本實(shí)用新型所述的高效鋁水脈動(dòng)熱管，涉及一種傳熱元件，具體為由鋁材脈動(dòng)熱管及其內(nèi)部的水基工質(zhì)組成的鋁水脈動(dòng)熱管。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，電子元器件的集成度越來(lái)越高、功能越來(lái)越強(qiáng)，電子器件的熱流密度隨之急劇增加。因此，高效導(dǎo)熱和可靠散熱成為制約電子元器件性能和壽命的關(guān)鍵因素。脈動(dòng)熱管是一種高效傳熱元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、當(dāng)量傳熱系數(shù)大、體積小的優(yōu)點(diǎn)，可解決電子元器件高熱流密度的傳熱問(wèn)題。

目前生產(chǎn)、研究中的脈動(dòng)熱管大部分是銅材脈動(dòng)熱管，其由毛細(xì)銅管構(gòu)成。與鋁材脈動(dòng)熱管相比，銅材脈動(dòng)熱管存在造價(jià)高和比重大的缺點(diǎn)，這制約了脈動(dòng)熱管在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，鋁材脈動(dòng)熱管在制作和應(yīng)用中也存在相應(yīng)的問(wèn)題。首先，普通的鋁材脈動(dòng)熱管中的工質(zhì)多為高純度的丙酮、酒精等不含水的液體，因?yàn)殇X材在高溫條件下與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，不凝氣氫氣的存在導(dǎo)致脈動(dòng)熱管脈動(dòng)傳熱性能惡化，直至無(wú)法工作。其次，由于水優(yōu)良的熱導(dǎo)率和比熱，使以使以水以及水基流體為工質(zhì)的脈動(dòng)熱管在高熱流密度下具有極佳的傳熱效果，而以丙酮和酒精作為工質(zhì)的鋁制脈動(dòng)熱管在高熱流密度下則不具備理想的傳熱效果。因此，制備一種以使以水以及水基流體作為工質(zhì)并可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作的鋁材脈動(dòng)熱管勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是研究設(shè)計(jì)一種新型的高效鋁水脈動(dòng)熱管。利用化學(xué)鍍的方法在鋁材脈動(dòng)熱管內(nèi)表面生成一層金屬鍍層，解決了鋁材脈動(dòng)熱管以水為工質(zhì)時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題，并使鋁材脈動(dòng)熱管在高熱流密度下可以發(fā)揮高效傳熱的效果，同時(shí)，鋁材脈動(dòng)熱管重量輕的特點(diǎn)使其在航空、軍工等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型所述的高效鋁水脈動(dòng)熱管，其特征在于所述的高效鋁水脈動(dòng)熱 管包括三通充液口及毛細(xì)鋁管陣列；三通充液口與毛細(xì)鋁管陣列的內(nèi)壁經(jīng)化學(xué)鍍處理，鍍有金屬鍍層；經(jīng)化學(xué)鍍處理后的三通充液口的兩個(gè)通口與毛細(xì)鋁管陣列的兩個(gè)端口焊接相連。

本實(shí)用新型所述的三通充液口與毛細(xì)鋁管陣列的金屬鍍層為鍍鉻、鍍銅、鍍鎳、鍍鎳磷合金、鍍鎳銅合金以及鍍其他不與水反應(yīng)的鍍層；金屬鍍層隔絕水與鋁表面的接觸杜絕不凝氣的產(chǎn)生，使以水以及水基流體為工質(zhì)的鋁水脈動(dòng)熱管可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

本實(shí)用新型所述的化學(xué)鍍處理方法為：化學(xué)鍍液通過(guò)蠕動(dòng)泵泵入毛細(xì)鋁管陣列內(nèi)部，并保持循環(huán)流動(dòng)，三通充液口可直接放入鍍液中進(jìn)行處理?；瘜W(xué)鍍液及毛細(xì)鋁管陣列置于恒溫水浴中保持反應(yīng)溫度。

本實(shí)用新型所述的高效鋁水脈動(dòng)熱管內(nèi)充入水以及水基流體作為工質(zhì)；通過(guò)真空充液系統(tǒng)將工質(zhì)水充入到化學(xué)鍍處理的鋁材脈動(dòng)熱管內(nèi)部，完成鋁水脈動(dòng)熱管的制作。水以及水基流體作為鋁水脈動(dòng)熱管的工質(zhì)，可以提高脈動(dòng)熱管在高熱流密度時(shí)的傳熱性能。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，主要表現(xiàn)在：

1)本實(shí)用新型制備的鋁水脈動(dòng)熱管具有重量輕，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，有利于廣泛應(yīng)用。

2)本實(shí)用新型將鋁材脈動(dòng)熱管進(jìn)行內(nèi)表面化學(xué)鍍處理后可以將水以及水基流體作為工質(zhì)充入到脈動(dòng)熱管內(nèi)部，解決了水以及水基流體無(wú)法作為工質(zhì)充入到普通鋁材脈動(dòng)熱管中的問(wèn)題。

3)以水以及水基流體為工質(zhì)的鋁水脈動(dòng)熱管在高熱流密度下具有良好的傳熱能力，當(dāng)量傳熱系數(shù)高。

本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、加工簡(jiǎn)便、成本低、質(zhì)量輕、傳熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，其大批量投入市場(chǎng)必將產(chǎn)生積極的社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型共有5幅附圖,其中：

附圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實(shí)用新型化學(xué)鍍處理設(shè)備；

附圖3為未經(jīng)處理的鋁材脈動(dòng)熱管溫度曲線對(duì)比圖；

附圖4為經(jīng)鍍鉻處理的本實(shí)用新型溫度曲線對(duì)比圖；

附圖5為100W功率下兩種脈動(dòng)熱管熱阻隨時(shí)間變化曲線。

在圖中：1、三通充液口 2、毛細(xì)鋁管陣列 3、蠕動(dòng)泵 4、化學(xué)鍍液 5、恒溫水浴。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的具體實(shí)施例如附圖1所示，高效鋁水脈動(dòng)熱管包括三通充液口1以及將加熱段、絕熱段、冷凝段集成在一起的毛細(xì)鋁管陣列2；毛細(xì)鋁管陣列2選用外徑為4mm、內(nèi)徑為2mm的毛細(xì)鋁管彎至如圖1所示的形狀，作為待鍍毛細(xì)鋁管陣列。三通充液口1由外徑為6mm、內(nèi)徑為4mm的毛細(xì)鋁管和外徑為4mm、內(nèi)徑為2mm的毛細(xì)鋁管焊接而成，其中內(nèi)徑為2mm的一端作為充液口，內(nèi)徑為4mm的兩端連接毛細(xì)鋁管陣列2。

高效鋁水脈動(dòng)熱管內(nèi)充入水以及水基流體作為工質(zhì)；水以及水基流體作為鋁水脈動(dòng)熱管的工質(zhì)，可以提高脈動(dòng)熱管在高熱流密度時(shí)的傳熱性能。

本實(shí)施例的三通充液口1與毛細(xì)鋁管陣列2的內(nèi)壁經(jīng)化學(xué)鍍處理，鍍有金屬鍍層。

本實(shí)施例的三通充液口1與毛細(xì)鋁管陣列2的金屬鍍層為鍍鉻層；金屬鍍層隔絕水與鋁表面的接觸杜絕不凝氣氫氣的產(chǎn)生，使以水以及水基流體為工質(zhì)的鋁水脈動(dòng)熱管可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

本實(shí)例中使用的鍍鉻試劑為175g/L的CrO3、2g/L H3BO3和20g/L H2SiF6的水溶液。鍍鉻試劑以及毛細(xì)鋁管陣列通過(guò)恒溫水浴保持85-90℃，三通充液口放入盛放鍍鉻試劑的燒杯中。鍍鉻試劑通過(guò)蠕動(dòng)泵泵入待鍍脈動(dòng)熱管內(nèi)部，并一直保持循環(huán)流動(dòng)，如圖2所示，本實(shí)例中鍍鉻時(shí)間為30min。

鍍鉻工藝完成后，將內(nèi)表面鍍鉻的脈動(dòng)熱管和三通充液口通過(guò)焊接連接在一起并進(jìn)行充液。水作為工質(zhì)充入到上述脈動(dòng)熱管內(nèi)部，充液率為50％。此時(shí)，一種應(yīng)用于高熱流密度傳熱的鉻表面處理的鋁水脈動(dòng)熱管制備完成。

本實(shí)用新型通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)比了表面未進(jìn)行處理的以去離子水為工質(zhì)的普通鋁材脈動(dòng)熱管與本實(shí)用新型制備的鉻表面處理的鋁水脈動(dòng)熱管的傳熱性能以及穩(wěn)定性。

圖3中(a)、(b)、(c)、(d)分別為以去離子水為工質(zhì)的普通鋁材脈動(dòng)熱管在第一天、第三天、第五天、第七天時(shí)脈動(dòng)熱管運(yùn)行時(shí)溫度曲線，溫度采 集點(diǎn)為脈動(dòng)熱管加熱段、絕熱段和冷凝段。由圖可知，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，其脈動(dòng)傳熱效果逐漸變?nèi)酰诘谄咛鞎r(shí)失去脈動(dòng)傳熱效果。

圖4中(a)、(b)分別為本實(shí)用新型制備的鉻表面處理的鋁水脈動(dòng)熱管在第一天和第五周時(shí)脈動(dòng)熱管運(yùn)行時(shí)溫度曲線，溫度采集點(diǎn)為脈動(dòng)熱管加熱段、絕熱段和冷凝段。由圖可知，本實(shí)用新型制備的鋁水脈動(dòng)熱管在運(yùn)行到第五周時(shí)仍具備良好的脈動(dòng)傳熱效果，與第一天運(yùn)行時(shí)熱管的脈動(dòng)傳熱效果相比無(wú)太大差異。

圖5中(a)、(b)分別為以去離子水為工質(zhì)的普通鋁材脈動(dòng)熱管和本實(shí)用新型制備的鋁水脈動(dòng)熱管在100W功率運(yùn)行時(shí)熱阻變化曲線，由圖5可知，未進(jìn)行處理的以去離子水為工質(zhì)的普通鋁材脈動(dòng)熱管隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，熱管熱阻持續(xù)增大，而本實(shí)用新型制備的鉻表面處理的鋁水脈動(dòng)熱管在七周之內(nèi)其熱阻變化不大，仍具備良好的脈動(dòng)傳熱能力。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型公開(kāi)的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其本實(shí)用新型的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。