一种新型平板式微热管的设计研究

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210009734.0(22)申请日 2022.01.06(71)申请人 苏州图卡节能科技有限公司地址 215000 江苏省苏州市工业园区中新大道西路88号苏信大厦1幢610室(72)发明人 魏辉　(74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限公司 32243代理人 沈留兴(51)Int.Cl.F28D 15/02(2006.01)(54)发明名称一种平板型脉动热管及应用和平板型脉动热管的加工方法(57)摘要本发明公开了一种平板型脉动热管，包括平直扁管和两个端板，所述平直扁管内部有彼此平行的通道，数量为4根‑50根，且为偶数，所述端板位于所述平直扁管两端将平直扁管内部管路串接成为单根流道，一块端板上设有工艺孔，并在工艺孔处设置密封结构；所述平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过20mm，不低于1mm，两端分别间隔开槽，所述带有工艺孔的端板与所述平直扁管接合处设有内部空心的结构，插入平直扁管内部，且插入距离不低于1mm；平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm;采用平直扁管设计，端板可根据需要直接做成平板型脉动热管的集热端，根据发热量的不同采用不同厚度的端板，端板与平直扁管外表面充分接触，减少接触热阻，更好发挥脉动热管的优势。

权利要求书1页 说明书4页 附图9页CN 114111408 A 2022.03.01C N 114111408A1.一种平板型脉动热管，其特征在于，包括平直扁管和两个端板，所述平直扁管内部有彼此平行的通道，数量为4根‑50根，且为偶数，所述端板位于所述平直扁管两端将平直扁管内部管路串接成为单根流道，一块端板上设有工艺孔，并在工艺孔处设置密封结构；所述平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过20mm，不低于1mm，两端分别间隔开槽，所述带有工艺孔的端板与所述平直扁管接合处设有内部空心的结构，插入平直扁管内部，且插入距离不低于1mm。

(4)单壁碳纳米管悬浮液浓度对重力型平板热管蒸发器的沸腾换热系数和CHF都有明显的影响,在低压条件下,单壁碳纳米管悬浮液能够显著强化沸腾换热系数和CHF。存在一个最佳浓度。当浓度较低时,随着悬浮液浓度的增加,沸腾换热系数和CHF都逐渐增大。而在浓度超过最佳浓度后,沸腾换热系数逐渐减小,而CHF不再变化。在所有的实验压力条件下,最佳浓度都是2.0wt%。在7.2kPa时,换热系数最大增加120%左右,CHF最大增加270%左右。而在大气压下,换热系数最大增加40%左右,且所有悬浮液浓度都是强化了换热系数,CHF最大增加80%左右。
长沙理工大学
硕士学位论文
新型微型平板热管的传热性能实验研究
姓名:蒋朝勇
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:夏侯国伟
20090401
新型微型平板热管的传热性能实验研究
实验研究得出以下结论:
(1)与光滑传热面相比,在大气压下,微槽道传热表面能够强化沸腾换热性能。但是,在低压下,微槽道传热表面的强化作用基本消失。
(2)氧化铜纳米流体浓度对重力型平板热管蒸发器的沸腾换热系数和CHF都有明显的影响,在低压条件下,纳米流体能够显著强化沸腾换热系数和CHF。存在一个最佳浓度。当浓度较低时,随着纳米流体浓度的增加,沸腾换热系数和CHF都逐渐增大。而在浓度超过最佳浓度后,沸腾换热系数逐渐减小,而CHF不再变化。在所有的实验压力条件下,最佳浓度都是1.0wt%。在7.2kPa时,换热系数最大增加150%左右,CHF增加200%左右。而在大气压下,浓度低于1.0wt%时换热系数比水的略有增加,浓度高于1.0wt%时换热系数比水的反而略有降低,CHF最大增加50%。
8.会议论文张明.刘中良.马国远平板热管相变传热特性的实验研究2006

一种新型平板式微热管的设计研究[摘要]自从1984年Cotter提出“微型热管”的概念以来，管式微热管技术已在微电子冷却领域得到广泛的应用，但由于管式微热管受热面积和冷却面积的局限性，限制了其应用。

本文对新型热管进行了新的结构设计，选用铜丝作为吸液芯结构，铜为基底材料，乙醇作为工作液体以其提高散热效果。

[关键词]铜丝；散热；新型平板式微热管引言平板式微热管作为普通管式微热管的改进结构，目前已成为热管研究与开发的热点技术。

其中平板热管由于其良好的蒸发吸热特性和形状易于与芯片贴合等优点被越来越多地应用于芯片散热，而微热管或内微结构具有强化传热传质的作用，引起研究者越来越多的关注。

现有以强制空气冷却为主的微处理器散热技术最多约只能处理60%微处理器所产生的废热，需依赖新一代小质轻且效率极高的电子冷却技术来解决。

如突破该散热技术瓶颈，则可推动电子器件发展到一个新的高度。

1.新型平板式微热管本文所设计的新型平板式热管，它包括封闭壳体、吸液芯以及液体工质。

封闭壳体的内部空腔被抽成真空，并灌注一定量的液体工质；吸液芯结构由铜丝分别与基板、隔板和铜丝形成锋利的尖角区代替，锋利的尖角区能够为液体工质回流提供较大的毛细力。

平板式微热管的散热平面有代沟槽的上盖板所代替，增大了散热面积，使平板热管的散热特性增强，提高散热效率。

2.热管的工作原理热管是利用工质相变换热进行传热的元件。

典型的热管由管壳、吸液芯（在微型热管中可能没有吸液芯）和蒸汽通道组成，它的基本工作原理示意图如图1所示。

管的一端为吸热端（加热段），另一端为散热端（冷却段），介于蒸发段和冷凝段之间的为绝热段。

当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。

热管是通过相变传递潜热来传递热量的，其传递的热量远远比通过对流或传导传递的热量多。

• 有效得热量：
•
（1） Q m w C p,w(T w 2T w 1)
• 其中，mw为储水箱中存水量，Cp,w为水的定压比热，单位为
kJ/kg·℃，Tw2—Tw1为储水箱中中水的温升，单位为℃；Tw1为当
日开始集热时水的初始温度，Tw2为集热一定时间后储水箱中水的温
度。测试期间的总太阳辐射为：
• 我们今天所要讲的全新平 板式太阳能集热技术及其 热水系统 ，就是基于赵耀
华等人提出的二维微通道 阵列平板热管技术 而提出 的。
2 二维微通道阵列平板热管技术
• 低成本，高效率是热管设计的重要内容。本集热 器所用热管为铝制平板热管，其厚度仅2-3mm， 这样大幅度降低了热管成本，且具有轻巧、排列
图5 新型微通道阵列平板热管式太阳能热水器
3 实验结果与分析
• 根据以上设计，搭建了相关热水器热性能测试实验台，数据用Agilent 34970A采集，每2分钟采集一次。热水器性能指标中单位集热面积效 率是最为重要的，其值跟一定集热时间内储水箱内水的有效得热量与 相应时刻内集热器采光平面上所接收到的总太阳辐射
• 热管性能基本测试分为两 部分，其一为将1m长热管 插入50℃恒温水浴中，插 入深度为热管四分之一，
热管上部为自然对流冷却， 周围环境温度21.6℃；沿 热管均布3个PT100热电阻， 数据用Agilent 34970A采 集，以考察热管热响应速
度和基本的等温性能，从 上图3可以看出热管热响 应速度很快，在5s以内， 单位长度温降小于1.5℃， 热管具备等温性能优良。
2
•
Qincident A Idt
1
（2）
• 上式中A为采光面积，单位为m2，I为单位面积上的总辐射量，单位 为W/m2。