吸液芯是两相传热装置热管的核心组成,它通过气液相界面提供毛细力来驱动热管内工质循环工作。热管的启动和热传递性能主要取决于吸液芯毛细流动相变行为。毛细压力和渗透率是吸液芯的关键参数,直接决定相变性能和毛细传热极限。概况起来,超薄热管的吸液芯构造主要有烧结吸液芯微、微槽吸液芯和复合吸液芯。 1 烧结吸液芯 烧结吸液芯结构因其毛细力大、抗重力能力强和成本低而被广泛应用于超高压输电系统。烧结吸液芯主要有烧结粉末芯、烧结网芯和烧结纤维芯等形式。 (a)烧结粉末芯 (b)烧结网芯 (c)烧结纤维芯 图1烧结吸液芯主要形式 在传统热管中最广泛使用的烧结粉末吸液芯,由于较厚的粉末层和由找平引起的裂纹,几乎已经被用于制造超高温聚合物的烧结网/纤维吸液芯所取代。因此,我们可以使用烧结网状/纤维作为吸液芯,获得更薄、更柔软的扁平热管。 2 微槽吸液芯 由于微槽吸液芯具有渗透性高、质量轻和热阻低等独特优势,微槽毛细结构是超薄热管的优越候选。目前,高速旋转成形、犁削-挤压、放电加工、等离子蚀刻和激光微加工等工艺技术已应用于微槽制造。 微槽超薄热管外壳通常使用非金属材料(例如硅和聚合物),并且微槽吸液芯结构大多使用等离子体蚀刻和激光微加工来制造,如图2。虽然微加工工艺可获得更薄的具有更高传热性能的超薄热管,但其成本高、质量不稳定、工艺复杂耗时,限制了其应用范围。 (a) 超薄平板 (b)等离子体蚀刻凹槽 图2微槽吸液芯结构超薄平板 3 复合吸液芯结构 具有良好热性能的超薄热管吸液芯需具有大毛细力和高渗透率品性。然而,烧结吸液芯虽然高毛细泵压,但液体渗透率低,而槽道吸液芯的性能恰相反。因此,目前已经开发了由两种或多种类型单芯结构组成的复合吸液芯结构,以平衡高毛细能力和高渗透率之间的矛盾。目前,超薄热管中使用较多的复合吸液芯结构主要有烧结网-凹槽复合芯 和烧结粉末-凹槽复合芯,如图3所示。 (a)烧结网-凹槽复合芯 (b)烧结粉末-凹槽复合芯 图3 复合吸液芯的主要形式 |