一种脉冲加热强化自激振荡流热管传热的方法 【技术领域】
本发明属于热交换技术领域，特别是提供了一种脉冲加热强化自激振荡流热管(又称脉动热管)传热的方法。
背景技术
1994年，日本学者H.Akachi发明了一种全新概念的脉动热管(Pulsating Heat Pipe)，也有一些学者称这种新型热管为振荡热管，而日本的西尾茂文教授则建议统称为自激振荡流热管(Self-Exciting Mode Oscillating-Flow Heat Pipe，简称SEMOS Heat Pipe)。
自激振荡流热管是由长的毛细管弯曲成的蛇形管路，由若干细直管道和若干弯头组成，划分为加热段、冷凝段和隔热段三部分。按其循环系统的不同，又可分为首尾连成闭合回路的回路型(Looped)和首尾不相连的非回路型(Unlooped)两种。其工作原理如图1示：当管径足够小时，在真空下封装在管内的工作液体将在管内形成液、汽相间的柱塞。在加热段，汽泡或汽柱与管壁之间的液膜因受热而不断蒸发，导致汽泡膨胀，并推动汽液柱塞流向冷端冷凝收缩，从而在冷、热端之间形成较大的压差。由于汽液柱塞交错分布，因而在管内产生强烈的往复振荡运动，从而实现高效热传递(H.Akachi(赤地)：Looped CapillaryTube Heat Pipe，Proceedings of 71th General Meeting Conference of JSME，Vol.3，No.940-10，1994。)
自激振荡流热管的振荡频率远远高于传统热管内的汽液循环频率，而且，其工作介质与管壁之间的对流换热过程也因受剧烈脉动流的作用而大大强化。据文献报道，内径为0.5mm，以R141b为工质的自激振荡流热管，其单位面积的传输热量已达到1000W/cm2，相当于常规热管最高传热能力的20倍。除此以外，这种新型热管不需要毛细芯，相比于传统热管具有结构简单、成本低等优点，另外还因其管径小，体积小，易于实现微型化。随着科技的发展，电子器件逐步向小型化、微型化发展，体积越来越小，集成度越来越高，功率越来越大，这就迫切需要小型的、强散热能力的新型传热元件，因此自激振荡流热管在电子、微电子冷却等方面具有广阔的应用前景。
自激振荡流热管自诞生以来国内外已有不少学者对其进行了研究，只是迄今为止，人们对热管地研究主要集中在揭示自激振荡流热管的工作机理以及运行参数对热管工作性能的影响，还未有人提出通过改变加热方式的方法来强化自激振荡流热管的热量传递。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种脉冲加热强化自激振荡流热管传热的方法，通过采用脉冲加热代替常规连续加热的方式来强化自激振荡流热管的传热。
本发明用采用脉冲加热或步进式脉冲加热代替常规连续热源加热。
具体方法为：
脉冲加热是把需要用自激振荡流热管加热的物体置于自激振荡流热管的冷凝段1，自激振荡流热管的加热段2连接加热热源，在脉冲加热位置3处采用热流密度为1～30MW/m2，脉冲宽度为100～3000ms的脉冲热源进行加热。热管冷凝段1可以直接贴附在需要被加热的物体上或者放置于箱体内加热流体，用脉冲激光加热器或者脉冲电加热器都可以实现这种脉冲加热方式。
步进式脉冲加热是把需要用自激振荡流热管加热的对象置于自激振荡流热管的冷凝段1，自激振荡流热管的加热段2连接加热热源(对于一些需要散热的设备或者电子元件，可以把热管加热段直接贴附在需要散热的设备或者元件上)，在步进式脉冲加热位置4处施于步进式脉冲加热。对于热负荷本身为连续热源的情况，可以采用步进式脉冲辅助加热，用少量外加能量获得更大的传热效果。
步进式脉冲加热的方式可以采用脉冲激光加热器或者是脉冲电加热器来实现。
从自激振荡流热管的工作原理可以看出，强化自激振荡流热管有两个基本途径：一是强化管内汽液介质与管壁之间的传热；一是提高其振荡频率和运行的循环动力。这两种途径是相互促进、相辅相成的。
采用脉冲加热方式代替常规连续热源加热可以增强管内工质脉动机制，提高自激振荡流热管管内流体的振荡频率和运行的循环动力，达到强化传热的效果。
自激振荡流热管采用铜管或其他材料制成，管内充注有工作液体，工作液体可以是水、酒精或者是R142b等液体。在热管加热段输入热量，工质在管内形成往复振荡运动，在冷凝段把热量传递给需要加热的对象。
本发明的优点在于传热效率高，工艺简单、易于操作，应用范围广。
【附图说明】
图1为自激振荡流热管原理图。
图2为本发明脉冲加热自激振荡流热管示意图，其中，冷凝段1、加热段2、脉冲加热位置3。
图3为本发明步进式脉冲加热自激振荡流热管示意图，冷凝段1、加热段2、步进式脉冲加热位置4。
【具体实施方式】
如图2、3所示，需要热管加热的物体置于自激振荡流热管冷凝端，在自激振荡流热管的加热端采用脉冲加热方式代替常规的连续热源加热，达到强化热管传热的目的。