[发明专利]一种烧结复合芯热管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种烧结复合芯热管及其制备方法，其中，所述烧结复合芯热管包括金属壳体，复合芯体和工质，所述复合芯体上分布若干烧结形成的孔结构，且复合芯体上的若干孔的孔径大小沿所述金属壳体的轴向和径向均呈多级分布。本发明复合芯体结构可将毛细力和渗透性综合性能达到最佳，以此提升热管抗重力传热能力。

技术领域

本发明涉及相变传热装置技术领域，尤其涉及一种烧结复合芯热管及其制备方法。

背景技术

热管是一种热导率极高的被动传热元件，由管壳、多孔芯和工质组成。整个热管器件是一个高真空度的封闭体系，它通过相变传热原理和毛细抽吸作用，可实现热量快速传递而无需额外动力。当热管一端被加热时(蒸发段)，工质吸收热量并汽化为蒸汽，携带大量潜热的蒸汽在微小压差下，快速流动到热管另一端(冷凝段)，遇到冷的壁面凝结成液体，并释放潜热，而冷凝后的工质在毛细作用下通过多孔芯回流至蒸发端继续实现传热传质的循环。毛细多孔芯既提供传热传质循环动力又提供工质蒸发界面。为了提高热管的传热能力，需减小多孔芯的孔径以增大毛细驱动力，但这会使得渗透性大幅降低，工质无法及时回流至蒸发段，效果适得其反。因此，多孔芯中毛细力与渗透性之间的冲突使得热管的长度受到限制，同时热管在反重力倾斜条件下工作时传热能力将大幅降低。

发明内容

本发明提供一种烧结复合芯热管及其制备方法，以提升热管的传热能力，特别是热管在高热流密度下以及反重力条件下的传热能力。

为实现上述目的，本发明提供的一种烧结复合芯热管，包括金属壳体，复合芯体和工质，所述复合芯体上分布若干孔结构，且复合芯体上的若干孔的孔径大小沿所述金属壳体的轴向和径向均呈多级分布。

进一步地，所述烧结复合芯热管分为蒸发段、绝热段和冷凝段，所述复合芯体上的若干烧结孔的孔径大小沿蒸发段向绝热段呈阶梯递增或递减；所述复合芯体在蒸发段的孔径大小沿复合芯体到金属壳体方向呈阶梯递减或递增；所述复合芯体在绝热段和冷凝段的孔径由粉末烧结形成的大孔。

进一步地，所述复合芯体烧结于圆形热管或平板热管。

进一步地，所述复合芯体的若干烧结孔由不同颗粒大小的粉末分两层及以上烧结而成。

进一步地，所述复合芯体为多层复合芯体，所述多层复合芯体包括第一层芯体、第二层芯体和第三层芯体。

进一步地，所述第一层芯体的孔径大小沿蒸发段向绝热段呈阶梯递增；所述第二层芯体的烧结粉末粒径大小沿蒸发段向绝热段呈阶梯递增，且所述第二层芯体在蒸发段的孔径大于第一层芯体在蒸发段的孔径；所述第三层芯体在蒸发段的孔径大于第二层芯体在蒸发段的孔径。

进一步地，所述第一层芯体的孔径大小沿蒸发段向绝热段呈阶梯递减；所述第二层芯体的孔径大小沿蒸发段向绝热段呈阶梯递减，且所述第二层芯体在蒸发段的孔径小于第一层芯体在蒸发段的孔径；所述第三层芯体在蒸发段的孔径小于第二层芯体在蒸发段的孔径。

上述烧结复合芯热管的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供金属壳体及多种不同颗粒大小的金属粉末；

(2)将粗芯棒置于金属壳体中，并向金属壳体与粗芯棒1a间隙内分段填入第一粉末和第二粉末，烧结得到第一层芯体；

(3)在上述第一层芯体腔中再次插入较细芯棒，并向第一层芯体与较细芯棒间隙分段填入第三粉末和第二粉末，分段长度与第一层芯体相同，烧结得到第二层芯体；

(4)在上述第二层芯体腔中插入细芯棒，并向第二层芯体与细芯棒间隙填入第二粉末，烧结并拔出细芯棒得到第三层芯体，以形成三层复合芯体；

(5)在上述三层复合芯体空腔内充入工质并密封所述金属壳体，从而制得所述烧结复合芯热管。

进一步地，所述第一粉末、第二粉末与第三粉末的直径均不相同。