[发明专利]一种内嵌辐射状微通道的冷凝器及环路热管

说明书

本发明属于热控技术领域，公开了一种用于环路热管的内嵌辐射状微通道的冷凝器和包含该冷凝器的环路热管，冷凝器包括柱形壳体和芯体，芯体包括中间柱和多个中间柱翅片，中间柱翅片设置在中间柱的外周上，呈辐射状排列；壳体的内壁上沿周向设置有多个壳体翅片；中间柱翅片与壳体翅片间隔排列；中间柱翅片与壳体翅片均为空心封闭翅片；壳体上设置有冷却流体进、出口，中间柱翅片和壳体翅片围成的空间作为冷却流体微通道供冷却流体流通。本发明的冷凝器采用了具有微通道的翅片，极大地增大了换热面积，极大程度的提高了冷凝器的冷凝效率，微通道的高效换热技术可保证冷凝器在一定冷凝效率下的小型化。

技术领域

本发明属于热控技术领域，具体涉及一种内嵌辐射状微通道的冷凝器及环路热管。

背景技术

近年来，随着信息工程、能源化工、航空航天技术、微电子技术等的迅猛发展，热管理的重要性和要求越来越高；如电子电路集成程度不断提高，电子元器件容量不断扩大，而随之带来的电子元件高发热热流密度成为影响其正常工作的重大隐患。传统的单纯使用空气强迫对流冷却的散热方式已经达到传热极限，电子元器件散热问题亟待解决。

热管因其高导热性可以在小温差的情况下将电子元器件的热量通过热管工质蒸发均匀地扩散到具更大散热面积的冷凝段，能够扩增电子元件的散热面积并解决电子元器件局部过热的问题，因而被广泛应用于高热流密度条件下航空航天热控制和微电子元件散热等领域。传统的热管由蒸发段、绝热段和冷凝段三部分组成，具有不需要额外的能量，无运动部件，传热温差小等优点，但传统的热管由于蒸发段和冷凝段及其散热装置堆积布置，占用电子产品的体积空间较大，难以满足电子产品日益轻型化、小型化的特点，且对于主动液冷还可能存在冷却介质泄露严重损坏电子元件的问题。而环路热管不仅继承了传统热管的优点，还解决了蒸发段和冷凝段一体布置时所存在的缺陷。

环路热管(Loop Heat Pipe，LHP)是指一种回路闭合环型热管，是一种高效、被动式的两相换热设备，由蒸发器、冷凝器、储液器/补偿器、气体管线和液体管线五个基本结构组成，蒸发器内部具有毛细结构，在环路热管启动前，蒸发器毛细芯充满液体，当一定的热负荷施加到蒸发器上时，毛细芯内的饱和液体吸热，在毛细芯表面蒸发形成蒸汽通过气体槽道沿气体管线进入到冷凝器中。在冷凝器内，蒸汽冷凝释放出潜热形成饱和液体，并在流动过程中进一步过冷，沿液体管线进入蒸发器核心，工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。液相工质与气相工质的通道相互独立，气体管线和液体管线布置路径更加灵活，传输距离也更远。

环路热管具有诸多优点，但是传统的环路热管仍然存在缺陷：冷凝器的冷却采用外接风冷或液冷冷却器，冷却器和冷凝器之间存在较大的接触热阻，且冷却器的翅片效率低，在有限的散热面积下无法满足日益增长的散热需求；另一方面，蒸发器毛细芯存在气积现象容易导致系统启动失败，而且传统的毛细芯结构难以平衡高毛细泵吸力和高渗透率对孔径要求的矛盾。因此，这就迫切需要设计高效小型化的冷凝结构和毛细芯设计布置方案，来克服上述的缺陷。

发明内容

基于上述情况，本发明提供了一种用于环路热管的内嵌辐射状微通道的冷凝器，该冷凝器采用了具有微通道的翅片，极大地增大了一次换热面积，蒸汽直接在微通道壁面发生相变，极大程度的提高了冷凝器的冷凝效率，且在一定的空间内可设置的微通道数量较多，微通道的高效换热技术可保证冷凝器在一定冷凝效率下的小型化。

因此，本发明保护如下技术方案：

一种内嵌辐射状微通道的冷凝器，包括柱形壳体和设置在所述壳体内的芯体，所述芯体包括中间柱和多个中间柱翅片，所述中间柱翅片设置在所述中间柱的外周上，呈辐射状排列，中间柱翅片的一侧边固定连接在中间柱上，相对的另一侧边向外辐射；

壳体的内壁上沿周向设置有多个壳体翅片，所述壳体翅片的一侧边固定连接在壳体的内壁上，相对的另一侧边向内辐射；中间柱翅片与壳体翅片间隔排列；中间柱翅片与壳体翅片均为空心封闭翅片，内部作为冷凝器蒸汽微通道供蒸汽流通；壳体上设置有冷却流体进、出口，中间柱翅片和壳体翅片围成的空间作为冷却流体微通道供冷却流体流通；