一种相变热管

摘要

一种相变热管，包括金属壳体，金属壳体上设有相互隔离的热管腔体和相变材料腔体，其中，热管腔体内部为圆形，在圆形内壁上设有毛细结构，毛细结构的空间内充有液态工质，热管腔体的其它空间内充有气态工质；相变材料腔体内部充有相变材料，金属壳体的一端在充入热管工质及相变材料前封闭，另一端在充入热管工质及相变材料后封闭。集成化的相变热管，既可以实现热量的高效率传输，同时又具备较大的热容，有效抑制温度波动，并能在短时间内吸收较多的热量，产生明显的蓄热效果。

权利要求

1.一种相变热管，其特征在于包括金属壳体，金属壳体上设有相互隔离的热管腔体和相变材料腔体，其中，热管腔体内部为圆形，在圆形内壁上设有毛细结构，毛细结构的空间内充有液态工质，热管腔体的其它空间内充有气态工质；相变材料腔体内部充有相变材料，金属壳体的一端在充入热管工质及相变材料前封闭，另一端在充入热管工质及相变材料后封闭；所述金属壳体采用热挤压的方式一体成型，挤压温度为500℃，所述热管腔体和相变材料腔体的数量均为两个，所述毛细结构为Ω形槽。

说明书

一种相变热管

技术领域

[0001] 本发明属于热控制技术领域，特别涉及一种相变装置与热管集成为一体的热管，可用于卫星等航天器中。

背景技术

[0002] 伴随着航天事业的发展，热管以其重量轻、高效的传热效率在航天器的热控制中得到了广泛应用。但随着航天器技术的发展，目前部分卫星型号的热控系统，除了要求热控产品具有类似热管的较强的传热能力，还同时要求具备较大的热容，以有效克服由于航天器内仪器设备功耗变化或外热流的变化而导致的被控对象的温度波动，以及满足被控对象产生的废热的传输需要。常规热管只能实现热量的高效率传递，由于热容小，不能抑制航天器内仪器设备功耗变化或外热流变化导致的温度波动，甚至高温工况下外热流的反向传递，从而导致航天器上仪器设备的温度控制精度不能满足要求。

[0003] 相变材料在相变时表现出的大热容量特点，常常被用作蓄热材料。但相变材料自身导热性能较差，不能在短时间内吸收较多的热量，产生明显的蓄热效果，因此限制了相变材料在航天上的应用。

[0004] 国内外还没有将热管与相变装置集成为一体的技术或产品的报道。

发明内容

[0005] 本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种将热管与相变装置集成化的相变热管，既可以实现热量的高效率传输，同时又具备较大的热容，有效抑制温度波动，并能在短时间内吸收较多的热量，产生明显的蓄热效果。而且集成化的相变热管结构简单，便于在航天器的应用，满足使用需求。

[0006] 本发明所采用的原理：充有气液两相工质的热管部分实现热量的高效率传递；充有相变材料的相变装置部分，在相变材料的相变点附近通过固-液相变吸收或释放潜热。由于热管部分与相变装置部分为一体结构，热管与相变装置之间换热充分，相变装置作为附加在热管本体上的大热容，因此，既能通过热管部分实现热量的高效率传递，又能通过相变装置部分实现对温度波动的抑制。

[0007] 本发明所采用的技术解决方案：一种相变热管，其特征在于包括金属壳体，金属壳体上设有相互隔离的热管腔体和相变材料腔体，其中，热管腔体内部为圆形，在圆形内壁上设有毛细结构，毛细结构的空间内充有液态工质，热管腔体的其它空间内充有气态工质；相变材料腔体内部充有相变材料，金属壳体的一端在充入热管工质及相变材料前封闭，另一端在充入热管工质及相变材料后封闭。

[0008] 本发明与现有技术相比的有益效果：

[0009] (1)与常规热管相比，本发明的相变热管既可以实现热量的高效率传输，同时又具备较大的热容，大幅度提高了对温度波动的抑制能力。

[0010] (2)由于本发明的集成化结构，既可替代传统的分体热管加分体相变装置的应用模式，又大大减小了热管与相变装置之间的热阻，热管与相变装置之间的换热效率高，产品外形结构简单，安装接口少，因而在航天器上的应用更加灵活，满足航天器上的使用需求。

附图说明

[0011] 图1为本发明相变热管的结构示意图；

[0012] 图2为本发明相变热管的截面示意图一；

[0013] 图3为本发明相变热管的截面示意图二；

[0014] 图4为本发明相变热管的截面示意图三。

[0015] 其中，1、金属壳体，2、热管腔体，3、液态工质，4、气态工质，5、相变材料腔体，6、相变材料。

具体实施方式

[0016] 如图1所示，为本发明相变热管的一种结构示意图，下面通过实施例进一步阐述本发明相变热管的结构。

[0017] 实施例1

[0018] 如图2所示的相变热管结构，金属壳体1材料为纯铝或锻铝，采用热挤压的方式一体成型，挤压温度为500℃。采用热挤压的方式加工。金属壳体1上设有相互隔离的一个热管腔体2和两个相变材料腔体5。其中热管腔体2内部为圆形，在圆形腔体的内壁上设有梯形毛细槽道；相变材料腔体5分布在热管腔体2的两边，形状为梯形，内壁设有增强相变材料导热性能的肋片。热管腔体2和相变材料腔体5的一端用焊接等方式封闭，然后在热管腔体2的梯形毛细槽内充有液态工质3，液态工质3为高纯氨，其它空间充有气态工质4，气态工质4为气态高纯氨；相变材料腔体5的内部充有相变材料6，相变材料6为正十二烷。最后将热管腔体2和相变材料腔体5的另一端用焊接等方式封闭。

[0019] 该相变热管的热管部分可以在-70℃～+80℃范围内高效率的传递热量；相变材料部分可以在-9.5℃附近产生固-液之间的相变，具有大的热容量。

[0020] 实施例2

[0021] 如图3所示的相变热管结构，金属壳体1材料为纯铝或锻铝，采用热挤压的方式一体成型，挤压温度为500℃。金属壳体1上设有相互隔离的一个热管腔体2和四个相变材料腔体5。其中热管腔体2内部为圆形，在圆形腔体的内壁上设有Ω形毛细槽道；相变材料腔体5分布在热管腔体两边，形状为矩形或带有凹槽的矩形，热管腔体2和相变材料腔体5的一端用焊接等方式封闭，然后在热管腔体2的Ω形毛细槽道内充有液态高纯丙烯，其它空间充有气态高纯丙烯；相变材料腔体内部充有正十三烷。最后将热管腔体2和相变材料腔体5的另一端用焊接等方式封闭。

[0022] 该相变热管的热管部分可以在-110℃～+50℃范围内高效率的传递热量；相变材料部分可以在-5.5℃附近产生固-液之间的相变，具有大的热容量。

[0023] 实施例3

[0024] 如图4所示的相变热管结构，金属壳体1材料为纯铝或锻铝，采用热挤压的方式一体成型，挤压温度为500℃。金属壳体1上设有相互隔离的两个热管腔体2和两个相变材料腔体5。其中热管腔体2内部为圆形，在圆形腔体的内壁上设有Ω形毛细槽道；相变材料腔体5分布在热管腔体2的两边，形状为梯形。热管腔体2和相变材料腔体5的一端用焊接等方式封闭，然后在热管腔体2的Ω形毛细槽道内充有液态高纯氨，其它空间充有气态高纯氨；相变材料腔体5内部充有正十四烷。最后将热管腔体2和相变材料腔体5的另一端用焊接等方式封闭。

[0025] 该相变热管的热管部分可以在-70℃～+80℃范围内高效率的传递热量；相变材料部分可以在5.5℃附近产生固-液之间的相变，具有大的热容量。

[0026] 另外，金属壳体1还可以采用冷拔、机械加工等方式加工，金属壳体1的具体外形可以根据使用需要设计成长方形、正方形、圆形等多种形状；金属壳体采用金属材料保证了相变热管与发热元件之间、热管腔体2与相变材料腔体5之间良好的热耦合及金属壳体1的强度。相变材料6也可以选用烃类等其他所有可用的相变材料，工质的材料还可用水、氮、二氧化碳等多种材料。

[0027] 目前，该相变热管产品已经在航天器某型号中的试应用取得了成功，并取得了明显有益效果。本说明书未尽事宜属于本领域公知技术。