[发明专利]一种热管毛细芯测试装置和方法

说明书

本发明公开了一种热管毛细芯测试装置和方法，属于热管技术领域，该装置的测试箱体内设置工质，毛细芯的第一端部和第二端部分别设置在支撑板第一侧面上，毛细芯第一端部设置在工质内，支撑板第二侧面上设置加热件，加热件与毛细芯第二端部位置平齐，支撑板第二侧面设置在测试箱体第一侧面上，测试箱体第二侧面设置观察窗，测试箱体顶部一侧设置冷凝器，顶部另一侧设置出口。本发明可以用于常温和高温热管毛细芯的测试，测试过程完全密封的循环过程，更加接近热管的真实运行环境，设备简单，测试方法易掌握，测试结果直观，因而适用性更广。

技术领域

本发明属于热管技术领域，具体涉及一种热管毛细芯测试装置和方法。

背景技术

热管是一种高性能传热元件，它利用相变原理进行传热的高效传热装置，具有传热温差小、传热性能高、远距离传输热量和控温特性良好等优点，目前已经在电子、太阳能、核能、空间飞行器等领域开始应用。

热管种类繁多，从热管内部有无毛细芯的角度，可分为有毛细芯的热管(WickedHeat Pipe)和无毛细芯的热管(Wickless Heat Pipe)。对于有毛细芯的热管而言，毛细芯是整个热管的关键部件，它为热管内部工质的循环提供驱动力，毛细芯内部孔隙产生的毛细抽吸力以及工质在毛细芯内的流动状况决定了整个热管的传热性能。有毛细芯的热管的工作原理为：工质在蒸发段受热汽化，蒸发段蒸汽压力增大，蒸汽在微小压差的作用下流动到冷凝段，并在冷凝段释放热量冷凝为液态，液态工质经过毛细芯的毛细作用返回至蒸发段形成循环，不断将蒸发段的热量传送至冷凝段，从而降低蒸发段的温度。

毛细芯是热管的核心部件，其性能的优劣直接决定热管的性能。常见的毛细芯包括烧结芯(Sintered Wick)、丝网芯(Screen Wick)、沟槽芯(Grooved Wick)、等等。毛细芯为冷凝液回流至蒸发段提供源源不断地动力，即毛细力，而毛细力的大小取决于气液交界面形成的弯月面的大小，通常弯月面半径越小，毛细力越大，反之，毛细力越小。但往往毛细力较大的毛细芯，由于其有效孔径较小，所以工质的渗透率较低，从而降低了热管的传热量。毛细力和渗透率这一对矛盾如何平衡，对热管传热性能有举足轻重的作用。

毛细芯在热管中的作用如此重要，其测试方法的重要性也就不言而喻了，但毛细芯性能的测试方法却并不多见。例如专利CN201811448782.X和CN201510821943.5中所提到的毛细芯测试装置和方法，这些方法基本都是加工好整个热管或者整个蒸发器，再结合外部热源及相关设备，通过研究外部参数来推断毛细芯的相关性能。专利CN201810238721.4所提到的装置和方法是利用毛细芯不断从工质容器中将工质传送到蒸发段蒸发，通过测量工质容器的重量来推测毛细芯的性能，这种装置结构简单、易操作，但不适用于有毒性工质（如汞）以及高温工质（如钠、锂）。

客观而言，前述几个专利能够兑现其在说明书的技术效果栏中记载的各自的技术效果，但还存在以下弊端：其一，毛细芯测试设备或是比较复杂，测试成本较高，或是结构简单，不能完全模拟热管内部的真实环境；其二，前述方案所设计的装置不能形成循环测试，即工质只是由液态-气态；其三，前述方案所设计的装置无法实现可视化，不能清晰观察毛细芯的毛细作用过程。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种热管毛细芯测试装置和方法，该测试方法不仅能真实反应热管内部的环境，实现工质循环，而且可以实现可视化观察毛细芯的性能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可视化热管毛细芯测试装置，包括一测试箱体、冷凝器、毛细芯、支撑板、加热件、观察窗，测试箱体内设置工质，毛细芯的第一端部和第二端部分别设置在支撑板第一侧面上，毛细芯第一端部设置在工质内，支撑板第二侧面上设置加热件，加热件与毛细芯第二端部位置平齐，支撑板第二侧面设置在测试箱体第一侧面上，测试箱体第二侧面设置观察窗，测试箱体顶部一侧设置冷凝器，顶部另一侧设置出口。

更进一步地，测试箱体顶部设置出口，该出口连接真空阀及真空泵。