抽真空技术总结

热管抽真空充液方法总结

（一）沸腾排气法

（1）沸腾排气法的工艺过程

加热热管内部工作液体，使之蒸发充满热管内部，大量蒸汽迫使不凝性气体排出热管，从而获得一定的真空度的一种制造方法。

应用沸腾排气制备重力式热管的的详细工艺路线如所图2-3所示：

沸腾排气法主要通过控制加热温度、排气时间和排气孔径来控制真空度和充液率。由于工质在加热过程中通常接近或达到沸点，蒸发速度很快。假设沸腾排气过程中，热管内部水蒸汽达到饱和蒸汽压，则可以下式表示单位面积上工质的蒸发速率：

目前推广的排气方法是（2008年文献）：排气台上有5个排气孔，准备5个相应的烧杯，且烧杯上有计量刻度，还有溢流口、进气口、放气口等,烧杯的进

气口与热管的排气口用软管连接。当热管在排气台里温度升高时，可观察到烧杯里有气泡冒出，说明气从管里排出，最后气泡慢慢变小，直到气泡消失，可观察到烧杯里液位上升，这证明管内冒出了大量的气体，到烧杯里的气体遇到冷水后变成液体，液位升高到我们预定的位置（工艺规定，液位升高到预定位置，管内工质正好是设定范围）然后将热管口封死，再把烧杯的溢流口打开，排出的工质从溢流口流出，烧杯的容积刻度又回到原样，如此反复循环，最后将此种方法的热管剖开，把工质倒出后放在天平上，每次所得到的数据相当接近，而且较为稳定。

（2）关于沸腾排气法的研究

方彬[40]认为可以旋压热管两端后，利用其产生的热量加热制造微热管，以减少能量的损耗，降低制造成本。工艺过程如下：旋压热管的两端，其中一段旋压至完全密封，另一端旋压剩下一小孔；立刻通过该孔充填一定量的工作液体，利用旋压所产生的热量加热工作液体，使其汽化、排空获得一定真空度。该方法操作性、适用性较差，比较适合应用于制造1m左右的重力式热管，超过此长度需要附加辅助热源。由于旋压产生的热量无法掌握，因此比较适合应用于制造充填大量纯水作为换热介质的热管。

朱德书、周宝法[41]通过控制工作液体充填量和加热排气时间来控制工作液体的充填精度。（已下载）

徐慧群[42]设计了一种非垂直放置的除气方法和装置。该方法和装置是在热管内部充填工作液体后，将热管以水平或倾斜放置的方式进行加热，以达到除气目的。

蔡德军[43]提出了一种通过对排出气体进行冷水水浴，根据所产生的气泡判断，从而精确控制工作液体充填量的沸腾排气法。通过冷水水浴时排出的气体中含有的蒸汽遇冷重新凝结成液体，因此当排气管管口处的液面高于烧杯中的液面而且冷水中气泡显著减小甚至消失时，沸腾排气法已经完成。

（3）原理及其实验装置

传统沸腾排气法[43]的原理如图2 2所示，加热器加热微热管内部的工作液

体，使工作液体沸腾变成蒸汽，驱动管内不凝性气体经由气管排到大气中。通过控制工作液体初始灌注量和排气时间，可控制封口后微热管内部工作液体的实际充填率。

烧杯中的液体可以在沸腾排气过程中起到一定液封作用，并通过对排出气体进行冷水水浴，使其中的蒸汽液化为液体。因此可观察排出气体产生的气泡数量，来判断沸腾排气法的完成程度，最后通过封口模具对微热管管口进行封口。

（二）抽真空法（抽真空充液法和灌注抽真空法）

抽真空法有抽真空后充填工作液体法（即抽真空充液法）和充填工作液体后进行抽真空法（即灌注抽真空法）。抽真空充液法通过高真空机组将微热管内部抽至10−3Pa以上[44]，再精确填入工作液体，然后将热管腔体密封牢固。

1.抽真空充液法

（1）原理及实验装置

热管抽真空充液法原理[47]如图2-6所示，首先打开真空阀，并保持针阀处于关闭状态。高真空设备对整个系统进行抽真空，达到所需真空度后打开针阀并关闭真空阀，灌注所需要的工作液体。灌注工序结束后封口装置将微热管冷焊封死。

此方法在除气工艺后灌入所需工作液体，因此工作液体的质量基本没有损失，只需要减去残留于管道中的部分，其体积与充液除气管道的容积相等，这样就可以获得实际注入微热管内部的工作液体。理论充入平板热管内部的工作液体为：

g=g0−g1

其中g为理论充入平板热管内部的工作液体量；g0为充液设备设定充入工作液体量；g1为管道充填量，以具体设备管道容积为准。因此抽真空充液法可以通过微量泵等精密灌注设备进行灌注，精度可以达到0.001mg。

2.灌注抽真空法

（1）原理及实验装置

传统灌注抽真空法，需要先在微热管内灌注一定量的工作液体，然后进行抽真空除气，一般称为一次除气。一次除气所获得的真空度较低，在100~10−1Pa 左右。由于液态工作液体会随着真空度的提高而发生相变，产生大量的水蒸汽，因此不能完全去除微热管内部的不凝性气体。为了避免热管蒸发端和冷凝端之间的温差过大，需要进一步去除不凝性气体，称为二次除气方法[47]，其装置原理如图2-10所示。

进行灌注抽真空法的时候，先通过真空泵组进行初步抽真空除气，去除管内的不凝性气体，并通过模具把管口冷焊密封，形成封闭的腔体。然后加热微热管底部的蒸发端并维持一定温度，管内工作液体受热与上腔体形成一定温差，开始进行气液相变循环，工作液体循环过程中同时携带并迫使管内不凝性气体向集气段聚集。维持循环过程直到管内剩余的不凝性气体基本收集在集气段内，一并被模具截断与热管主体分离。此时，热管内部获得很高的真空度。