一種外部設置翅片的熱管的制作方法
【專利說明】一種外部設置翅片的熱管
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于熱管領域，尤其涉及一種外部設置翅片的熱管。
【背景技術】
[0003]熱管技術是1963年美國洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國家實驗室的喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與相變介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力。
[0004]熱管技術以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器制造行業(yè)，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設計思路，擺脫了單純依靠高風量電機來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術使得散熱器獲得滿意的換熱效果，開辟了散熱行業(yè)新天地。目前熱管廣泛的應用于各種換熱設備。
[0005]—般情況下，熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，蒸發(fā)段的流體吸熱蒸發(fā)，到冷凝端進行冷凝，將熱量傳遞給外部的流體，無論是蒸發(fā)端還是冷凝端，在換熱過程中會存在氣液兩相流的情況，而且隨著熱管的老化，熱管中會產(chǎn)生一些不凝氣體，從而導致熱管換熱系數(shù)的降低。
[0006]此外，熱管蒸發(fā)端和冷凝端在換熱過程中，蒸發(fā)端和冷凝端的各個位置換熱量不同，從而導致局部換熱不均勻。
[0007]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種新的熱管，從而解決熱管換熱的情況下的換熱系數(shù)低及其換熱不均勻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種新的熱管，從而解決前面出現(xiàn)的技術問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種熱管，包括扁平管，所述扁平管包括互相平行的管壁，所述相鄰的管壁之間形成流體通道，在管壁的外部設置外部翅片，其特征在于，沿著扁平管橫截面的中間向兩側，所述翅片的高度不斷減少。
[0010]作為優(yōu)選，從中間向兩側，所述外部翅片的高度減少的幅度不斷的增加。
[0011]作為優(yōu)選，熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，外部翅片設置在所述蒸發(fā)端和/或冷凝端。
[0012]作為優(yōu)選，所述外部翅片為直板狀，外部翅片的延伸方向沿著流體的流動方向。
[0013]作為優(yōu)選，沿著流體的流動方向，外部翅片高度不斷的增加。
[0014]作為優(yōu)選，沿著流體的流動方向，外部翅片高度增加的幅度越來越大。
[0015]作為優(yōu)選，熱管包括設置在扁平管中的翅片，所述翅片設置在管壁之間，所述翅片包括傾斜于管壁的傾斜部分，在傾斜部分上通過沖壓方式加工突起，從而使傾斜部分兩側的流體通過傾斜部分上沖壓方式形成的孔連通；所述突起從傾斜部分沿著流體流動方向向外延伸。
[0016]作為優(yōu)選，所述翅片包括水平部分，所述水平部分與管壁平行并且與管壁貼在一起，所述傾斜部分與水平部分連接；所述突起為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設置在傾斜部分上，相鄰的管壁的距離為H，等腰三角形底邊的長度為h，相鄰的傾斜部分的距離為W，等腰三角形的頂角為b，所述突起的延伸方向與流體的流動方向的夾角為a，傾斜部分與管壁之間的銳角的夾角為C，滿足如下公式:
c6*h/H=cl*Ln(L*sin(a)/ (w*sin(c))+c2,sin (b/2)=c3+c4*sin(a)_c5*(sin(a))2,
其中Ln是對數(shù)函數(shù)，cl、c2、c3、c4、c5是系數(shù)，
0.24<cl<0.25, 0.68〈c2〈0.70，0.87〈c3〈0.88，0.68< c4〈0.70，1.14 <c5<l.15,
5.0〈c6〈6.5 ；
19。 <a〈71。 ，55。 <b〈165。 ，90。 <c〈70。；
10mm<w<15mm, 6mm<H<14mm ；
0.19〈L*sin(a)/w<0.41，0.29〈c6*h/H〈0.47 ；
H是以相鄰管壁相對的面之間的距離，W是以相鄰的傾斜部分相對的面在沿著管壁方向上的距離，L為等腰三角形的頂點到底邊中點的距離。
[0017]作為優(yōu)選，cl=0.245，c2=0.694， c3=0.873，c4=0.691，c5=l.1454，c6=6.13。
[0018]作為優(yōu)選，所述突起的延伸方向與流體的流動方向的夾角為a，同一個傾斜部分設置多個突起，沿著流體的流動方向，所述的夾角a越來越小。
[0019]作為優(yōu)選，同一個傾斜部分設置多個突起，多個突起交錯從傾斜部分兩側向外延伸。
[0020]作為優(yōu)選，所述突起延伸的長度為L，同一個傾斜部分設置多個突起，沿著流體的流動方向，所述的長度L越來越大。
[0021]作為優(yōu)選，所述突起為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設置在傾斜部分上，作為優(yōu)選，底邊與傾斜部分的傾斜角度相同，所述等腰三角形的頂角為b，同一個傾斜部分設置多個突起，沿著流體的流動方向，所述的頂角b越來越大。
[0022]作為優(yōu)選，所述突起為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設置在傾斜部分上，作為優(yōu)選，底邊與傾斜部分的傾斜角度相同，所述等腰三角形的底邊為SI，同一個傾斜部分設置多個突起，沿著流體的流動方向，所述的SI越來越小。
[0023]與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的板式換熱器及其換熱管壁具有如下的優(yōu)點:
I)本發(fā)明通過外部翅片規(guī)律性的變化，使得整體上熱管散熱均勻，避免熱管局部溫度過熱，造成散熱效果過差，延長熱管壽命。
[0024]2)本發(fā)明通過在熱管中設置沖壓的突起的板翅散熱片，解決了含有不凝氣體或兩相流的換熱效率低的問題，大大的節(jié)約了能源，克服了熱管換熱系統(tǒng)效率低的問題。
[0025]3)沖壓“突起”形成的小孔，借助“突起”下游壓力場的影響，可實現(xiàn)翅片兩側介質的壓力及質量交換，對粘性底層和液膜的穩(wěn)定性造成破壞，強化換熱；
4)通過大量的實驗，確定了最佳的熱管的結構尺寸； 5)通過設計相鄰的管壁的距離為H，等腰三角形底邊的長度為h，相鄰的傾斜部分的距離為w，等腰三角形的頂角為b，所述突起的延伸方向與流體的流動方向的夾角為a等參數(shù)沿著流體流動方向的變化，提高了換熱效率或者降低流體壓力。
[0026]
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明熱管的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明熱管蒸發(fā)端或冷凝端橫截面結構示意圖；
圖3是本發(fā)明外部設置翅片熱管蒸發(fā)端或冷凝端橫截面的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明一個熱管內(nèi)翅片橫切面的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明外部設置翅片熱管蒸發(fā)端或冷凝端橫截面的改進結構示意圖；
圖6是本發(fā)明設置突起結構傾斜部分平面的示意圖；
圖7是本發(fā)明設置突起結構傾斜部分平面的另一個示意圖；
圖8是本發(fā)明的三角形突起結構示意圖；
圖9是本發(fā)明三角形突起流道中的切面結構示意圖；
圖10本發(fā)明突起向傾斜部分兩側延伸的結構示意圖。
[0028]附圖標記如下:
I熱管，2流體通道，3管壁，4傾斜部分，5水平部分，6突起，7翅片，8蒸發(fā)段，9絕熱段，10冷凝段，11外部翅片。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0030]本文中，如果沒有特殊說明，涉及公式的，“/”表示除法，“ X ”、表示乘法。
[0031]如圖1所示，一種熱管1，包括蒸發(fā)端8、冷凝端10，優(yōu)選還包括絕熱端9，蒸發(fā)端8吸熱，熱管中密封的流體蒸發(fā)，然后流體進入冷凝端10，經(jīng)熱量通過冷凝端傳遞給外部，然后換熱后的流體成為液體，再流到蒸發(fā)端8。
[0032]如圖2所示，所述熱管I包括扁平管，所述扁平管包括互相平行的管壁3，所述相鄰的管壁3之間形成流體通道2。在扁平管I內(nèi)部設置翅片7，優(yōu)選在熱管I的蒸發(fā)端8和/或冷凝端10中設置翅片7。所述翅片7包括與管壁3傾斜的傾斜部分4，所述傾斜部分互相平行。在傾斜部分4上通過沖壓方式加工突起6，從而使傾斜部分4兩側的流體通過傾斜部分4上通過沖壓方式形成的孔連通；所述突起6從傾斜部分4向外延伸。
[0033]所述扁平管可以是一體化制造的，也可以是分體制造。
[0034]因為傾斜部分4互相平行，因此相鄰的傾斜部分4與上下管壁之間構成了平行四邊形通道。
[0035]通過設置突起6，具有如下的優(yōu)點:
1)一方面可以破壞層流底層，沒有損失換熱面積，而且“尖”和“孔”可以分別在不同高度上擾動流體，強化換熱；
2)沖壓突起形成的小孔，借助突起下游壓力場的影響，可實現(xiàn)翅片兩側介質的壓力及質量交換，對粘性底層和液膜的穩(wěn)定性造成破壞，強化換熱。
[0036]3)針對含有不凝氣體的流體或者兩相流體，能夠借助“突起”實現(xiàn)擴大氣液界面以及氣相邊界層與冷卻壁面的接觸面積并增強擾動。
[0037]在蒸發(fā)端8和/或冷凝端內(nèi)采取上述措施，能夠極大的提高了流體的換熱效率。與正常的流體換熱相比，能夠提高15 - 25%的換熱效率。
[0038]作為優(yōu)選，所述的突起6與流體的流動方向所形成的夾角為銳角，需要說明的是，此處以及后面所提及的流體的流動方向是指流體從蒸發(fā)端向冷凝端的流動方向。
[0039]作為優(yōu)選，如圖4所示，所述的翅片7為傾斜型翅片，所述翅片7包括水平部分5和傾斜部分4，所述水平部分5與管壁3平行并且與管壁3貼在一起，所述傾斜部分4與水平部分5連接。
[0040]圖6中流體的流動方向是從左往右。但此處的左右只是說明流體沿著突起的流動方向，并不表示實際一定左右流動。
[0041 ] 如圖9所示，所述突起6的延伸方向與流體的流動方向的夾角為a，如圖6所示，沿著流體的流動方向，同一個傾斜部分4設置多個突起6，沿著流體的流動方向，所述的夾角a越來越大。
[0042]通過實驗發(fā)現(xiàn)，通過夾角a的逐漸變大，與夾角a完全相同相比，可以實現(xiàn)更高的換熱效率，能夠大約提高10%左右的換熱效率。
[0043]作為優(yōu)選，所述突起6延伸的長度為L，沿著流體的流動方向，同一個傾斜部分4設置多個突起6，沿著流體的流動方向，所述的長度L越來越大。通過實驗發(fā)現(xiàn)，通過長度L的逐漸變大，與長度L完全相同相比，可以實現(xiàn)更高的換熱效率，能夠大約提高9%左右的換熱效率。
[0044]作為優(yōu)選，沿著流體的流動方向，長度L變大的幅度越來越小。通過實驗發(fā)現(xiàn)，長度L的變大的幅度越來越小，可以保證換熱效率的情況下，進一步降低流動阻力，能夠大約降低5%左右的流動阻力。
[0045]作為優(yōu)選，所述突起6為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設置在傾斜部分4上，作為優(yōu)選，底邊與傾斜部分的傾斜角度相同