單面波浪板式脈動熱管制造技術

單面波浪板式脈動熱管，包括底板、波浪板、第一聯通腔，其特征在于：所述底板為平面金屬板；所述底板一端設有一個與所述底板密封連接的第一聯通腔，所述波浪板截面為連續三角形、正弦形或其他周期性曲折；沿所述波浪板波的延伸方向的兩端與所述底板密封連接，垂直于所述波浪板波的延伸方向的一端與所述第一聯通腔密封連接，另一端與所述底板密封連接；所述波浪板相鄰兩波谷間通過點焊焊接在所述底板上形成多條垂直于所述波浪板波的延伸方向的脈動槽道，相鄰槽道之間微縫聯通。其當量導熱系數比鋁擠壓散熱器高兩個數量級，比相關平板熱管高2～3倍，且可水平安裝，特別適用于空調換氣能量回收和電子元器件的散熱冷卻。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術公開了一種單面波浪板式脈動熱管。屬于熱交換設備
適用于空 調換氣能量回收和電子器件散熱冷卻。
技術介紹
隨著經濟的發展，空調使用越來越廣泛，但能耗及空氣品質卻日益困擾廣大消費 者。根據《室內空氣質量標準》規定，為保證空氣質量，需向室外排氣，向室內送新風。送入 的新風必須經過空調機組處理才能達到要求，而排氣是已經處理了的空氣，兩者都要消耗 能量。如排氣及新風在進出室內時能進行一次能量交換，將使空調機組負荷大為降低，節約 大量能源。資料表明，新風負荷占空調負荷的20 30%，可見新風負荷耗能驚人。鑒于上 述情況，回收排風的能量輸送給新風，顯得非常必要和有意義。目前空調換氣能量回收技術分為這樣幾類板式全熱交換器、轉輪式熱交換器、中 間冷媒式交換器、熱管換熱器。其中熱管換熱器因其具有換熱效率高、無交叉污染、無運動 部件，小溫差傳熱等獨特優勢，因而在空調換氣能量回收領域被廣泛使用。從掌握的資料 看，在空調換氣能量回收中使用的熱管，目前僅局限于傳統重力熱管，新型熱管諸如脈動熱 管極少應用，公布的空調換氣能量回收脈動熱管數量也很少。電子微電子領域芯片、機電領域晶閘管、可控硅整流器、半導體發光二極體(LED)、 大規模集成電路(LSLchip)等電子元器件，在生產、生活中使用極為廣泛。這些元器件工 作時產生大量熱，必須及時散熱才能保證設備安全穩定運行。研究表明，CPU工作溫度一般 為-5 +70°C，超過這個范圍，單個半導體元件溫度每升高10°C，系統可靠性下降50%，超 過55%的電子設備失效是由于溫度過高引起的。可見，芯片及電子元器件的散熱非常重要。目前對于元器件的散熱，一般采用如下兩種形式的散熱器，即鋁擠壓散熱器與帶 吸液芯熱管散熱器。鋁擠壓散熱器散熱原理是，利用鋁擠壓散熱器金屬底座與發熱元件接觸，通過導 熱方式把元器件熱量傳至散熱器表面，再利用風扇對散熱器進行強制對流換熱，使熱量傳 至周圍大氣，實現元器件的散熱。此種方式的傳熱本質是導熱加對流，屬于較低效率的傳熱 方式。帶吸液芯熱管散熱器利用了熱管工質在熱端吸熱相變為蒸汽，蒸汽流向冷端放熱 冷凝成液體，然后借助重力或吸液芯毛細作用力回到熱端吸熱，進而循環往復傳遞熱量。由 于相變傳熱，其散熱能力較鋁擠壓散熱器有較大提高，屬于電子元器件散熱的更高一級的 形式。隨著科技的進步，實踐表明鋁擠壓散熱器其散熱能力已發揮到極限，未來將難以 滿足元器件散熱的需要。帶吸液芯熱管散熱器雖然其散熱效果較鋁擠壓散熱器更強，其散 熱能力即將或已經面臨嚴峻考驗。例如，筆記本電腦就常因發熱而影響其穩定工作，發熱過 甚致使電腦死機、故障、甚至損壞的事情發生。特別在電子微電子領域，集成電路正向著高密度大功率方向飛速發展，芯片單位面積的熱流密度迅速遞增，目前已達到MW/m2或以上的數量級，發熱已嚴重制約了芯片主頻 的進一步提高，成為電子微電子
發展的一大瓶頸，尋求一種新技術來解決高熱流 密度散熱問題，成為了當務之急。脈動熱管是20世紀90年代提出的一種新型高效傳熱元件，特別適用于小空間、小 溫差、低溫熱源、高熱流密度情況下的傳熱。脈動熱管的工作機理與傳統重力熱管具有很 大的不同。傳統重力熱管工作過程為，工質熱端吸熱蒸發一蒸汽流向冷端放熱冷凝一液體 又冷端回流到熱端的循環傳熱形式。脈動熱管傳熱循環過程為，工質熱端吸熱蒸發一工質 在流向冷端時發生汽液塞隨機產生消失的流動與放熱現象(脈動沖擊震蕩行為)一工質利 用自身毛細作用回流熱端重新循環。由于脈動熱管出現了汽液塞隨機產生消失的流動放熱 過程，致使傳熱過程熱邊界層破壞，熱阻大為減小，極大強化了熱管熱量傳輸能力。另外脈 動熱管具有自身毛細回流作用，故它在傾角為零的水平狀態下仍有很好的傳熱能力，不像 傳統重力熱管需借助吸液芯才能完成傳熱，簡化了工藝、增強了適用性、靈活性。作為一種 尚處于開發階段的傳熱原件，脈動熱管實用技術、產品見諸報道不多。從目前可查詢的資 料看，脈動熱管主要在兩個方向開展了一些研究。一個方向是管狀脈動熱管。管狀脈動熱 管的基本結構為蛇形管狀脈動熱管，加工過程為把細長的具有毛細功能的金屬細管，根據 需要彎曲成蛇形形成脈動熱管。這類脈動熱管主要用于流體介質熱源的傳熱，由于不具平 板結構，不能用于固體熱源的傳熱或者散熱。另一個方向是板狀脈動熱管。板狀脈動熱管 的基本結構為兩面皆為平面的平板容器，內部布置具有毛細左右的脈動槽道。這類熱管可 以用于流體介質熱源、固體熱源的傳熱，適用面比管狀脈動熱管更廣，也便于工業化批量生 產，因此板式脈動熱管被工程界公認是目前傳熱性能高，且最具應用前景的一種脈動熱管。 但本專利技術者認為，該種板式結構脈動熱管還有存在兩個重要缺陷，影響傳熱性能。兩個重要 缺陷分別是熱管表面全為平面、熱管內部槽道之間相互獨立、密封。對于熱管表面全為平 面的情況，當空氣與熱管換熱時，由于熱管壁面全為平面，則空氣將快速掠過平板，空氣與 平面間將形成較厚的熱邊界層，增加了換熱熱阻，不利空氣的熱交換，從而，使其換熱效率 未發揮到最大。對熱管內部槽道之間相互獨立、密封的情況，則熱管工作時，獨立槽道內部 工質將只按其相應的熱力狀態變化，在毛細作用下發生頻率一定的汽、液塞隨機變化，實現 熱量的傳遞；當槽道當量直徑一定、工質類型確定后，汽、液塞變化頻率一定，因此，無法通 過增加汽、液塞變化頻率來提高熱管的傳熱性能。故達不到強化傳熱的目的。中國專利200820054984提出了一種脈動熱管式空調排風系統余熱回收裝置。該 裝置核心部件即是一種脈動熱管元件，該脈動熱管是由毛細金屬管彎制成平面狀的蛇形 管束而成。雖然是脈動熱管，但容易理解其換熱面積較平板熱管少，熱管內部也無橫向 沖刷，蛇管較細容易變形，導致熱管傳熱性能尚不夠理想，安裝使用也不方便。中國專利 200710304125提出了一種熱能再生設備。該裝置核心部件是所謂脈動熱管模塊，實質上該 模塊仍是一種由毛細金屬管彎制成平面狀的蛇形管束。同樣存在上述存在的不足。中國專利200810119311提出的電子器件冷卻平板熱管，其工作原理為非脈動傳 熱。熱管框架與支撐件采用整體釬焊，通道之間相互獨立、密封，產生不了通道間的強化傳 熱作用，并且整體釬焊將增加整個金屬厚度導致熱阻增加。中國專利200520011723提出 的板狀熱管，其工作原理為非脈動傳熱。另外熱管通道為方形，無尖銳銳角，通道毛細作 用較弱。中國專利201010170205提出一種燒結式平板熱管，其通道通過填充金屬粉末燒結形成。此種方法會增加整個殼體的厚度，增加熱阻，且粉末難于填充密實均勻，通道之 間也相互獨立、密封，無法通過增加汽、液塞變化頻率來提高熱管的傳熱性能。中國專利 200920246791提出的平板熱管，其通道為園型、通道之間也相互獨立、密封。圓形則自身毛 細作用弱，如欲增加毛細作用需在圓形通道內加工微槽，工藝復雜。通道之間也相互獨立、 密封，無法通過增加汽、液塞變化頻率來提高熱管的傳熱性能。從上述公開報道的技術文件來看，現有的技術或專利由于受采用的工作機理限 制，或受本身結構限制，其傳熱性能都尚未達到更佳，不能很好的滿足要求越來越嚴苛的空 調換氣能量回收及電子元器件散熱冷卻的需要。基于脈動熱管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．單面波浪板式脈動熱管，包括底板、波浪板、第一聯通腔，其特征在于：所述底板為平面金屬板；所述底板的一端設有一個與所述底板密封連接的第一聯通腔，所述波浪板為一周期性曲折形狀構成的曲面板；沿所述波浪板波的延伸方向的兩端與所述底板密封連接，垂直于所述波浪板波的延伸方向的一端與所述第一聯通腔密封連接，另一端與所述底板密封連接；所述波浪板相鄰兩波谷之間通過點焊焊接在所述底板上形成多條垂直于所述波浪板波的延伸方向的脈動槽道，使相鄰槽道之間形成微縫聯通。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏侯國偉，
申請(專利權)人：長沙理工大學，
類型：發明
國別省市：43