不仅复杂繁琐，还很难同时满足多处散热或多处冷凝的功能。同时，由于脉动热管的导热能力完全依赖于热管内部热管介质的导热能力，而目前常见的热管介质有水、乙醇、丙酮等，散热效果并不迅速，从而制约着热管换热效率，因此如何既迅速又能分多处同步进行散热或冷凝的热管是目前脉动热管技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种混合介质且双蒸发器或双冷凝器的脉动热管，可以实现一处加热两处冷却或者两处加热一处冷却的功能，通过特殊材质的热管介质填充到热管里面能够提高导热效率，从而达到同步降温或等温的效果，导热迅速且结构简单。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种脉动热管，包括热管、冷凝器和蒸发器，所述热管为多段U形空心管连接成的蛇形管路，所述热管内设有1KPa～50KPa压强下封装的热管介质，所述热管介质的充液率为45%～70%，所述热管介质和气体在所述热管内形成间隔、长度不等的气塞和液塞；
所述冷凝器和蒸发器位于所述热管的两端位置上或者中间位置上，当所述冷凝器为两个且分别位于所述热管的两端位置上时，所述蒸发器位于所述热管的中间位置上，当所述蒸发器为两个且分别位于所述热管的两端位置上时，所述冷凝器位于所述热管的中间位置上，所述冷凝器和蒸发器之间为绝热段。
本发明的有益效果是：提出一种混合介质且双蒸发器或双冷凝器的脉动热管，可以实现一处加热两处冷却或者两处加热一处冷却的功能，从而能够达到同步降温或等温的效果，导热迅速且结构简单。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的技术方案是，所述热管介质是由0.5wt%～3wt%的碳纳米材料、0.5wt%～2wt%的CuO纳米材料、1wt%～1.6wt%的ZnO纳米材料、0.02wt%～1.2wt%的Al2O3纳米材料和92.2wt%～97.98wt%的水充分混合组成的介质。
采用上述进一步方案的有益效果是通过纳米混合材料的热管介质能够提高换热能力19%～38%。
进一步的技术方案是，所述碳纳米材料的纳米尺度为10nm～20nm，所述CuO纳米材料的纳米尺度为20nm～50nm，所述ZnO纳米材料的纳米尺度为1nm～50nm，所述Al2O3纳米材料的纳米尺度为30nm～50nm。
采用上述进一步方案的有益效果是通过相应纳米尺度的纳米材料能够更充分的与水进行混合，从而提高换热能力。
进一步的技术方案是，所述冷凝器为风扇或散热片中的一种，或者所述冷凝器为风扇和散热片的组合，当冷凝器为风扇和散热片的组合时，所述散热片连接所述热管，所述风扇连接所述散热片。
采用上述进一步方案的有益效果是通过风扇或散热片或风扇和散热片组合的复合结构，能够有效的起到冷凝散热的功效。
进一步的技术方案是，所述蒸发器为发热部件。
进一步的技术方案是，所述热管为闭路型铜管。
附图说明
图1为本发明具备双蒸发器的一种脉动热管的结构示意图；
图2为本发明具备双冷凝器的一种脉动热管的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、蒸发器，2、冷凝器、3、热管，4、液塞，5、气塞。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种脉动热管，包括热管3、冷凝器2和蒸发器1，所述热管3为多段U形空心管连接成的蛇形管路，所述热管3内设有1KPa～50KPa压强下封装的热管介质，所述热管介质的充液率（热管介质在热管中的含量百分比）为45%～70%，所述热管介质和气体在所述热管内形成间隔、长度不等的气塞5和液塞4，所述气体为空气，所述热管介质为包括纯净水、植物油、无水乙醇和甘油等原料组成的液体（如采用如下专利技术中披露的原料：热管相变液，专利号为ZL03107804.4）或银-水纳米流体（如采用如下专利技术中披露的工质：以银-水纳米流体为工质的并联式脉动热管，专利号为ZL201110137496.3）；
所述冷凝器2和蒸发器1位于所述热管3的两端位置上或者中间位置上，当所述冷凝器2为两个且分别位于所述热管3的两端位置上时，所述蒸发器1位于所述热管3的中间位置上，当所述蒸发器1为两个且分别位于所述热管3的两端位置上时，所述冷凝器2位于所述热管3的中间位置上，所述冷凝器2和蒸发器1之间为绝热段（防止热量外散的一段位置）。
本发明中所采用的热管介质可以是由重量百分比为0.5wt%～3wt%的碳纳米材料、重量百分比为0.5wt%～2wt%的CuO纳米材料、重量百分比为1wt%～1.6wt%的ZnO纳米材料、重量百分比为0.02wt%～1.2wt%的Al2O3纳米材料和重量百分比为92.2wt%～97.98wt%的水充分混合组成的介质，且所述碳纳米材料、CuO纳米材料、ZnO纳米材料、Al2O3纳米材料均为颗粒状。
所述碳纳米材料颗粒的纳米尺度为10nm～20nm，所述CuO纳米材料颗粒的纳米尺度为20nm～50nm，所述ZnO纳米材料颗粒的纳米尺度为1nm～50nm，所述Al2O3纳米材料颗粒的纳米尺度为30nm～50nm，从而通过相应纳米尺度的纳米材料能够更充分的与水进行混合，提高换热能力。
热管介质性能指标见表1。
表1：一种脉动热管中热管介质性能指标
所述冷凝器2是为风扇或散热片中的一种，或者所述冷凝器为风扇和散热片的组合，当冷凝器为风扇和散热片的组合时，所述散热片连接所述热管，所述风扇连接所述散热片，从而通过风扇或散热片或风扇和散热片组合的复合结构，能够有效的起到冷凝散热的功效。所述蒸发器1为发热部件。
所述热管3为闭路型铜管（首尾相接且相互连通的铜管）。
实施例1：如图1所示，当所述蒸发器1为两个且分别位于所述热管3的两端位置上时，所述冷凝器2位于所述热管3的中间位置上，从而当两个蒸发器1受热时，热管3靠近蒸发器1的一端内热管介质受热产生震荡并移动至靠近冷凝器2的一端，且该受热后的热管介质通过冷凝器导出热量，从而能够同时使蒸发器两端的两处同步降温且能达到等温的效果，具有多处热量集中冷却，结构紧凑等优势。
实施例2：如图2所示，当所述冷凝器2为两个且分别位于所述热管3的两端位置上时，所述蒸发器1位于所述热管3的中间位置上，从而当蒸发器1受热，靠近蒸发器1端的热管3内热管介质受热产生震荡并分别移动至靠近两个冷凝器2的一端，使得该热管介质通过冷凝器导出热量，实现一处加热两处冷却的功能，提高了降温效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种脉动热管，其特征在于，包括热管、冷凝器和蒸发器，所述热管为多段U形空心管连接成的蛇形管路，所述热管内设有1KPa～50KPa压强下封装的热管介质，所述热管介质的充液率为45％～70％，所述热管介质和气体在所述热管内形成间隔、长度不等的气塞和液塞；
所述冷凝器和蒸发器位于所述热管的两端位置上或者中间位置上，当所述冷凝器为两个且分别位于所述热管的两端位置上时，所述蒸发器位于所述热管的中间位置上，当所述蒸发器为两个且分别位于所述热管的两端位置上时，所述冷凝器位于所述热管的中间位置上，所述冷凝器和蒸发器之间为绝热段；
所述热管介质是由0.5wt％～3wt％的碳纳米材料、0.5wt％～2wt％的CuO纳米材料、1wt％～1.6wt％的ZnO纳米材料、0.02wt％～1.2wt％的Al2O3纳米材料和92.2wt％～97.98wt％的水充分混合组成的介质。
2.根据权利要求1所述一种脉动热管，其特征在于，所述碳纳米材料的纳米尺度为10nm～20nm，所述CuO纳米材料的纳米尺度为20nm～50nm，所述ZnO纳米材料的纳米尺度为1nm～50nm，所述Al2O3纳米材料的纳米尺度为30nm～50nm。
3.根据权利要求1所述一种脉动热管，其特征在于，所述冷凝器为风扇或散热片中的一种，或者所述冷凝器为风扇和散热片的组合。
4.根据权利要求1所述一种脉动热管，其特征在于，所述蒸发器为发热部件。
5.根据权利要求1至4任一所述一种脉动热管，其特征在于，所述热管为闭路型铜管。
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