一種八棱柱形散熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種八棱柱形散熱器，所述散熱器包括位于中心位置的長(zhǎng)方體以及位于長(zhǎng)方體外圍的翅片組，所述長(zhǎng)方體的橫截面是正方形，所述翅片組包括從四個(gè)正方形的對(duì)角向外延伸的主翅片和從主翅片向外延伸的第一副翅片，所述翅片組還包括從正方形的四邊向外延伸的第二副翅片，所述同一主翅片的向同一方向延伸的第一副翅片互相平行，并且與向同一方向延伸的第二副翅片互相平行,所述主翅片和副翅片延伸的端部形成等邊八邊形。本發(fā)明將散熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其達(dá)到換熱效率最大化，以節(jié)約能源，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。
【專利說(shuō)明】一種八棱柱形散熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于換熱器領(lǐng)域，尤其涉及一種散熱使用的散熱器，屬于F28D的換熱器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]散熱器中，目前廣泛的適用翅片管散熱器，通過(guò)翅片可以擴(kuò)大散熱面積，增強(qiáng)換熱效果，但是翅片管的散熱器類型、以及翅片管參數(shù)的設(shè)定都影響者散熱效果的好壞，而且目前在能源危機(jī)的情況下，急需要節(jié)約能源，滿足社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此需要開(kāi)發(fā)一種新的翅片管，同時(shí)需要將翅片管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其達(dá)到換熱效率最大化，以節(jié)約能源，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種新的八棱柱形翅片管散熱器。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種八棱柱形散熱器，所述散熱器包括位于中心位置的長(zhǎng)方體以及位于長(zhǎng)方體外圍的翅片組，所述長(zhǎng)方體的橫截面是正方形，所述翅片組包括從四個(gè)正方形的對(duì)角向外延伸的主翅片和從主翅片向外延伸的第一副翅片，所述翅片組還包括從正方形的四邊向外延伸的第二副翅片，所述同一主翅片的向同一方向延伸的第一副翅片互相平行，并且與向同一方向延伸的第二副翅片互相平行，所述主翅片和副翅片延伸的端部形成等邊八邊形。
[0006]第一副翅片的高度隨著主翅片距離對(duì)角的距離變大而越來(lái)越低。
[0007]所述的第一副翅片與主翅片之間的夾角為45°，所述的相鄰的副翅片的距離相同，為L(zhǎng)I，所述正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0，所述主翅片的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，上述三者的關(guān)系滿足如下公式:
[0008]LI/LO = a*ln (L2/L0) +b，其中 In 是對(duì)數(shù)函數(shù)，0.22〈a〈0.24，0.20〈b〈0.23，
[0009]40mm ≤LO ≤ 60mm, IOmm≤ LI ≤25mm, 55mm ≤L2 ≤ 85mm ;
[0010]0.2〈L1/L0〈0.42，1.2<L2/L0<2.0 ；0.03〈L1/H ≤0.15 ；
[0011]散熱器的高度為H, 100mm〈H〈300mm。
[0012]優(yōu)選的a = 0.24, b = 0.22
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的散熱器具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)本發(fā)明提供了一種新的散熱器，而且因?yàn)樯崞骺梢圆贾酶嗟纳岢崞?，因此具有很好的散熱效果?br> [0015]2)本發(fā)明通過(guò)多次試驗(yàn)，得到一個(gè)最優(yōu)的散熱器優(yōu)化結(jié)果，并且通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，從而證明了結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0016]3)通過(guò)翅片所形成的邊界部分為正八邊形，可以使得同一排翅片之間在任何位置可以互相組合，在提高傳熱效果的同時(shí)，形成整體美觀的效果?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是一個(gè)實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是一個(gè)實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是圖2的局部放大示意圖；
[0020]圖4是一個(gè)實(shí)施例的1/8結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記如下:
[0022]1.長(zhǎng)方體，2.翅片組，3.主翅片，4第二副翅片，5第一副翅片。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]本文中，如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，涉及公式的，“/”表示除法，“ X 表示乘法。
[0025]—種八棱柱形散熱器，所述散熱器包括位于中心位置的長(zhǎng)方體I以及位于長(zhǎng)方體外圍的翅片組2，所述長(zhǎng)方體I的橫截面是正方形，從橫截面上看，所述翅片組2包括從四個(gè)正方形的對(duì)角向外延伸的主翅片3和從主翅片3向外延伸的第一副翅片5，所述翅片組2還包括從正方形的四邊向外延伸的第二副翅片4，所述同一主翅片3的向同一方向延伸的第一副翅片5互相平行，并且與向同一方向延伸的第二副翅片4互相平行，所述主翅片3和副翅片4、5延伸的端部形成等邊八邊形。
[0026]優(yōu)選的，如圖2所示，散熱器沿著正方形對(duì)角線所形成的平面鏡像對(duì)稱，同時(shí)沿著正方形的兩條對(duì)邊的中點(diǎn)所在的線形成的平面也是鏡像對(duì)稱。
[0027]優(yōu)選的，如圖2所示，主翅片3的中心線與等邊八邊形的一條邊垂直且與等邊八邊形的連接點(diǎn)位于等邊八邊形的邊的中點(diǎn)。
[0028]如圖2所示，優(yōu)選的，第二副翅片2”、2’設(shè)置在正方形的對(duì)角的位置處。
[0029]如圖2-3所示，I’、2’，1”、2”所指的副翅片為第二副翅片，3’、4’、5’，3”、4”、5”所
指的副翅片為第一副翅片。
[0030]第一副翅片的長(zhǎng)度隨著距離主翅片對(duì)角的距離越來(lái)越短。
[0031]正方形的邊的長(zhǎng)度一定的情況下，主翅片和副翅片越長(zhǎng)，則理論上換熱效果越好，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主翅片和副翅片達(dá)到一定長(zhǎng)度的時(shí)候，則換熱效果就增長(zhǎng)非常不明顯，主要因?yàn)殡S著主翅片和副翅片長(zhǎng)度增加，在翅片末端的溫度也越來(lái)越低，隨著溫度降低到一定程度，則會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱效果不明顯，相反還增加了材料的成本，同時(shí)，換熱過(guò)程中，如果散熱器聞度太聞或者副翅片之間的間距太小，也容易造成換熱效果的惡化，因?yàn)殡S著聞度的增加，邊界層變厚，造成相鄰翅片之間邊界層互相重合，惡化傳熱，散熱器高度太低或者副翅片之間的間距太大造成換熱面積減少，影響了熱量的傳遞，因此在相鄰的副翅片的距離、正方形的邊長(zhǎng)、主翅片的長(zhǎng)度以及散熱器的高度之間滿足一個(gè)最優(yōu)化的尺寸關(guān)系。
[0032]因此，本發(fā)明是通過(guò)多個(gè)不同尺寸的散熱器的上千次試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出的最佳的散熱器的尺寸優(yōu)化關(guān)系。
[0033]所述的第一副翅片與主翅片之間的夾角為45°，所述的相鄰的副翅片的距離為L(zhǎng)I，所述正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0，所述主翅片的高度為L(zhǎng)2，上述三者的關(guān)系滿足如下公式:
[0034]LI/LO = a*ln (L2/L0) +b，其中 In 是對(duì)數(shù)函數(shù)，0.22〈a〈0.24，0.20〈b〈0.23，
[0035]40mm < LO < 60mm，IOmm < LI < 25mm，55mm < L2 < 80mm ;[0036]0.2〈L1/L0〈0.42，1.2<L2/L0<2.0 ；0.03〈L1/H ( 0.15。
[0037]散熱器的高度為H，100mm〈H〈300mm。優(yōu)選 150_220mm。
[0038]優(yōu)選的a = 0.24, b = 0.22, IOmm < LI < 14mm。
[0039]需要說(shuō)明的是，相鄰副翅片的距離LI是從副翅片的中心開(kāi)始算起的距離。
[0040]通過(guò)計(jì)算結(jié)果后再進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算邊界以及中間值的數(shù)值，所得的結(jié)果基本上與公式相吻合，誤差基本上在3%以內(nèi)，最大的相對(duì)誤差不超過(guò)5%，平均誤差是1.8%。
[0041]優(yōu)選的，所述的相鄰的副翅片的距離相同。其中第一副翅片5與主翅片4之間的夾角為45°意味著副翅片5垂直于主翅片對(duì)角的一條邊，同時(shí)因?yàn)楦背崞ハ嗥叫?，使得第二副翅片垂直于其延伸的正方形的邊。主要是為減小流動(dòng)死區(qū)充分散熱，棱柱形散熱器周圍的翅片設(shè)計(jì)成與中間長(zhǎng)方體的四個(gè)邊分別垂直的形式。
[0042]作為優(yōu)選，主翅片的寬度要大于副翅片的寬度。
[0043]優(yōu)選的，主翅片的寬度為b4，副翅片的寬度為b2，其中2.5*b2〈b4〈3.5*b2 ；
[0044]作為優(yōu)選，主翅片的寬度與正方形的邊的長(zhǎng)度關(guān)系為0.06*L0〈b4〈0.10*L0。
[0045]作為優(yōu)選，所述的長(zhǎng)方體I為實(shí)心導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，則散熱器的長(zhǎng)方體I主要用于導(dǎo)熱，即將熱量從長(zhǎng)方體I的底部傳導(dǎo)至整個(gè)長(zhǎng)方體1，然后通過(guò)翅片向外對(duì)流散熱。例如可以用于大功率LED散熱器，特別是一種應(yīng)用于室內(nèi)照明、道路照明、工礦照明及裝飾領(lǐng)域的LED用散熱器。
[0046]優(yōu)選的，LED散熱器的散熱量為65 — 140ffo此時(shí)上述最優(yōu)的尺寸關(guān)系會(huì)得到最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)。
[0047]作為優(yōu)選，散熱器的材料是鋁合金，所述鋁合金的組分的質(zhì)量百分比如下:15.3%Cu, 1.9% Mg, 1.6% Ag, 0.6% Mn, 0.25% Zr, 5.78% Ce, 0.23% Ti, 0.38% Si，其余為 Al。
[0048]鋁合金的制造方法為:采用真空冶金熔煉，氬氣保護(hù)澆注成圓坯，經(jīng)過(guò)623°C均勻化處理，在412°C，采用熱擠壓成棒材，然后再經(jīng)過(guò)560°C固溶淬火后，在210°C進(jìn)行人工時(shí)效處理。導(dǎo)熱系數(shù)為大于270W/(m2.K)。
[0049]與以前的研究相比，通過(guò)加大Cu和Ce含量，可以極大的優(yōu)化鋁合金材料的抗腐蝕性，同時(shí)還具有極高的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0050]作為優(yōu)選，副翅片的翅頂與翅根之間存在一定的錐度，即副翅片的厚度是按照一定的錐度變化的，其錐度的計(jì)算公式為:
[0051]B = (bl-b2)/L3
[0052]其中，bl為翅頂?shù)暮穸龋琺m, b2為翅根的厚度，mm, L3為副翅片的長(zhǎng)度，mm ；
[0053]0.9mm < bl < lmm, 1.25mm < b2 < 1.5mm。
[0054]對(duì)于成錐度的副翅片之間的距離，采用相鄰副翅片之間的中心線的距離來(lái)計(jì)算，與前面的計(jì)算相同。
[0055]優(yōu)選的，主翅片厚度也按照一定的錐度變化:
[0056]BI = (b3_b4)/L2,
[0057]其中，b3為支撐翅頂?shù)暮穸?，mm, b4為支撐翅根的厚度，mm。L2為主翅片的長(zhǎng)度，單位為mm。
[0058]2.3mm < b3 < 2.5mm, 4.8mm < b4 < 5.5mm。
[0059]優(yōu)選的，對(duì)于副翅片之間的距離是按照一定的規(guī)律進(jìn)行變化，具體規(guī)律是從正方形的邊的中點(diǎn)開(kāi)始，向邊的兩端的與正方形的所述的邊垂直的副翅片的之間的距離越來(lái)越小。
[0060]例如如圖2所示，位于長(zhǎng)方體邊的中點(diǎn)兩側(cè)的相臨的兩個(gè)副翅片(編號(hào)為1'、1”)間距為m，其他副翅片間距隨著距邊的中點(diǎn)的距離變大而逐漸變小。
[0061]優(yōu)選的，相鄰副翅片間距減小的幅度相同。例如翅片1’、1”距離為m，l”，2”之間的距離m-n，2 ”，3 ”之間的距離m_2n，3 ”，4 ”之間的距離m_3n，依次類推。
[0062]上面的n、m的單位為mm。
[0063]在滿足前面的優(yōu)化公式的條件下，η優(yōu)選的距離為0.5mm。
[0064]翅片間距呈現(xiàn)中間大兩頭小，其主要目的是優(yōu)化該片區(qū)域翅片的流場(chǎng)同時(shí)又盡量增大翅片的換熱面積。即在不過(guò)分降低換熱系數(shù)的前提下盡可能增大換熱面積以便盡可能降低結(jié)溫。
[0065]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的 范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種八棱柱形散熱器,所述散熱器包括位于中心位置的長(zhǎng)方體以及位于長(zhǎng)方體外圍的翅片組，所述長(zhǎng)方體的橫截面是正方形，所述翅片組包括從四個(gè)正方形的對(duì)角向外延伸的主翅片和從主翅片向外延伸的第一副翅片，所述翅片組還包括從正方形的四邊向外延伸的第二副翅片，所述同一主翅片的向同一方向延伸的第一副翅片互相平行，并且與向同一方向延伸的第二副翅片互相平行，所述主翅片和副翅片延伸的端部形成等邊八邊形。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于，第一副翅片的長(zhǎng)度隨著主翅片距離對(duì)角的距離變大越來(lái)越短。
3.如權(quán)利要求2所述的散熱器，其特征在于，所述的第一副翅片與主翅片之間的夾角為45°，所述的相鄰的副翅片的距離為L(zhǎng)I，所述正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0，所述主翅片的高度為L(zhǎng)2，上述三者的關(guān)系滿足如下公式: LI/LO = a*ln(L2/L0)+b，其中 In 是對(duì)數(shù)函數(shù)，
0.22〈a〈0.24，0.20〈b〈0.23，
40mm ≤LO ≤ 60mm,
10mm ≤ L1 ≤ 25mm,
55mm ≤ L2 ≤ 85mm ；
0.2〈L1/L0〈0.42，
1.2<L2/L0<2.0 ；
0.03〈L1/H ≤ 0.15 ； 散熱器的高度為H, 100mm〈H〈300mm。
4.如權(quán)利要求3所述的散熱器，其特征在于a= 0.24，b = 0.22。
【文檔編號(hào)】F28F7/00GK103968702SQ201410210992
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】邱燕, 張冠敏, 冷學(xué)禮, 范明秀, 柏超, 田茂誠(chéng) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)