一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管制造技術

本實用新型專利技術公開了一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，具有首尾相連形成環路的蒸發段、絕熱段、冷凝段、輸液部。蒸發段內設有吸液芯；利用輸液部電流體動力微泵為液體工質提供動力，使得液體工質在環路熱管內循環流動。本反重力環路熱管結合集成電流體動力微泵，環路熱管內的液態工作介質可通過電流體動力微泵所提供的驅動力自主流動，以及蒸發段內吸液芯的牽引作用下，使工作介質回流速度加快，溫度波動性小，易于控溫，極大的提高了傳熱效率。利用電流體動力微泵可以解決傳統反重力環路熱管傳熱距離受限的問題。本反重力環路熱管適用于航空航天、光電子、化工、動力工程等對散熱條件要求高而復雜的領域。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及傳熱裝置，尤其涉及一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管。
技術介紹
在微電子散熱領域，隨著電子元器件的集成度越來越高，電子芯片的功率密度不斷增加，其熱流密度也開始顯著增加。芯片的溫度極大地影響著芯片的壽命，為保證芯片能夠在適宜的溫度范圍內工作，必須采用良好的散熱解決方案將其產生的熱量及時排出。傳統的環路熱管散熱器就其優異的傳熱散熱能力在無重力或重力輔助條件下表現出了良好的應用效果。然而，對于傳統的環路熱管散熱器來說，溫度的分布是根據熱源位置而變化的。當冷源距熱源的距離增加時，傳統的環路熱管散熱器由于環路熱管的傳熱效率差，從而導致散熱效率低。同時隨著距離的增加，傳統環路熱管的傳熱性能也受到了極大的限制，工作介質回流速度不穩定，溫度波動性大，控溫難以保證在規定的工作范圍內。特別是在反重力條件下，傳熱能力大大降低，甚至會出現低功率失效。在反重力條件下，由于重力的影響使得環路熱管的工作介質回流的負擔大大增加，導致工作介質回流不穩定。工作介質的不穩定環流速度將導致熱源溫度的波動，特別是散熱器與熱源距離很遠或熱源溫度不在環路熱管設計的目標負荷下工作時，將必然導致熱源溫度的劇烈震蕩。
技術實現思路
本技術的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管。利用電流體動力微泵并結合蒸發段內吸液芯，對液體工作介質提供的毛細力及驅動力，使本技術可以在反重力條件下具有高效的傳熱性能，能迅速將熱量從熱源帶到冷源，工作介質回流速度快、穩定。本技術通過下述技術方案實現：一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，包括依次首尾串聯形成環路的蒸發段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8；所述蒸發段1內設有吸液芯6；所述輸液部4內置有電流體動力微泵5，利用電流體動力微泵5驅動環路內的液體工質，使液體工質在環路內循環流動。所述吸液芯6包括圓筒部61和圓柱部62，圓筒部61覆蓋整個蒸發段1的內壁面，圓柱部62為設置在蒸發段1的進液端內的一截圓柱段。蒸發段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8的各結合處密封，并抽取環路內的真空，再向其內加入液體工質。所述熱管8的內徑小于蒸發段1和冷凝段3的內徑；所述輸液部4連接冷凝段3之間的熱管段內徑，小于蒸發段1和冷凝段3的內徑；所述輸液部4連接熱管8之間的熱管段內徑，也小于蒸發段1和冷凝段3的內徑。所述蒸發段1由紫銅管內塞入銅粉和棒芯燒結而成，燒結結束后銅粉與紫銅管結為一體，抽離棒芯，得到蒸發段1。所述圓筒部61的壁厚為0.5mm～2mm。所述電流體動力微泵5由電極片與硅基板嵌套配合和兩塊硅基板鍵合連接得到；其中電極片為平板型結構，板厚0.6mm，其表面包括加工有梳齒狀結構凸起電極的發射極和集電極；所述發射極和集電極的高度為20～50μm，所述發射極與集電極平行交錯分布，電極表面鍍有金，相鄰的發射極和集電極構成一個電極對，同一電極對的集電極與發射極之間的距離為0.1mm～0.3mm。每個電極對之間的距離為集電極與發射極之間距離的2～3倍；所有發射極末端與直流電源正極連接，所有集電極末端與直流電源負極連接。一種反重力環路熱管的循環方法如下：步驟一：蒸發段1內的液體工質因受熱，轉變成為氣態工作介質；氣態工作介質從處于高氣壓狀態的蒸發段1流進絕熱段2，再從絕熱段2進入冷凝段3進行冷卻；步驟二：氣態工作介質在冷凝段3受到冷卻作用后重新恢復成液態工作介質，此時液態工作介質進入輸液部4中，利用輸液部4的電流體動力微泵5驅動該液體工作介質，使其依次進入熱管8、蒸發段1中；步驟三：蒸發段1中由于液態工作介質轉變成氣態工作介質，則吸液芯6因液體減少而吸液芯6流道中的毛細力增大，加快輸液部4中的液態工作介質進入吸液芯的流動速度；如此反復，工作介質在環路中的蒸發段、絕熱段、冷凝段和輸液段循環流動。本技術相對于現有技術，具有如下的優點及效果：本技術結合集成電流體動力微泵，環路熱管內的液態工作介質可通過電流體動力微泵所提供的驅動力自主流動，以及蒸發段內吸液芯的牽引作用下，使工作介質回流速度加快，溫度波動性小，易于控溫，極大的提高了傳熱效率；本技術可根據熱源功率自動調節電流體動力微泵兩端的電壓，從而調節工作介質的流速；本技術工作介質通過利用電流體動力微泵驅動力在熱管內流動，從而保證距離傳熱的效率，且即使在反重力條件下也可保證足夠傳熱效率，工作介質的流速穩定，溫度波動小，不會出現低功率失效的情況；本技術可應用于航空航天、光電子、化工、動力工程等對散熱條件要求高而復雜的領域。附圖說明圖1為本技術集成電流體動力微泵的反重力環路熱管結構示意圖。圖2為圖1剖面示意圖。圖3為圖1輸液部示意圖。圖4為電流體動力微泵電極片結構示意圖。圖5為本技術集成電流體動力微泵的反重力環路熱管應用示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本技術作進一步具體詳細描述。實施例如圖1至5所示。本技術公開了一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，包括依次首尾串聯形成環路的蒸發段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8；所述蒸發段1內設有吸液芯6；所述輸液部4內置有電流體動力微泵5，利用電流體動力微泵5驅動環路內的液體工質，使液體工質在環路內循環流動。所述吸液芯6包括圓筒部61和圓柱部62，圓筒部61覆蓋整個蒸發段1的內壁面，圓柱部62為設置在蒸發段1的進液端內的一截圓柱段。蒸發段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8的各結合處密封，并抽取環路內的真空，再向其內加入液體工質。所述熱管8的內徑小于蒸發段1和冷凝段3的內徑；所述輸液部4連接冷凝段3之間的熱管段內徑，小于蒸發段1和冷凝段3的內徑；所述輸液部4連接熱管8之間的熱管段內徑，也小于蒸發段1和冷凝段3的內徑。所述蒸發段1由紫銅管內塞入銅粉和棒芯燒結而成，燒結結束后銅粉與紫銅管結為一體，抽離棒芯，得到具有燒結式吸液芯的蒸發段1。蒸發段1出氣端和絕熱段2進氣端通過兩通轉接頭7連接。所述圓筒部61的壁厚為0.5mm～2mm。所述電流體動力微泵5由電極片與硅基板嵌套配合和兩塊硅基板鍵合連接得到；其中電極片為平板型結構，板厚0.6mm，其表面包括加工有梳齒狀結構凸起電極的發射極和集電極；所述發射極和集電極的高度為20～50μm，所述發射極與集電極平行交錯分布，電極表面鍍有金，相鄰的發射極和集電極構成一個電極對，同一電極對的集電極與發射極之間的距離為0.1mm～0.3mm。每個電極對之間的距離為集電極與發射極之間距離的2～3倍；所有發射極末端與直流電源正極連接，所有集電極末端與直流電源負極連接。反重力環路熱管的循環方法，可通過如下步驟實現：步驟一：蒸發段1內的液體工質因受熱，轉變成為氣態工作介質；氣態工作介質從處于高氣壓狀態的蒸發段1流進絕熱段2，再從絕熱段2進入冷凝段3進行冷卻；步驟二：氣態工作介質在冷凝段3受到冷卻作用后重新恢復成液態工作介質，此時液態工作介質進入輸液部4中，利用輸液部4的電流體動力微泵5驅動該液體工作介質，使其依次進入熱管8、蒸發段1中；步驟三：蒸發段1中由于液態工作介質轉變成氣態工作介質，則吸液芯6因液體減少而吸液芯6流道中的毛細力增大，加快輸液部4中的液態工作介質進入吸液芯的流動速度；如此反復，工本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，其特征在于：包括依次首尾串聯形成環路的蒸發段(1)、絕熱段(2)、冷凝段(3)、輸液部(4)和熱管(8)；所述蒸發段(1)內設有吸液芯(6)；所述輸液部(4)內置有電流體動力微泵(5)，利用電流體動力微泵(5)驅動環路內的液體工質，使液體工質在環路內循環流動。

【技術特征摘要】
1.一種集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，其特征在于：包括依次首尾串聯形成環路的蒸發段(1)、絕熱段(2)、冷凝段(3)、輸液部(4)和熱管(8)；所述蒸發段(1)內設有吸液芯(6)；所述輸液部(4)內置有電流體動力微泵(5)，利用電流體動力微泵(5)驅動環路內的液體工質，使液體工質在環路內循環流動。2.根據權利要求1所述集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，其特征在于：所述吸液芯(6)包括圓筒部(61)和圓柱部(62)，圓筒部(61)覆蓋整個蒸發段(1)的內壁面，圓柱部(62)為設置在蒸發段(1)的進液端內的一截圓柱段。3.根據權利要求1所述集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，其特征在于：蒸發段(1)、絕熱段(2)、冷凝段(3)、輸液部(4)和熱管(8)的各結合處密封，并抽取環路內的真空，再向其內加入液體工質。4.根據權利要求1至3中任一項所述集成電流體動力微泵的反重力環路熱管，其特征在于：所述熱管(8)的內徑小于蒸發段(1)和冷凝段(3)的內徑；所述輸液部(4)連接冷凝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳俊城，萬珍平，李星，朱智科，鐘鋆，馬明怡，廖德勝，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：新型
國別省市：廣東;44