CN1725003A - 热管性能量测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热管最大热传量参数的量测装置和方法，目的在于提高参数测量的准确性，该方法是通过将热管的一端插入至设有主加热源与辅助加热源的加热块中，另一端设置冷却装置，利用主加热源对热管逐步加热，而辅助加热源可对主加热源进行温度补偿而使主加热源的加热量全部提供热管加热，待热管开始工作后，检测热管中部的温度值并控制冷却装置的流量固定该值不变，当该数值出现突升点时，主加热源所对应的加热量即为热管的最大热传量，由于本发明采用温度补偿机制，避免了主加热源加热量的散失对量测结果的影响，从而提高量测准确度。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种热管性能量测装置和方法，特别是指一种量测热管最大热传量的量测装置及其量测方法。
【背景技术】
热管作为一种传热装置，其是在导热性能良好的金属壳体内盛装适量工作液体并低压密封，利用工作液体在壳体内作气液两相间转化时而吸收或放出大量热的原理进行工作的。工作液体通常选用汽化热高、流动性好、化学性质稳定、沸点较低的液态物质，如水、酒精等。当热管一端与热源接触吸收热量时，其内的工作液体受热蒸发并吸收大量的汽化热，形成的气体快速扩散至热管的另一端进行冷却而放出热量，冷却后再次形成液体并沿壳体内壁回流，如此往复循环即可将热源产生的热量从热管一端传递至另一端而散发出去。为加速冷却后液体的回流速度，通常在壳体内壁上还设置有沟槽或丝网等毛细结构，在毛细结构的毛细吸附力作用下，大大加速冷却液体的回流速度。由于热管具有工作液体循环速度快，传热效率高等特点，因此其在发热量越来越大的电子散热领域得到广泛而大量的应用。
为了保证热管运用时的正常工作及充分发挥其传热性能，使用前针对热管的性能参数进行测试就变得至关重要。热管的性能参数包括热管两端温差、热管最大传热量及热管内热阻等，其中，热管的最大热传量是衡量热管传热性能较为常用的参数之一，影响它的因素包括工作液体的选择、毛细结构的构造及热管的壳体材料等。热管的最大热传量决定着热管所能承受的最大热负载，并直接影响该热管所能适用的场合，当运用到热管上的最大热负载大于热管的最大热传量时，将会导致热管内的工作液体过度蒸发，致使热管处于不正常的工作状态，直至缩减热管使用寿命甚至使其遭受损毁。因此，准确量测热管的最大热传量并据此选择合适的热管，是热管正常工作并保证电子元件正常散热的前提条件之一。
目前，较为常用的一种测量热管最大热传量的方法包括模拟电子元件发热的加热装置及用以冷凝热管的冷却装置，其中加热装置设于热管一端对热管进行加热，而冷却装置设于热管另一端对热管进行冷却，从而使热管处于正常的运行状态，然后通过提高加热装置的加热量至热管内的工作液体全部蒸发，此时加热装置的加热量即为热管的最大热传量。由于上述测试方法中的加热装置本身也有一定散热作用，加热量中有一部分被加热装置散发掉，因此导致量测结果的准确度受到较大影响。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可准确量测热管最大热传量参数的热管性能量测装置及其量测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明热管性能量测装置包括加热块及冷却装置，热管的一端插入至加热块中，另一端设置该冷却装置，所述加热块中设有主加热源及围绕主加热源设有辅助加热源，所述主加热源通过加热块对热管进行加热，所述辅助加热源可对主加热源进行温度补偿并使辅助加热源与主加热源之间形成绝热层。
本发明量测热管最大热传量参数的方法包括以下步骤：(1)提供一加热块及一冷却装置，热管的一端插入至加热块中，另一端设置该冷却装置，该加热块中设有主加热源，主加热源外围设有辅助加热源；(2)利用主加热源对热管进行逐步加热，加热过程中利用辅助加热源对主加热源进行温度补偿，在主加热源与辅助加热源之间形成绝热层；(3)热管开始工作后，检测热管中部的温度值并控制冷却装置使得该值不变；(4)观察上述数值是否出现突升点，当出现突升点时，主加热源所对应的加热量即为热管的最大热传量。
与现有技术相比较，本发明热管性能量测装置和方法中同时设置主加热源与辅助加热源，利用辅助加热源对主加热源进行温度补偿而使主加热源的加热量全部提供热管加热，提高了热管性能参数测量的准确性。
下面参考附图，结合实施例对本发明作进一步描述。
【附图说明】
图1是本发明热管性能量测装置的平面示意图。
图2是图1中加热块沿A-A线的断面视图。
图3是图1中冷却装置的较佳实施例的部分剖视图。
【具体实施方式】
请同时参照图1和图2，本发明热管性能量测装置可用以量测热管10的最大热传量，其包括加热块20及冷却装置30。其中，热管10内充填有适量的工作液体如水等，加热块20设于热管10一端，而冷却装置30设于热管10另一端。
该加热块20为导热性能良好的金属块如铜块等，其断截面呈“凸”形(请参图2)，包括一小端21及一大端22，小端21的顶部位置设有第一插孔23，而大端22上靠近小端21并与第一插孔23相对的位置设有第二插孔24，围绕该第二插孔24在大端22上均布有三个第三插孔25，第二插孔24与第三插孔25之间设有间隔开的两个较小的第四插孔26。上述第二插孔24及第三插孔25中可插入加热棒等加热源，上述第四插孔26中及热管的中部位置可设置热电偶等温度测量装置，其中第二插孔24中的加热棒为主加热源，而第三插孔25中的加热棒为辅助加热源，辅助加热源的功效在于对主加热源进行温度补偿并使辅助加热源与主加热源之间形成绝热层，即在利用主加热源对热管10进行加热时，由主加热源与辅助加热源之间的两个热电偶检测出的温度数值进行比较，当两者数值不等时则启动辅助加热源直至两者达到温度平衡。
图3所示为该冷却装置30的一较佳实施例，其为螺旋盘绕于热管10上的水冷管道40，水源由位于下方的入口41进入而从上方的出口42流出。
对热管10的最大热传量参数进行测试时，热管10的一端插入至加热块20的第一插孔23中，冷却装置30设置于热管10的另一端，此时第一插孔23中的热管10与主加热源相隔一定距离，便于主加热源对热管10进行均匀加热，加热过程中逐步加大主加热源的加热量，每次增大加热量之后应保持一段时间至达到热平衡后再进行下一次的增大加热量的操作(以下相同)，直至热管中部的热电偶测试的温度值T1达到热管内工作液体的汽化温度(假设为T0)，此时启动冷却装置30开始工作；接着继续逐步加大主加热源的加热量，并通过控制流过冷却装置30的水流量固定T1的数值为T0，并随时注意T1的数值是否出现明显跳动的情形，当T1的数值出现突升点时，则证实热管内的工作液体全部蒸发；由于辅助加热源与主加热源之间为绝热层，从而保证主加热源的加热量均传递给热管10吸收，因此该温度突升点所对应的主加热源的加热量即可认为是热管10的最大热传量。
上述主加热源及辅助加热源的加热量可由外接的直流电源供应器提供，通过调整供应电压可方便实现加热量大小的控制。而主加热源与辅助加热源之间的温度实时补偿以及冷却装置30的启动与水流量的实时调节均可通过外接可编程逻辑控制单元或计算机等以温度反馈的方式进行自动控制实现。当然，上述冷却装置30也可以通过设置风量可调的风扇代替。
Claims (10)
1.一种热管性能量测装置，其包括加热块及冷却装置，热管的一端插入至加热块中，另一端设置该冷却装置，其特征在于：所述加热块中设有主加热源及围绕主加热源设有辅助加热源，所述主加热源通过加热块对热管进行加热，所述辅助加热源可对主加热源进行温度补偿并使辅助加热源与主加热源之间形成绝热层。
2.如权利要求1所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述加热块包括一小端及一大端。
3.如权利要求2所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述热管插置于加热块的小端。
4.如权利要求3所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述主加热源插入至加热块的大端并靠近小端且与热管相对。
5.如权利要求4所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述辅助加热源环绕主加热源而设于加热块的大端上。
6.如权利要求1所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述加热块为铜块。
7.如权利要求1所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述主加热源及辅助加热源为插入加热块中的加热棒。
8.如权利要求1所述的热管性能量测装置，其特征在于：所述冷却装置为螺旋盘绕于热管上的液冷管道。
9.一种量测热管最大热传量参数的方法，包括以下步骤：(1)提供一加热块及一冷却装置，热管的一端插入至加热块中，另一端设置该冷却装置，该加热块中设有主加热源，主加热源外围设有辅助加热源；(2)利用主加热源对热管进行逐步加热，加热过程中利用辅助加热源对主加热源进行温度补偿，在主加热源与辅助加热源之间形成绝热层；(3)热管开始工作后，检测热管中部的温度值并控制冷却装置使得该值不变；(4)观察上述数值是否出现突升点，当出现突升点时，主加热源所对应的加热量即为热管的最大热传量。
10.如权利要求9所述的量测热管最大热传量参数的方法，其特征在于：所述主加热源的加热量由直流电源供应器提供。
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