一種高熱流密度器件用熱沉的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于高熱流密度器件用熱沉。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于高熱流密度器件的冷卻，傳統(tǒng)散熱方式主要以風(fēng)冷散熱為主，其它還包括液冷、熱管散熱、半導(dǎo)體制冷以及微型制冷系統(tǒng)冷卻等冷卻方式，其中風(fēng)冷和液冷是最為常見(jiàn)和廉價(jià)的高熱流密度器件冷卻方式。
[0003]風(fēng)冷是通過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)空氣流經(jīng)被冷卻器件表面，以對(duì)流換熱的方式帶走被冷卻對(duì)象表面所產(chǎn)生的熱量，但風(fēng)冷散熱本身具有一定的局限性，例如在熱流密度超過(guò)一定值時(shí)，普通風(fēng)冷散熱將達(dá)到極限，無(wú)法工作在更高熱流密度條件下工作。與風(fēng)冷散熱器相比較，傳統(tǒng)液冷散熱器主要通過(guò)循環(huán)栗驅(qū)動(dòng)流體帶走發(fā)熱元件表面的熱量，液冷散熱器具有噪音小、熱阻低以及對(duì)周圍環(huán)境溫度影響小等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)液冷散熱主要是通過(guò)在蒸發(fā)器底板上加工出數(shù)量眾多、形狀各異的導(dǎo)熱肋柱，不僅增加了液體的流阻和散熱器本身的體積，增加了循環(huán)栗的功耗，且傳熱效果不佳，發(fā)熱元器件表面容易出現(xiàn)熱點(diǎn)，限制了液冷散熱器的進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)散熱能力，可有效避免發(fā)熱表面熱點(diǎn)產(chǎn)生的熱沉。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
一種高熱流密度器件用熱沉，包括由上蓋和底蓋組成的中空密封的工作腔，所述上蓋上設(shè)置有噴射組件，所述底蓋上設(shè)置有出口，所述底蓋的底板上設(shè)置有多個(gè)肋柱，所述底蓋的底板內(nèi)為中空的蒸發(fā)腔，所述噴射組件包括噴管、喉管、調(diào)節(jié)桿和擋板，所述噴管沿流動(dòng)方向包括縮徑段和擴(kuò)徑段，所述縮徑段與擴(kuò)徑段相交處設(shè)置有所述喉管，所述擋板位于所述擴(kuò)徑段下方，所述調(diào)節(jié)桿為中空結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)桿的下端與所述蒸發(fā)腔連通，所述調(diào)節(jié)桿上端位于所述喉管下方，所述調(diào)節(jié)桿上端密封安裝有彈性膜片，所述彈性膜片與通過(guò)上下移動(dòng)改變所述喉管噴射面積的調(diào)節(jié)端子連接，所述擋板與所述擴(kuò)徑段之間形成霧化空間，所述調(diào)節(jié)桿和蒸發(fā)腔內(nèi)充注有相變工質(zhì)。
[0006]所述底蓋的圍板部分為中空的蒸汽上升腔，所述蒸汽上升腔的上端連接有多根換熱管束，多根所述換熱管束的下端與液體回流腔連通，所述液體回流腔的下端位于所述蒸發(fā)腔內(nèi)液體液面的下方。
[0007]所述肋柱下端固定安裝于所述蒸發(fā)腔的底部，所述肋柱上端穿過(guò)所述蒸發(fā)腔位于所述工作腔內(nèi)。
[0008]所述工作腔為圓柱形，所述肋柱沿所述工作腔的周向均勻分布，沿徑向交錯(cuò)分布。
[0009]多根所述換熱管束按一定坡度坡向所述底蓋的中心，多根所述換熱管束整體呈放射狀沿周向均勻布置。
[0010]所述液體回流腔為一環(huán)狀中空腔體，所述中空腔體中心部位形成噴射液回收器，所述噴射液回收器通過(guò)穿過(guò)所述液體回流腔的泄流管與所述工作腔連通。
[0011]所述調(diào)節(jié)桿設(shè)置于所述底板的中心位置。
[0012]所述上蓋與底蓋由銅加工而成。
[0013]本發(fā)明具有下述有益效果:
1、本發(fā)明的熱沉通過(guò)可變噴嘴喉管截面積的設(shè)計(jì)，可以有效幫助熱沉應(yīng)對(duì)高熱流密度器件功率上升或非正常工作時(shí)出現(xiàn)的熱流急劇上升情況，通過(guò)強(qiáng)化換熱表面射流沖擊換熱的方式，匹配熱負(fù)荷與熱沉的散熱能力和效率，提升了高熱流密度器件的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。
[0014]2、本發(fā)明的熱沉通過(guò)調(diào)節(jié)桿及彈性膜片和調(diào)節(jié)端子的設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)熱負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)熱沉散熱能力，能夠避免發(fā)熱表面產(chǎn)生熱點(diǎn)，穩(wěn)定性好。
[0015]3、本發(fā)明的熱沉采用射流沖擊與相變傳熱相結(jié)合的換熱方式，使得熱沉的單位體積散熱量大幅增加，可有效應(yīng)對(duì)具有大功率、高負(fù)荷特征的高熱流密度器件散熱。
[0016]4、本發(fā)明的熱沉通過(guò)底板設(shè)置的相變空間不僅使得底板傳熱速率大幅提升，同時(shí)相變空間能夠起到熱管均溫的效果，可以有效避免器件表面熱點(diǎn)的產(chǎn)生。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1所示為本發(fā)明高熱流密度器件用熱沉的外觀示意圖；
圖2所示為本發(fā)明高熱流密度器件用熱沉的俯視圖；
圖3所示為圖2的A-A剖視圖；
圖4所示為圖3的B-B剖視圖；
圖5所示為本發(fā)明高熱流密度器件用熱沉的噴射組件的剖視圖；
圖6所示為本發(fā)明高熱流密度器件用熱沉的三維圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]本發(fā)明高熱流密度器件用熱沉的示意圖如圖1-圖6所示，包括由上蓋1和底蓋2組成的中空密封的工作腔20，本實(shí)施例中，所述上蓋1與所述底蓋2通過(guò)焊接密封。所述上蓋2上設(shè)置有噴射組件，所述底蓋2上設(shè)置有出口 4，所述底蓋2的底板5上設(shè)置有多個(gè)肋柱6，所述肋柱6在所述工作腔20內(nèi)起到強(qiáng)化散熱和擾流作用，本實(shí)施例中，所述肋柱6下端固定安裝于所述蒸發(fā)腔7的底部，并穿過(guò)所述蒸發(fā)腔7伸入所述工作腔20內(nèi)。所述底蓋2的底板5內(nèi)為中空的蒸發(fā)腔7。所述噴射組件包括噴管3、喉管18、調(diào)節(jié)桿13和擋板14，所述噴管3沿流動(dòng)方向包括縮徑段17和擴(kuò)徑段19，所述縮徑段17與擴(kuò)徑段19相交處設(shè)置有所述喉管18，所述擋板14位于所述擴(kuò)徑段19下方，所述調(diào)節(jié)桿13為中空結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)桿13的下端與所述蒸發(fā)腔7連通，所述調(diào)節(jié)桿13上端位于所述喉管18下方，所述調(diào)節(jié)桿13上端密封安裝有彈性膜片15，所述彈性膜片15與通過(guò)上下移動(dòng)改變所述喉管噴射面積的調(diào)節(jié)端子16連接，所述擋板14與所述擴(kuò)徑段19之間形成霧化空間21。所述調(diào)節(jié)桿13和蒸發(fā)腔7內(nèi)充注有相變工質(zhì)。
[0020]本實(shí)施例中，所述底蓋2的圍板部分為中空的蒸汽上升腔8，所述蒸汽上升腔8的上端連接有多根換熱管束9，多根所述換熱管束9的下端與液體回流腔10連通，所述液體回流腔10的下端位于所述蒸發(fā)腔7內(nèi)液體液面的下方。所述液體回流腔10優(yōu)選為一環(huán)狀中空腔體。所述中空腔體中心部位形成噴射液回收器，所述噴射液回收器通過(guò)穿過(guò)所述液體回流腔的泄流管11與所述工作腔20連通。其中，泄流管的出口方向朝向底蓋上的出口 4，便于噴射液體流出。
[0021]本實(shí)施例中，所述工作腔20為圓柱形，所述肋柱6沿所述工作腔20的周向均勻分布，沿徑向交錯(cuò)分布。
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