[发明专利]一种渐变浸润性毛细芯平板回路热管蒸发器

说明书

本发明公开了一种渐变浸润性毛细芯平板环路热管蒸发器，该平板环路热管蒸发器采用上下盖板焊接结构，上盖板侧边焊接液体工质进口管，底板侧边焊接气体工质出口管，蒸发器内部采用金属丝网毛细芯，并利用化学刻蚀的方法使其表面润湿特性呈现渐变式，实现平板环路热管性能改善。本发明的有益效果在于：毛细芯采用常规多孔介质金属丝网，可有效降低环路热管毛细芯制作成本；毛细芯表面润湿特性呈现渐变式，具体表现为液体工质在毛细芯多孔表面上的接触角由储液器侧至蒸发面侧逐渐递减，可同时实现液体工质通过毛细芯时的流动阻力降低、环路热管整体传热极限提高。

技术领域

本发明涉及相变换热领域，特别涉及一种高效紧凑平板回路热管蒸发器。

背景技术

环路热管利用其蒸发器中毛细芯产生的毛细力驱动内部工质循环，使液态工质在其蒸发器中气化吸热、气态工质冷凝器中液化放热，从而实现热量的传输，是一种高效的两相换热设备。其中，平板蒸发器环路热管无需转接工装，可直接与平面热源耦合以降低接触热阻，显著提高系统传热效率，在航空航天、空调制冷、电力、电子产品散热等领域具有大量应用。

环路热管的传热性能受到蒸发器传热极限以及毛细极限的制约。理想的环路热管毛细芯需能同时满足以下条件：可提供较大毛细力、内部流动阻力小、表面结构可实现高换热系数和换热极限。目前平板蒸发器环路热管毛细芯多采用烧结金属、多孔陶瓷等材料，制作成本较高。此外，由于单一孔径毛细芯无法同时实现大毛细力和小流动阻力，大大限制了环路热管性能。复合结构双孔径毛细芯同时具有大孔径孔隙使流动阻力降低，以及小孔径孔隙使毛细力增加，有效提高环路热管整体性能。然而，复合结构毛细芯制作过程复杂，成本巨大，难以形成大规模生产，无法满足日益增加的市场需求。

发明内容

本发明的目的是：为了提高平板蒸发器环路热管传热极限和传热效率，降低制作成本，提出一种渐变浸润性毛细芯平板环路热管蒸发器。该平板环路热管蒸发器采用金属丝网作为毛细芯，通过不同程度表面浸润性处理使液态工质在每层丝网上的接触角呈现渐变效果。该渐变浸润性毛细芯不仅能够提高工质蒸发面的临界热流密度，提高蒸发器的传热极限，同时可以降低液体工质在丝网内部的流动阻力，有效提高环路热管整体的毛细极限。此外，金属丝网毛细芯与金属外壳采用焊接密封，在保证密封性的同时加强导热，避免气态工质由蒸汽槽道向储液器逆流的问题。

本发明一种渐变浸润性毛细芯平板环路热管蒸发器，包括：储液器盖板1、工质入口管2、渐变浸润性丝网毛细芯3、蒸发器底板4、蒸汽槽道凸台5、蒸汽出口管6。

所述的渐变浸润性毛细芯平板环路热管蒸发器中，储液器盖板1侧边焊接工质入口管2，蒸发器底板4侧边焊接蒸汽出口管6；液器盖板1与蒸发器底板4之间填装渐变浸润性丝网毛细芯3，四周采用焊接密封；液器盖板1与渐变浸润性丝网毛细芯3所形成的腔体为储液器；蒸发器底板4上表面有蒸汽槽道凸台5，并与渐变浸润性丝网毛细芯3下表面紧贴形成蒸汽槽道；蒸汽槽道凸台5长度小于蒸发器底板4内腔长度，从而在蒸汽出口管6一侧形成蒸汽收集腔；储液器盖板1与蒸发器底板4采用焊接密封。

所述渐变浸润性毛细芯平板环路热管蒸发器的具体工作过程如下：

该蒸发器底板4与工作面热源耦合在一起，液态工质由工质入口管2以一定压力、流量进入储液器，在渐变浸润性丝网毛细芯3的抽吸作用下到达毛细芯下表面蒸发或沸腾，形成的气态工质通过蒸汽槽道汇集至蒸汽收集腔，从蒸汽出口管7中流出蒸发器，带着热量进入环路热管气体管线，实现热量转移。

本发明与现有平板环路热管蒸发器比较，其优点在于：

1.所有接口均采用焊接密封，在保证蒸发器整体密封性的同时，有效避免了工质通过毛细芯与蒸发器外壳间隙进入蒸发腔体，解决平板环路热管工质逆流的问题。

2.采用不锈钢储液器盖板与紫铜蒸发器底板，在保证换热强度的前提下，提升了整体刚度，同时降低了储液器对环境的漏热。