[发明专利]一种用于斯特林热机冷端的环形蒸发器回路热管散热器

说明书

本发明提供了一种用于斯特林热机冷端的环形蒸发器回路热管散热器，包括环形蒸发器、蒸汽腔、气体管线、液体管线、储液槽、散热面板、套管式回热器；本发明克服传统回路热管散热效果不佳，该发明环形结构蒸发器设计合理紧凑，可有效避免使用多组传统回路热管时带来的冗余粘接接触热阻、结构繁杂、安装不便等弊端；气液管线进出口数量可灵活布置用以增减散热面积，实现不同功率斯特林热机装置低温环境下散热需求；套管式回热器的设计相比于传统回路热管可以减小回流液过冷度，提高回路热管工作稳定性与可靠性，该发明设计面向深空或海洋环境低温条件下均能实现不同功率斯特林热机冷端散热。

技术领域

本发明涉及一种回路热管散热器，属于热控散热技术领域，更具体的说是涉及一种用于斯特林热机冷端的环形蒸发器回路热管散热器。

背景技术

随着深空、远海探索任务逐步繁重，能源需求也在不断提高，核能由于其能量密度高、使用寿命长被视为是一种可高效持续利用能源。斯特林热机具有转换效率高的特点，近年来随着先进斯特林热电转换技术的不断成熟，核反应堆与斯特林热机相结合的方式成为了核反应堆电源设计的热点。由于斯特林热机冷端温度对热电转换效率具有很大的影响，小型核电源的热量排散技术显得尤其重要。

在核反应堆斯特林热机冷端高热流密度散热技术领域，相比于单相热传输技术而言，两相热控技术所需的管路半径更小，工质也更少，功耗也更低，尤其是当大功率装置散热系统需要有较长的流体管路时，两相热控技术优势更为明显。回路热管作为一种两相被动热控装置，依靠工质相变进行高效热传输，同时依靠毛细芯结构产生毛细力，使其能够不依赖于泵驱动工质而实现长距离循环流动，被广泛运用在高热流密度散热领域。

面向大功率斯特林热机装置冷端散热应用时，传统回路热管存在以下问题：

1、传统回路热管蒸发器大多为圆柱型或平板型，面向不同功率斯特林热机装置冷端散热应用时需要过渡面才可与热源面紧密贴合，在与散热器件耦合时需要占用更多系统空间，这会造成较大的接触热阻且结构繁杂、安装不便；

2、斯特林热机冷端高热流密度散热应用领域和散热功率往往大不相同，需要根据不同应用条件对外部散热面板进行调整；

3、此外，回流液过冷度是决定热管工作稳定性与可靠性的一个重要考量因素，回流液过冷度控制不佳会造成回路热管工作温度波动而增加失效风险，另一方面，回路热管温度波动造成的斯特林热机冷端热量密度波动会造成斯特林热机震动噪声增大，减少使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统回路热管散热效果不佳而提供了一种用于斯特林热机冷端的环形蒸发器回路热管散热器，该发明环形结构蒸发器设计合理紧凑，可有效避免使用多组传统回路热管时带来的冗余粘接接触热阻、结构繁杂、安装不便等弊端；气液管线进出口数量可灵活布置用以增减散热面积，实现不同功率斯特林热机装置低温环境下散热需求；套管式回热器的设计相比于传统回路热管可以减小回流液过冷度，提高回路热管工作稳定性与可靠性，该发明设计面向深空或海洋环境低温条件下均能实现不同功率斯特林热机冷端散热。

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种用于斯特林热机冷端的环形蒸发器回路热管散热器，面向深空或海洋环境低温条件下均能实现不同功率散热。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于斯特林热机冷端的环形蒸发器回路热管散热器，其特征在于，包括环形蒸发器、蒸汽腔、气体管线、液体管线、储液槽、散热面板、套管式回热器；

所述环形蒸发器为圆环柱形结构，其中由内径到外径方向依次为蒸发器壳壁、齿形结构、蒸汽槽道、复合双层毛细芯、液体通道。所述蒸发器壳壁内侧紧贴斯特林热机冷端环形面，用于将斯特林热机冷端热量导出并传递到蒸发器内部工质产生相变；所述蒸汽槽道为所述蒸发器壳壁外侧齿形结构与所述复合双层毛细芯内表面形成的细槽通道；所述复合双层毛细芯外侧面与液体通道相连，其中孔隙率较大的吸液芯材料与液体通道接触；所述液体通道一端与储液槽相连通。