[发明专利]超声波动力热管

说明书

技术领域

本发明是一种超声波动力热管，其涉及一种热管，特别是涉及一种采用超声波辅助驱动热管工作介质循环的集中式动力热管。

背景技术

热管由管壳﹑吸液芯和热管工作介质组成，热管的工作段分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。当蒸发段吸收热源热量时，热量通过管壳使浸透在吸液芯中的热管工作介质蒸发， 热管工作介质蒸汽在蒸发段和冷凝段之间形成的压差作用下流向冷凝段，冷却流体通过管壳吸收冷凝段内腔热管工作介质蒸汽的热量，使热管工作介质蒸汽在冷凝段凝结为液体，冷凝后的热管工作介质被吸附在吸液芯的毛细孔中，并被输送至蒸发段，形成热管工作介质的工作循环。虽然热管的传热能力极大，但是也存在制约其工作能力的极限：毛细极限、声速极限、携带极限、沸腾极限等。普通热管工作介质循环的驱动力是热管工作介质蒸发形成的压差和吸液芯的毛细力，其热管工作介质循环的驱动力小。当毛细力不足以使热管工作介质从冷凝段流回蒸发段时，热管达到了毛细极限，蒸发段的吸液芯会发生干涸。对于微小热管而言，毛细极限是其主要工作极限，毛细极限使普通热管无法提升传热效率，其应用受到限制。

动力式热管是由机械驱动装置（泵或风机）推动热管工作介质循环的分离式热管。动力式热管的驱动力大，其传热效率更高，并且可以实现热泵系统。热泵是一种将低品位热源的热能转移到高品位热源的装置。热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被利用的高品位热能。

普通热管与动力式热管相比，普通热管是小型单件设备，动力热管是大型装置系统，两者的应用范围不同，不能相互替代。在普通热管中增加机械驱动装置是提高其传热效率的关键技术，在普通热管中增加机械驱动装置可以实现动力式热管的小型化。

发明内容

本发明的目的是克服普通热管没有机械驱动装置，无法提升传热效率的缺点，提供一种采用超声波辅助驱动热管工作介质循环的集中式动力热管。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是超声波动力热管包括端盖、绝缘套管、超声波振子、管壳、吸液芯、注液管、保护帽、超声波共振反射膜。

超声波振子的接线端在其下端。绝缘套管呈圆筒形，绝缘套管材质是绝缘材料。端盖呈上端封闭的圆筒形，端盖上端有接线孔，绝缘套管安装在接线孔内，超声波振子安装在端盖上端，超声波振子的接线端穿过绝缘套管，使超声波振子的接线端的一部分位于端盖下端。

吸液芯呈圆筒形，吸液芯的材质含有毛细孔。超声波共振反射膜由膜片和膜片支架组成，膜片支架呈环形，膜片粘贴在膜片支架的上端面。管壳呈上端封闭的圆筒形，管壳上端有焊接孔，注液管焊接在焊接孔中。管壳上半部分的外表面有若干个呈螺旋形的外凹槽，外凹槽所在处的管壳内表面是呈螺旋形的内凸台，内凸台的轴向截面呈圆滑的曲面。超声波共振反射膜安装在管壳上半部分的内表面。膜片支架的径向外表面固定在若干个内凸台上端的内表面。吸液芯安装在管壳下半部分的内表面。端盖上端与管壳下端焊接在一起，超声波动力热管加注热管工作介质后，在注液管的压封处用压钳压扁，并在注液口焊接密封。保护帽呈上端封闭的圆筒形，保护帽下端与管壳上端焊接在一起。

超声波动力热管的工作过程是：

超声波动力热管的管壳上半部分是冷凝段，管壳下半部分是蒸发段。热管工作介质汇集在超声波动力热管内腔的下端形成工作液池。超声波动力热管工作时，蒸发段吸收热源热量，热量通过管壳使浸透在吸液芯中的热管工作介质蒸发，超声波振子位于工作液池中，超声波振子接通电源产生超声波，超声波促进工作液池中的热管工作介质雾化蒸发，热管工作介质蒸汽在蒸发段和冷凝段之间形成的压差作用下流向冷凝段，冷却流体通过管壳吸收冷凝段内腔热管工作介质蒸汽的热量，使热管工作介质蒸汽在冷凝段凝结为液体，内凸台和外凹槽一方面增加了冷凝段的换热面积，另一方面，液体表面张力使凝结为液体的热管工作介质附着在管壳上半部分的内表面形成液体膜，超声波共振反射膜把部分超声波反射至管壳上半部分的内表面，反射的超声波和重力对内凸台圆滑曲面附着的热管工作介质液体膜的影响不均匀，使部分液体膜表面先形成液滴，液滴向下流动使其它部分液体膜表面汇集形成大液滴，加速冷凝段内腔热管工作介质的凝结和液滴向下流动，冷凝后的热管工作介质被吸附在吸液芯的毛细孔中，并被输送至蒸发段，形成热管工作介质的工作循环。