一種強(qiáng)化散熱液冷散熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及熱能工程散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高熱流密度器件散熱的液冷散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元器件集成程度越來(lái)越高，電子產(chǎn)品設(shè)備、航空航天、能源化工等領(lǐng)域高熱流密度器件單一設(shè)備和整機(jī)的散熱量急劇增加，高熱流密度器件的冷卻問(wèn)題成為了制約相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)飛躍的最大障礙。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)冷卻等散熱方式，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。風(fēng)冷是通過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流換熱帶走被冷卻對(duì)象所產(chǎn)生的熱負(fù)荷，而風(fēng)冷散熱本身具有一定的局限性，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。與風(fēng)冷散熱器相比較，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)一步應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種可有效降低流阻，增加散熱器單位體積散熱量的液冷散熱器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種強(qiáng)化散熱液冷散熱器，包括由底板和上蓋組成的密封的工作腔，所述底板內(nèi)為蒸發(fā)腔；所述工作腔內(nèi)設(shè)置有多個(gè)散熱單元、多個(gè)肋柱及與所述底板平行的隔板，所述隔板與所述上蓋頂部?jī)?nèi)壁之間形成第一流道，所述隔板與底板之間形成第二流道，所述第一流道與第二流道連通形成冷卻液流道，與所述第一流道相對(duì)的所述上蓋上設(shè)置有液體進(jìn)口，與所述第二流道相對(duì)的所述上蓋上設(shè)置有液體出口 ；每個(gè)所述散熱單元由連通的絕熱腔和冷凝腔組成，所述絕熱腔位于所述隔板與底板之間，所述冷凝腔位于所述隔板上部；所述絕熱腔的下端與所述底板內(nèi)的蒸發(fā)腔連通；所述底板上安裝有多個(gè)穿過(guò)所述隔板的肋柱；所述蒸發(fā)腔、絕熱腔與所述冷凝腔內(nèi)充注有傳熱工質(zhì)。
[0006]所述冷凝腔的末端設(shè)置有多個(gè)冷凝分腔，多個(gè)所述冷凝分腔以所述冷凝腔中心成放射狀設(shè)置。
[0007]所述蒸發(fā)腔、絕熱腔與所述冷凝腔內(nèi)充注的所述傳熱工質(zhì)為水、液氨、丙酮、乙醇或氟利昂制冷劑。
[0008]所述上蓋與底板由銅或不銹鋼材料加工而成。
[0009]所述底板內(nèi)的蒸發(fā)腔的高度為0.5-5mm。
[0010]本實(shí)用新型具有下述有益效果:
[0011]1、本實(shí)用新型的液冷散熱器通過(guò)散熱單元的設(shè)計(jì)，使得相變傳熱的效率大大提高，單位體積散熱量大幅增加，可有效減少所述導(dǎo)熱肋柱的數(shù)量，降低冷卻水流動(dòng)的循環(huán)流動(dòng)阻力；對(duì)于對(duì)散熱空間要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)合，在同等散熱量的條件下可大幅縮減液冷散熱器自身的體積?？梢员粦?yīng)用于更高熱負(fù)荷散熱要求的場(chǎng)所，或是對(duì)散熱體積要求較為嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)合，能夠有效將被冷卻器件的溫度維持在安全范圍之內(nèi)，對(duì)于散熱器的微型化、高效化具有重要價(jià)值。
[0012]2、本實(shí)用新型的液冷散熱器中，在第二蒸發(fā)腔與冷凝腔之間設(shè)置有外部包覆有絕熱材料的絕熱腔，對(duì)冷卻介質(zhì)具有擾流的作用，強(qiáng)化傳熱。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的外觀示意圖；
[0014]圖2所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的俯視圖；
[0015]圖3所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的A-A剖視圖；
[0016]圖4所示為圖3中的B-B剖視圖；
[0017]圖5所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的三維圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]本實(shí)用新型強(qiáng)化散熱液冷散熱器的示意圖如圖1-圖5所示，包括由底板5和上蓋2組成的密封的工作腔，所述上蓋2的底部與所述底板5通過(guò)焊接或螺栓緊固，所述工作腔構(gòu)成冷卻介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的空間。所述底板5內(nèi)為蒸發(fā)腔6。所述工作腔內(nèi)設(shè)置有多個(gè)散熱單元、多個(gè)肋柱8及與所述底板5平行的隔板9，所述隔板9與所述上蓋2頂部?jī)?nèi)壁之間形成第一流道11，所述隔板9與底板5之間形成第二流道12，所述第一流道11與第二流道12連通形成冷卻液流道，與所述第一流道11相對(duì)的所述上蓋2上設(shè)置有液體進(jìn)口 3，與所述第二流道12相對(duì)的所述上蓋2上設(shè)置有液體出口 4。每個(gè)所述散熱單元由連通的絕熱腔16和冷凝腔7組成，所述絕熱腔16位于所述隔板9與底板5之間，所述冷凝腔7位于所述隔板9上部。所述絕熱腔16的下端與所述底板5內(nèi)的蒸發(fā)腔6連通。所述底板5上安裝有多個(gè)穿過(guò)所述隔板9的肋柱8。所述蒸發(fā)腔6、絕熱腔16與所述冷凝腔7內(nèi)充注有傳熱工質(zhì)14。
[0020]為了強(qiáng)化散熱效果，所述冷凝腔7的末端設(shè)置有多個(gè)冷凝分腔1，多個(gè)冷凝分腔1以冷凝腔7中心成放射狀設(shè)置。
[0021]所述蒸發(fā)腔6、絕熱腔16與所述冷凝腔7內(nèi)充注的所述傳熱工質(zhì)14為水、液氨、丙酮、乙醇或氟利昂制冷劑。
[0022]本實(shí)施例中，所述上蓋2與底板5由銅加工而成，所述底板5上分布有20個(gè)相互獨(dú)立的所述散熱單元，每個(gè)所述冷凝腔7上等角度分布有6個(gè)所述冷凝分腔1，所述肋柱8以三個(gè)為一單位，以9行5列的排列方式均勻布置于所述底板5上。所述底板5內(nèi)蒸發(fā)腔6的高度為0.5_5mm。
[0023]為了增強(qiáng)換熱效果，在所述第二流道12內(nèi)設(shè)置有分隔板10，從所述第二流道12中分出第三流道13，所述第一流道11、第二流道12和第三流道13互相連通，所述第三流道13與所述液體出口 4連通。
[0024]本實(shí)用新型的液冷散熱器工作時(shí)，施加于所述加熱面15的熱負(fù)荷被底板蒸發(fā)腔6內(nèi)的傳熱工質(zhì)14吸收，并蒸發(fā)成蒸汽，沿絕熱腔內(nèi)壁上升至冷凝腔7內(nèi)，熱負(fù)荷同時(shí)從肋柱8的底部傳遞到上部。液體進(jìn)口 2與外置循環(huán)栗連接，強(qiáng)制冷卻水沿所述第一流道11前進(jìn)，在第一流道內(nèi)冷卻水與所述冷凝腔7的冷凝分腔1以及所述肋柱8進(jìn)行換熱；吸熱后的冷卻水遇到所述上蓋2的內(nèi)壁后改變流向，水流從所述隔板9的缺口處換向并沿所述第二流道12流動(dòng)，在第二流道12內(nèi)冷卻水與所述肋柱8進(jìn)行換熱；換熱后的冷卻水從液體出口 4離開(kāi)液冷散熱器，完成冷卻過(guò)程。由于相變傳熱的效率遠(yuǎn)高于導(dǎo)熱，施加于所述受熱面15底部的大部分熱負(fù)荷將通過(guò)所述底板上的蒸發(fā)腔、絕熱腔16與所述冷凝腔7的冷凝分腔之間的相變傳熱，將熱量傳遞給冷卻水，并被流過(guò)所述工作腔內(nèi)的冷卻水帶走。相對(duì)于傳統(tǒng)液冷散熱器，單位體積散熱量大幅增加，可有效減少所述導(dǎo)熱肋柱8的數(shù)量，降低冷卻水流動(dòng)的循環(huán)流動(dòng)阻力；對(duì)于對(duì)散熱空間要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)合，本實(shí)用型新在同等散熱量的條件下可大幅縮減所述液冷散熱器的體積。本實(shí)用新型的液冷散熱器可以被應(yīng)用于更高熱負(fù)荷散熱要求的場(chǎng)所，或是對(duì)散熱體積要求較為嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)合，能夠有效將被冷卻器件的溫度維持在安全范圍之內(nèi)，對(duì)于散熱器的微型化、高效化具有重要價(jià)值。
[0025]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種強(qiáng)化散熱液冷散熱器，其特征在于，包括由底板和上蓋組成的密封的工作腔，所述底板內(nèi)為蒸發(fā)腔；所述工作腔內(nèi)設(shè)置有多個(gè)散熱單元、多個(gè)肋柱及與所述底板平行的隔板，所述隔板與所述上蓋頂部?jī)?nèi)壁之間形成第一流道，所述隔板與底板之間形成第二流道，所述第一流道與第二流道連通形成冷卻液流道，與所述第一流道相對(duì)的所述上蓋上設(shè)置有液體進(jìn)口，與所述第二流道相對(duì)的所述上蓋上設(shè)置有液體出口 ；每個(gè)所述散熱單元由連通的絕熱腔和冷凝腔組成，所述絕熱腔位于所述隔板與底板之間，所述冷凝腔位于所述隔板上部；所述絕熱腔的下端與所述底板內(nèi)的蒸發(fā)腔連通；所述底板上安裝有多個(gè)穿過(guò)所述隔板的肋柱；所述蒸發(fā)腔、絕熱腔與所述冷凝腔內(nèi)充注有傳熱工質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化散熱液冷散熱器，其特征在于，所述冷凝腔的末端設(shè)置有多個(gè)冷凝分腔，多個(gè)所述冷凝分腔以所述冷凝腔中心成放射狀設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)化散熱液冷散熱器，其特征在于，所述蒸發(fā)腔、絕熱腔與所述冷凝腔內(nèi)充注的所述傳熱工質(zhì)為水、液氨、丙酮、乙醇或氟利昂制冷劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化散熱液冷散熱器，其特征在于，所述上蓋與底板由銅或不銹鋼材料加工而成。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化散熱液冷散熱器，其特征在于，所述底板內(nèi)的蒸發(fā)腔的高度為0.5_5mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種強(qiáng)化散熱液冷散熱器，旨在提供一種可有效降低流阻，增加散熱器單位體積散熱量的液冷散熱器。包括由底板和上蓋組成的密封的工作腔，底板內(nèi)為蒸發(fā)腔；工作腔內(nèi)有多個(gè)散熱單元、多個(gè)肋柱及與底板平行的隔板，隔板與上蓋頂部?jī)?nèi)壁之間形成第一流道，隔板與底板之間形成第二流道，第一流道與第二流道連通形成冷卻液流道，與第一流道相對(duì)的上蓋上有液體進(jìn)口，與第二流道相對(duì)的上蓋上有液體出口；每個(gè)散熱單元由連通的絕熱腔和冷凝腔組成，絕熱腔位于隔板與底板之間，冷凝腔位于隔板上部；絕熱腔的下端與蒸發(fā)腔連通；底板上有多個(gè)穿過(guò)隔板的肋柱。該散熱器能夠有效將被冷卻器件的溫度維持在安全范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)散熱器的微型化。
【IPC分類】H05K7/20
【公開(kāi)號(hào)】CN205071597
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520868806
【發(fā)明人】耿鳳彥, 楊洋, 陳薩如拉
【申請(qǐng)人】天津商業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日