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CN109210975A - 一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管 - Google Patents

一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管 Download PDF

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CN109210975A
CN109210975A CN201811203725.5A CN201811203725A CN109210975A CN 109210975 A CN109210975 A CN 109210975A CN 201811203725 A CN201811203725 A CN 201811203725A CN 109210975 A CN109210975 A CN 109210975A
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袁伟
杨阳
袁宇航
叶胤桐
王淳
王祺
周宇航
钟育坚
汤勇
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South China University of Technology SCUT
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South China University of Technology SCUT
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Abstract

本发明公开了一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，包括铝平板管壳，所述铝平板管壳内平行地均匀设置有若干相互隔离的微通道，其中部分所述微通道内填充有液体工质，其余微通道内填充有固体相变材料工质。填充有所述固体相变材料工质的微通道内设置有导热骨架。本发明综合了固体相变材料与铝热管两者的优点，通过将固体相变材料内置于具有导热骨架的铝热管内，既能节省空间，又可减少固体相变材料与热管间热阻，热量既可通过液气相变微通道管壁又可通过导热骨架迅速传至相变材料各处，实现了快速导热与储热，由于导热骨架的存在，固体相变材料更为分散，储热效果更好，导热骨架与管壳通过铝挤成型为一体，工艺简单。

Description

一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管
技术领域
本发明涉及一种热管，尤其为一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管。
背景技术
固体相变材料是一种储能材料，可通过相变对外界环境吸收或放出热量，以使外界环境维持在一定的温度范围内，但其导热系数低，蓄热放热缓慢，换热效果差；微通道铝平板热管、厚度薄、重量轻、导热快、易折弯，是热的超导体，其面积大，在发热功率不大的情况下可只通过其表面进行自然对流散热，但其相对而言只是传导与释放热量而不能大量储存热量。在电子散热领域存在一些工况，需使电子产品在受限的空间内维持在一定的工作温度范围内且要求温度响应迅速，但发热功率不大，又不便于使用风冷与液冷等散热方式，这时便需要一种尺寸小、面积大、形状灵活，兼具导热、储热与散热性能的产品。
发明内容
针对上述情况，本发明提供了一种基于固/液双工质的储热/散热微通道铝热管，制作工艺简单，为上述工况提供了一种尺寸小、面积大、形状灵活，兼具导热、储热与散热性能的产品。
本发明的通过如下技术方案实现：
一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，包括铝平板管壳，所述铝平板管壳内平行地均匀设置有若干相互隔离的微通道，其中部分所述微通道内填充有液体工质，其余微通道内填充有固体相变材料工质。
进一步地，填充有所述固体相变材料工质的微通道内设置有导热骨架。
进一步地，所述导热骨架与所述铝平板管壳为铝挤工艺一同挤出成型的一体式结构。
进一步地，所述导热骨架的横截面为十字形且处于微通道中心。
进一步地，所述微通道内表面与导热骨架表面均为无毛细结构的光壁。
进一步地，填充有所述液体工质的微通道与填充有所述固体相变材料工质的微通道彼此间隔地相邻分布。
进一步地，填充有所述液体工质的微通道和填充有所述固体相变材料工质的微通道内均留有一定空腔。
进一步地，所述空腔均位于各微通道长度方向的同一端。
进一步地，所述的液体工质材料为丙酮或甲醇。
进一步地，所述固体相变材料工质的材料为石蜡或复合相变储热材料。
相比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明的微通道铝热管综合了固体相变材料与铝热管两者的优点，通过将固体相变材料内置于具有导热骨架的铝热管内，使得具有液气相变的微通道与具有固体相变材料的微通道相邻近，既节省空间，又可减少固体相变材料与热管间热阻，热量经液气相变通道快速导热，响应迅速，其导热骨架处于相变材料内部，热量既可通过液气相变微通道管壁又可通过导热骨架迅速传至相变材料各处，实现了快速导热与储热，由于导热骨架的存在，固体相变材料更为分散，储热效果更好，导热骨架与管壳通过铝挤成型为一体，工艺简单，铝热管可通过其表面进行散热，且可加工为复杂形状用于空间受限的工况，因此发明是一种兼具良好导热、储热与散热性能的产品。
附图说明
图1为本发明的管壳截面结构简图；
图2为本发明的纵向截面结构示意图；
图3为本发明的横向截面结构示意图；
图中：1-铝平板管壳；2-导热骨架；3-液态工质；4-固体相变材料；5-液体工质区；6-蒸汽区；7-真空区；8-固体相变材料区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行具体描述。
如图1、图2和图3所示，一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，包括铝平板管壳1，所述铝平板管壳1内平行地均匀设置有若干相互隔离的微通道，其中部分所述微通道内填充有液体工质3，其余微通道内填充有固体相变材料工质4。
如图2所示，填充有所述液体工质3的微通道和填充有所述固体相变材料工质4的微通道内均留有一定空腔，其中，填充有所述液体工质3的微通道所留空腔占比依据实际应用工况由使用者决定，如若用于功率较大工况，则空腔体积占比小一点，工质体积占比多一点，若用于功率较小工况，则二者占比相反；填充有所述固体相变材料工质4的微通道所留空腔占比因不同固体相变材料而有所不同，因为不同材料在相变时体积变化不一，使用者应根据材料相变体积变化预留一定空间，防止因空间不足而导致相变材料相变时冲破铝热管封口，所述空腔均位于各微通道长度方向的同一端，这样，填充有所述液体工质3的微通道分为液体工质区5和蒸汽区6，填充有所述固体相变材料工质4的微通道分为真空区7和固体相变材料区8。
微通道铝平板热管相邻微通道内分别填充液体工质3与固体相变材料工质4，液体工质3如丙酮，固体相变材料工质4如石蜡，应当声明，两种微通道的间隔方式并不一定是相邻填充，只因相邻填充的方式下均热与储热的性能最佳，所以本实施例推荐液体工质3与固体相变材料4工质相邻填充的方式。固体相变材料4在填充前融化为液体状，将两种工质分别填充，填充固体相变材料4工质的微通道内并非填满工质，留有一定空间，防止因固体相变材料4相变或铝热管在折弯变形时产生体积变化造成损害，后对铝平板管壳11抽真空并冷焊封口，填充固体相变材料4工质的微通道内具有导热骨架2，所示导热骨架2与铝平板管壳11为一体，由铝棒经铝挤工艺一同挤出成型，所述导热骨架2的形状不受限制，在本实施例中为处于微通道中心的十字形导热骨架2，所述微通道内表面与导热骨架2表面均为光壁，无毛细结构，因此该热管适用于在竖直方向使用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，包括铝平板管壳(1)，所述铝平板管壳(1)内平行地均匀设置有若干相互隔离的微通道，其特征在于：其中部分所述微通道内填充有液体工质(3)，其余微通道内填充有固体相变材料工质(4)。
2.根据权利要求1所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：填充有所述固体相变材料工质的微通道内设置有导热骨架(2)。
3.根据权利要求2所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：所述导热骨架 (2)与所述铝平板管壳 (1)为铝挤工艺一同挤出成型的一体式结构。
4.根据权利要求2所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：所述导热骨架 (2)的横截面为十字形且处于微通道中心。
5.根据权利要求2所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：所述微通道内表面与导热骨架 (2)表面均为无毛细结构的光壁。
6.根据权利要求1所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：填充有所述液体工质 (3)的微通道与填充有所述固体相变材料工质(4)的微通道彼此间隔地相邻分布。
7.根据权利要求1所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：填充有所述液体工质 (3)的微通道和填充有所述固体相变材料工质(4)的微通道内均留有一定空腔。
8.根据权利要求7所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：所述空腔均位于微通道长度方向的同一端。
9.根据权利要求1所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：所述的液体工质(3)材料为丙酮或甲醇。
10.根据权利要求1所述的基于固液双工质的储热散热微通道铝热管，其特征在于：所述固体相变材料工质(4)的材料为石蜡或复合相变储热材料。
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