一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，属于压力测量领域、平板热管领域，本发明专利技术包括蒸汽发生器、减压阀、集汽罐、多级流量控制阀、流量计、压降测试台、压力计、电加热膜、三通阀、真空泵、尾汽收集罐，通过减压阀调控供给蒸汽压力，得到符合热管工况的水蒸汽，并通过集汽罐向实验装置内通入均匀的蒸汽。通过多级流量控制阀调控内部蒸汽流量，以仿真热管运行工况下的流量。考虑到蒸汽压降不大，现有压力计难以准确测量其压降，通过延长压降测试台长度，以得到单位长度吸液芯下的蒸汽压降。本发明专利技术涉及压力测量及平板热管技术领域。通过测量不同工况下超薄平板热管蒸汽腔的压降，为热管内蒸汽流阻的数值模拟提供理论基础。理论基础。理论基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统


[0001]本专利技术属于压力测量、平板热管
，尤其涉及一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着移动互联网领域的飞速发展，人们对智能手机和平板电脑等移动智能设备的需求量急剧增加，在性能及便携性上对移动设备提出了新的要求。电子产品集成度越来越高，均热板内工质流动阻力随着 VC 板厚度的减小而增大，传热性能与最大传热极限也急剧下降。在不同热负荷下，因蒸汽腔厚度变化，VC 板工质在蒸汽腔和吸液芯中的流动传热特性也随着变化，由此对蒸汽腔内蒸汽流动流阻进行研究和分析成为电子设备热设计领域亟待解决的问题。
[0003]热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降是很小的，温降亦很小，利用现有压力计难以测量内部的微小压差。对低功率发热部件的超薄平板热管内，流体质量流量非常小，可能在10
‑5量级甚至更小，模拟此范围流量或对其测量靠现有装置都比较困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，能够准确测量超薄平板热管运行工况下的蒸汽流阻，以实现对超薄平板热管蒸汽流阻关系式的核验和修正，优化超薄平板热管设计方法，可较为精确地测量出超薄平板热管蒸汽腔内的压差，为数值模拟提供理论基础。
[0005]为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，包括：蒸汽发生器1、减压阀2、集汽罐3、多级流量控制阀4、流量计5、压力计6、压降测试台7、三通阀8、尾汽收集罐9、电加热膜10、真空泵11；蒸汽发生器1、减压阀2、集气罐3、多级流量控制阀4、流量计5、压降测试台7、三通阀8依次首尾相连，压降测试台7上靠近流量计5和三通阀8的一侧分别设置压力计6，压降测试台7底部设置电加热膜10，三通阀8分别连接尾气收集罐9和真空泵11。
[0006]以上所述结构中，全系统采用螺纹式连接，使用碳钢无缝管作为连接管道，在管道螺纹连接处缠绕数圈生料带，保证试验系统的气密性。在无缝管外壁覆盖30mm保温棉，防止在蒸汽流动过程中与外界换热发生冷凝；蒸汽发生器1产生的蒸汽压力不高于0.7MPa，温度不高于170℃，出气口使用D15外螺纹；减压阀2能将阀后蒸汽压力调节至低于80℃下饱和蒸气压，即58kPa，减压阀2采用法兰式连接；集气罐3为碳钢集汽罐，其外壁覆盖保温棉，防止蒸汽在集汽罐中冷凝；多级流量控制阀4包括一级粗调阀和二级精调阀；集气罐3中的饱和蒸汽先通过粗
调球阀，再通过二级精调阀，阀门之间通过四分螺纹管相连接，视实验工况增减二级精调阀数量，精调阀与流量计之间通过宝塔头、气动管和快插接头的组合方式连接，实验前要先检查管道连接部分装置的气密性。
[0007]减压阀2与集气罐3之间设置止回阀，待蒸汽量足够时可关阀防止蒸汽回流；压降测试系统包括压降测试台7、前后端压力计6和电加热膜10，其中压降测试台7又分为顶盖板、吸液芯测试段、基板三部分组成，在压降测试台7的基板处开垫片槽，如图3所示，中间测试段开宽40mm高5mm的吸液芯板放置槽，通过在槽中放置厚度0.1mm~1mm的金属垫片调节蒸汽腔空间，可测试在不同的蒸汽腔高度下的蒸汽流阻，根据流阻累积效应延长吸液芯段长度，吸液芯板长度为1m，底部焊接紧固螺栓；顶盖板上方布置压力计连接螺纹，其中螺纹孔均采用国标螺纹尺寸；真空泵11上安装负压表，用于测量管道内压强来判别管道内真空度，以判断抽成的真空环境是否满足实验要求。
[0008]有益效果：本专利技术提供了一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，与现有技术相比具有以下优势：1.采用集汽罐收集蒸汽发生器产生的水蒸气，不直接通入测量系统，以提供均匀、满足实验工况的蒸汽；2.热管运行工况下流量很小，质量流量在10
‑6kg/s量级，一次调节难以满足流量要求，本专利技术采用多级流量调节系统，通过一次粗调和二次甚至三次细调达到流量要求；3.全系统采用螺纹式连接，使用碳钢无缝管作为蒸汽通道，在管道螺纹连接处缠绕数圈生料带，保证试验系统的气密性，在无缝管外壁覆盖30mm保温棉，防止在蒸汽流动过程中与外界换热发生冷凝；4.根据蒸汽流阻数值仿真结果优化设计了压降测试台，由于蒸汽压降小，难以测量，为方便测量，根据流阻累积效应延长吸液芯段长度，单位长度下压降容易满足压力计测量精度和范围，吸液芯板长度为1m，底部焊接紧固螺栓；5.在减压阀与集气罐间设置一止回阀，待蒸汽量足够时可关阀防止蒸汽回流；6.实验需要满足的真空条件由真空泵实现，实验前用真空泵将系统内空气抽净，利用负压表测量管道内压强来判别管道内真空度，以判断抽成的真空环境是否满足实验要求；7.在流阻测试台的基板处开垫片槽，如附图3所示，中间测试段开宽40mm高度为5mm的吸液芯板放置槽，通过在槽中放置厚度0.1mm~1mm的金属垫片调节蒸汽腔空间，可测试在不同的蒸汽腔高度下的蒸汽流阻；本专利技术能够准确测量超薄平板热管运行工况下的蒸汽流阻，较为精确地测量出超薄平板热管蒸汽腔内的压差，以实现对超薄平板热管蒸汽流阻关系式的核验和修正，优化超薄平板热管设计方法，为数值模拟提供理论基础，具有重要的现实意义和技术发展。
附图说明
[0009]图1为本专利技术实施例中测量系统示意图；图2为本专利技术实施例中压降测试台示意图；图3为本专利技术实施例中压降测试台优化数值仿真流速分布图；
图中，1
‑
蒸汽发生器、2
‑
减压阀、3
‑
集汽罐、4
‑
多级流量控制阀、5
‑
流量计、6
‑
压力计、7
‑
压降测试台、8
‑
三通阀、9
‑
尾汽收集罐、10
‑
电加热膜、11
‑
真空泵。
具体实施方式
[0010]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明：如图1
‑
3所示，一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，包括：蒸汽发生器1、减压阀 2、集汽罐 3、多级流量控制阀 4、流量计 5、压力计6、压降测试台7、三通阀8、尾汽收集罐9、电加热膜10、真空泵11；蒸汽发生器1、减压阀2、集气罐3、多级流量控制阀4、流量计5、压降测试台7、三通阀8依次首尾相连，压降测试台7上靠近流量计5和三通阀8的一侧分别设置压力计6，压降测试台7底部设置电加热膜10，三通阀8分别连接尾气收集罐9和真空泵11；全系统采用螺纹式连接，使用碳钢无缝管作为连接管道，在管道螺纹连接处缠绕数圈生料带，保证试验系统的气密性。在无缝管外壁覆盖30mm保温棉，防止在蒸汽流动过程中与外界换热发生冷凝；蒸汽发生器1产生的蒸汽压力不高于0.7MPa，温度不高于170℃，出气口使用D15外螺纹；减压阀2能将阀后蒸汽压力调节至低于80℃下饱和蒸气压，即58kPa，减压阀2采用法兰式连接；集气罐3为碳钢集汽罐，其外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，其特征在于，包括：蒸汽发生器(1) 、减压阀 (2) 、集汽罐 (3) 、多级流量控制阀 (4) 、流量计 (5)、压力计(6)、压降测试台(7)、三通阀(8)、尾汽收集罐(9)、电加热膜(10)、真空泵(11)；蒸汽发生器(1)、减压阀(2)、集气罐(3)、多级流量控制阀(4)、流量计(5)、压降测试台(7)、三通阀(8)依次首尾相连，压降测试台(7)上靠近流量计(5)和三通阀(8)的一侧分别设置压力计(6)，压降测试台(7)底部设置电加热膜(10)，三通阀(8)分别连接尾气收集罐(9)和真空泵(11)。2.根据权利要求1所述的基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，其特征在于，所述系统采用螺纹式连接，使用碳钢无缝管作为连接管道，在管道螺纹连接处缠绕数圈生料带，在无缝管外壁覆盖30mm保温棉。3.根据权利要求1所述的基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，其特征在于，蒸汽发生器(1)产生的蒸汽压力不高于0.7MPa，温度不高于170℃。4.根据权利要求1所述的基于超薄平板热管蒸汽腔的蒸汽流阻测量系统，其特征在于，减压阀(2)将阀后蒸汽压力调节至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思源，史波，方亚楠，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：