[发明专利]低温回路热管

说明书

本发明涉及热控设备，提供一种低温回路热管，包括蒸发器以及冷凝器，冷凝器的出液口通过液体管路与蒸发器的进液口连通，蒸发器的气体出口通过气体管路与冷凝器的进气口连通，于液体管路内设置有第一毛细结构，于蒸发器内设置有吸液芯，第一毛细结构一端伸入冷凝器内，另一端与吸液芯连接，且于液体管路上罩设有绝热过渡结构。本发明中液体管路内设置有第一毛细结构，可以借助第一毛细结构的毛细作用输送液态工质，不需要借助重力辅助、额外功耗就能够为蒸发器持续提供液态工质供给，且通过绝热过渡结构可减小蒸发器轴向漏热，避免蒸发器与液体管路接触区域的液体发生烧干，阻断液体工质流向吸液芯，保证低温回路热管可靠启动、稳定运行。

技术领域

本发明涉及热控设备，尤其涉及一种低温回路热管。

背景技术

低温回路热管是一种高效的低温传热元件，主要用于航天器热控、超导磁体冷却以及光学器件冷却等领域，能在冷源与被冷却器件之间有效地实现远距离传热、隔离振动和电磁干扰等。目前，传统的回路热管包括蒸发器、冷凝器、气体管路和液体管路，它们组成一个封闭回路，向回路内充注的工质，在室温下为液态或者气液两相状态，该工质在回路内循环流动，通过气液相变进行高效传热。与传统回路热管相比，由于低温回路热管工作于更低的温度区域，所以有很多不同点：第一，低温工质在室温条件下为气态，在低温回路热管运行以前，必须一个额外的降温过程，经过漫长的时间，将大部分气态工质冷却为液态；第二，需要借助辅助手段、克服环境漏热影响，将冷凝器中产生的液态工质输送到蒸发器中；第三，低温工质热物性较差，如表面张力、汽化潜热较低，在蒸发器与液体管路连接位置附近更容易受热发生烧干，造成低温回路热管启动失败或运行失效；第四，为了使低温回路热管既能够在低温运行时具有足够液体，又要使回路内的压力在室温条件下达到安全要求，因此需要设置一个体积较大的气库。这些不同之处，给低温回路热管的设计、启动和运行带来了更大的难度和挑战。

如何使低温回路热管从室温顺利冷却到低温下的工作温区，并且可靠地启动运行，是一个非常关键的技术难题。现在主要有以下技术手段：第一，依靠重力辅助，在地面应用时，使低温回路热管的蒸发器位置低于冷凝器，冷凝器中形成的液体在重力辅助作用下流向蒸发器，将沿程管路和蒸发器冷却至工作温度，然后向蒸发器施加热负荷，启动低温回路热管；第二，设置次蒸发器，将次蒸发器串联在冷凝管路中间，以便于冷凝器中的液体尽快进入次蒸发器，加热次蒸发器，驱动冷凝液体逐渐向远端的主蒸发器流动，待主蒸发器被充分冷却以后，停止加热次蒸发器，然后再向主蒸发器施加热负荷开始启动过程；第三，设置二次回路，在原有回路基础上，增加一个循环回路，将次蒸发器、冷凝器和主蒸发器相连接，次蒸发器靠近冷凝器，待次蒸发器充分冷却以后进行加热，驱动液体工质沿着二次回路流向主蒸发器，当主蒸发器被冷却到工作温度以后，施加热负荷开始启动过程。

以上几种技术手段存在一些问题和不足：依靠重力辅助启动和运行的低温回路热管的应用环境严重受限，在水平状态或者抗重力状态无法工作；设置次蒸发器时，需要施加额外的加热能耗，而且这种低温回路热管降温过程缓慢；设置二次回路时，同样需要施加额外的加热能耗，同时导致低温回路热管的管路增多、结构复杂化。

发明内容

本发明针对上述问题和不足，提出了一种低温回路热管，不需要重力辅助和额外能耗，就能够顺利完成降温过程、可靠启动、稳定运行。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种低温回路热管，包括蒸发器以及冷凝器，所述冷凝器的出液口通过液体管路与所述蒸发器的进液口连通，所述蒸发器的气体出口通过气体管路与所述冷凝器的进气口连通，所述冷凝器、所述液体管路、所述蒸发器以及所述气体管路依次连通形成回路，于所述液体管路内设置有第一毛细结构，于所述蒸发器内设置有吸液芯，所述第一毛细结构一端伸入所述冷凝器内，另一端与所述吸液芯连接，且于所述液体管路上罩设有绝热过渡结构，所述绝热过渡结构一端与所述液体管路连接，另一端延伸至所述蒸发器，且所述绝热过渡结构的内壁与所述液体管路的外表面之间具有间隙。