金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管.pdf

本发明涉及一种热力工程技术领域的金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管，包括底板、上盖，底板和上盖之间密封形成一中空壳体，在壳体中设置金属丝和金属丝网，金属丝设置在底板上，且相互平行，直径为1-3mm，金属丝网夹设在金属丝和上盖之间，金属丝网，金属丝与底板、金属丝网之间形成的曲面三角形缝隙为液膜区，相邻金属丝与底板、金属丝网之间的曲面四边形空隙为蒸汽通道。此种结构既能满足系统运行的毛细力的需要，又能调节金属丝之间的距离，改变蒸汽通道的大小，还能改变金属丝网的厚度和目数，使得热管性能达到最优化。通过该热管可以提高系统的传热效率，提高系统的传热效率和最大传输功率，并能改善和提高系统的运行性能。

1、  一种金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管，包括底板、上盖，底板和上盖之间密封形成一中空壳体，其特征在于：在壳体中设置金属丝和金属丝网，金属丝设置在底板上，且相互平行，直径为1-3mm，金属丝网夹设在金属丝和上盖之间，金属丝网，金属丝与底板、金属丝网之间形成的曲面三角形缝隙为液膜区，相邻金属丝与底板、金属丝网之间的曲面四边形空隙为蒸汽通道。

2、  根据权利要求1所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，整个平板热管分为蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段长度为30-50mm，绝热段长度为100-150mm，冷凝段长度为30-60mm，绝热段外部设有绝热材料。

3、  根据权利要求1所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，所述的金属丝的间距的调节范围是零到一个金属丝直径。

4、  根据权利要求1或者2所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，所述的金属丝数量小于等于40。

5、  根据权利要求1所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，所述金属丝网的厚度在1～3mm之间。

6、  根据权利要求1或者4所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，所述的金属丝网的目数自行调节。

7、  根据权利要求1所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，所述的底板和上盖采用螺栓连接。

8、  根据权利要求1所述金属丝结构的微槽道平板热管，其特征是，所述的金属丝和金属丝网的材料为铜或不锈钢。

金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管
技术领域
本发明涉及的是一种热力工程技术领域的器件，具体是一种金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管。
背景技术
平板热管是一种利用工质相变传递热量的装置，它具有较高的导热性、热流密度的可变性、热流方向的可逆性、热二极管和热开关性能、优良的等温性，是空间站、现代通讯卫星、宇宙飞船以及电子设备冷却的理想装置。平板热管是依靠工质在热管蒸发段内吸收热量而蒸发汽化，产生的蒸汽经过蒸汽通道进入冷凝段，蒸汽在冷凝段中放出热量而凝结成液体，凝结液在热管内部毛细结构产生的毛细抽吸力的作用下而回到蒸发段，完成系统循环。现有技术的平板热管的结构都是槽道型或吸液芯结构，所谓的吸液芯结构一般是由烧结金属加工而成，也有金属网和纤维丝网；而传统的槽道型结构则是通过机械加工而形成的截面为长方形或梯形的结构。
经对现有技术的文献检索发现，①中国专利申请号：01131198.3，名称为：平板式环路型热管；②中国专利申请号：01131199.1，名称为：平板式环路型热管，上述两种结构的加工均比较复杂，蒸发段槽道底部当量毛细半径较大，热管的换热能力受到限制，加工成本比较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管。该热管的核心就是内部采用平行金属丝平铺，并在所平铺的金属丝的表面加上一层金属丝网，毛细力得到进一步强化，和传统加工微槽道结构的热管相比可以降低整个热管系统的总热阻，提高系统的传热效率，并能改善和提高系统的运行性能。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：底板、上盖，底板和上盖之间密封形成一中空壳体，在壳体中设置金属丝和金属丝网，金属丝设置在底板上，且相互平行，直径为1-3mm，金属丝网夹设在金属丝和上盖之间，金属丝网，金属丝与底板、金属丝网之间形成的曲面三角形缝隙为液膜区，相邻金属丝与底板、金属丝网之间的曲面四边形空隙为蒸汽通道。
整个平板热管分为蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段长度为30-50mm，绝热段长度为100-150mm，冷凝段长度为30-60mm，绝热段外部设有绝热材料。
所述的金属丝的间距的调节范围是零到一个金属丝直径，金属丝数量小于等于40。
所述金属丝网的厚度在1～3mm之间，金属丝网的目数也可以自行调节。
所述的底板和上盖采用螺栓连接，采用橡胶密封条密封或者焊接密封。
所述的金属丝和金属丝网的材料为铜或不锈钢等。
热管的毛细力则有两部分组成，一部分毛细力来源于金属丝与底板和金属丝与上面金属丝网之间形成的曲面三角形缝隙，这种情况下一般认为金属丝与底板、上盖之间形成的切角等于零，即毛细槽道当量半径等于零，这种几何结构有最大的毛细力。曲面三角形缝隙为液膜区。另一部分毛细力由金属丝上再平铺的一层或数层金属丝网提供。因为增加丝网层后，丝网层形成另一个微槽道结构，增加了对液体工质的吸收能力。金属丝上所平铺的金属丝网的厚度在1～3mm之间，金属丝网的目数和层数也可以自行调节，一般取500目到1000目，2层较好。对金属丝和金属丝网的结构尺寸进行的调节均可以改变热管的热阻和最大散热能力，使得热管具有合适的综合换热特性。
相邻金属丝与底板、金属丝网之间的曲面四边形空隙为蒸汽通道。调节金属丝之间的间隙，以改变蒸汽通道的大小。金属丝的数量多，则微槽道数量多，有利于增加毛细力，降低热阻，但随着蒸汽通道截面积减小，又降低了最大换热功率。因此，存在着一个最佳金属丝间距，使得热管具有最佳的换热特性。间距的调节范围可以从零到一个金属丝直径。一般可取无间距和间距等于金属丝直径两种尺寸设计。改变金属丝直径也可以调节热管换热特性，直径较大时有利于提高系统的最大功率。直径较小时有利于降低热阻
本发明具有以下有益效果：采用金属丝结构取代传统的槽道型结构，并增加了金属丝网的结构，热管毛细力得到提高，降低整个热管系统的总热阻，提高系统的传热效率；加工简单，无需专用设备，降低了制作成本。
附图说明
图1为金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管的截面图；
图2为毛细结构局部放大图；
图3为是金属丝安装排列图；
图4为金属丝和丝网双重结构的微槽道平板热管运行示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2、3所示，本实施例包括：底板3、上盖2，底板3和上盖2之间密封形成一中空壳体，在壳体中设置金属丝4和金属丝网17，金属丝4设置在底板3上，且相互平行，直径为1-3mm，金属丝网17夹设在金属丝4和上盖2之间，金属丝网17，金属丝4与底板、金属丝网之间形成的曲面三角形缝隙6为液膜区，相邻金属丝4与底板3、金属丝网17之间的曲面四边形空隙为蒸汽通道7。整个平板热管分为蒸发段8、绝热段9和冷凝段10，蒸发段8长度为30-50mm，绝热段9长度为100-150mm，冷凝段10长度为30-60mm，绝热段9外部设有绝热材料。所述的金属丝4的间距的调节范围是零到一个金属丝直径，金属丝4数量小于等于40。所述金属丝网17的厚度在1～3mm之间，金属丝网17的目数也可以自行调节。
所述的底板3和上盖2采用螺栓5连接，采用橡胶密封条1密封或者焊接密封。所述的金属丝4和金属丝网17的材料为铜或不锈钢等。金属丝4通过在上盖2板上开槽道固定，或者采用在金属丝4之间放入短金属丝定位，用硅胶粘结固定。上盖板2由厚金属板或绝热板制作而成，底板3采用金属薄片制作而成，毛细结构是热管的重要构成部分，如图2，由金属丝4和底板3以及金属丝4和上面金属丝网17之间形成的曲面三角形缝隙6形成一种微槽道结构是一种产生毛细力的毛细结构，此外，金属丝上平铺的金属丝网17也是一种产生毛细力的毛细结构，两种毛细几何结构能够产生更大的毛细力使整个平板热管获得更大的工作功率。
图4是热管运行示意图，本实施例分为蒸发段8、绝热段9和冷凝段10，绝热段9外部设有绝热材料14。本实施例的工作过程和一般槽道热管相同，储存在液膜区的液体(使用工质以纯水为最佳，乙醇和其他纯液体的换热效果要差很多)在蒸发段8被热源加热板13加热后蒸发为水蒸气11，在压差作用下沿金属丝间的曲面四边形空隙(蒸汽通道7)流向冷凝段10。在冷凝段10被冷源冷却板15冷却后变为饱和液体12，沿金属丝网17以及金属丝4所形成的毛细槽道在毛细力作用下流向蒸发段8，从而完成循环过程，将热量从蒸发段8传递到冷凝段10。绝热段9外被绝热材料14包裹，使工质流向冷凝段10的时候保持蒸汽状态。加热板13即需要被冷却的电子装置，冷却板15可以是水冷装置或风冷装置，以实际装置需要而定，图中所示的是水冷结构，通过冷却水16的循环进行冷却。
本实施例改变金属丝4直径、间距以及改变金属丝网17的层数和目数都可以调节热管换热特性，可以根据实际应用对象而设计具体参数。金属丝4间距较大、直径较大或金属丝网17目数较大时有利于提高系统的最大功率。反之则有利于降低热阻。