[实用新型]脉动热管及热交换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子元件的散热技术领域，尤其是涉及一种脉动热管及热交换器。

背景技术

随着电子技术的发展，电子元件的高频、高速化和集成电路的密集化和小型化，这些因素都使电子元件的单位容积发热量迅速提高，使得电子元件的散热方式需要具备以下特点，即紧凑性，可靠性，灵活性和高效性。热管是电子元件较为有效的导热元件，热管的优点就在于能够在较低的温差下传递大量的热量，且其工作过程是连续的，无需外加动力，但传统热管的一系列工作条件要求限制了其发展和应用，电子元件的冷却技术也越来越成为制约电子工业发展的关键。

脉动热管很好地解决了传统热管的限制条件，脉动热管作为热管家族的新成员，又称振荡热管、振荡流热管、自激励振荡流热管等，是20世纪90年代初由日本科学家Akachi提出的一种新型高效、可用于微小空间、高热流密度条件下的传热元件，由于脉动热管具有体积小、传热性能强、可靠性高、内部不需要毛细结构、制造简单、成本较低并且可以制作成各种形状等优点，相对传统热管和其他的散热器件有着很大的传热优势，得到了科学家和电子领域的广泛关注。

脉动热管的基本工作原理是：将脉动热管回路抽真空后充注部分工作流体(如水、乙醇、丙酮、氟利昂等)，使热管内部存在一定的真空，保证在较低温度下工作流体即能汽化产生汽塞。由于脉动热管的流道截面非常小，故管内工作流体在表面张力的作用下将呈现长短不一并呈随机分布的汽塞和液塞间隔布置状态。脉动热管运行时，蒸发段工作流体吸收足够热量后产生气泡并迅速膨胀和升压，推动工作流体流向低温冷凝段，而在冷凝段，气泡放热后冷却收缩，压力下降，这样在流道内形成压力差，再加上与相邻管之间的压力不平衡，使得工作流体在蒸发段和冷凝段之间随机振荡流动，从而实现借助脉动流动和相变传热进行高效的热量传递。在整个热量传递过程中，不需要消耗额外的机械功或电功，完全是利用热作为动力实现回路的脉动流动。

根据脉动热管的工作原理可知，脉动热管将工作流体在蒸发段吸收的热能转化为维持汽塞和液塞运动的动能，随着蒸发段加热功率的增加，热管内部的振荡会更加剧烈，对流传热会显著提高，热管的热传输能力随即急剧提高，但是，脉动热管存在着传热极限，当加热功率达到一定程度时，热管的热阻急剧升高，蒸发段容易出现干烧现象，对脉动热管的传热性能和使用寿命造成了不良的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种脉动热管及热交换器，以解决现有技术中存在的脉动热管的蒸发段容易出现干烧现象，对脉动热管的传热性能和使用寿命造成了不良的影响的技术问题。

本实用新型提供的脉动热管包括密封的蛇形流道以及分别设于所述蛇形流道的两个弯头部的蒸发段和冷凝段；

所述蛇形流道的内部真空，并填充有工作流体，所述工作流体能够在所述蛇形流道内形成脉动流动；

所述蒸发段上设有至少一个第一储液结构，所述第一储液结构的截面尺寸大于相邻的所述蛇形流道的截面尺寸。

进一步的，所述第一储液结构的截面尺寸沿所述工作流体的流动方向相同；

或者，所述第一储液结构的截面尺寸由所述第一储液结构的中部分别向所述第一储液结构的两端逐渐减小。

进一步的，所述第一储液结构沿所述蒸发段至所述冷凝段的纵向方向均匀设置有多个。

进一步的，所述第一储液结构沿所述蒸发段的弯头部的横向方向平行且间隔设置有多个；

或者，所述第一储液结构沿所述蒸发段的弯头部的横向方向平行且相邻设置有多个。

进一步的，所述第一储液结构设有多个，并且相邻的两个所述第一储液结构的截面尺寸相同或者不同。

进一步的，所述冷凝段上设有至少一个第二储液结构，所述第二储液结构的截面尺寸大于相邻的所述蛇形流道的截面尺寸。

进一步的，所述蛇形流道上还设有绝热段，所述绝热段设于所述蒸发段和所述冷凝段之间，并且，所述绝热段分别与所述蒸发段和所述冷凝段连通。

进一步的，所述绝热段上设有至少一个第三储液结构，所述第三储液结构的截面尺寸大于相邻的所述蛇形流道的截面尺寸。

进一步的，所述脉动热管为板式脉动热管。

本实用新型提供的热交换器，包括如上述技术方案中任一项所述的脉动热管。