一種強化散熱液冷散熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實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)備和整機的散熱量急劇增加，高熱流密度器件的冷卻問題成為了制約相關(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和廉價的高熱流密度器件冷卻方式。風(fēng)冷是通過風(fēng)扇強制對流換熱帶走被冷卻對象所產(chǎn)生的熱負荷，而風(fēng)冷散熱本身具有一定的局限性，在熱流密度超過一定值時，普通風(fēng)冷散熱將達到極限。與風(fēng)冷散熱器相比較，液冷散熱器主要通過循環(huán)栗驅(qū)動流體帶走發(fā)熱元件表面的熱量，液冷散熱器具有噪音小、熱阻低以及對周圍環(huán)境溫度影響小等優(yōu)點。傳統(tǒng)液冷散熱主要是通過在蒸發(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，限制了液冷散熱器的進一步應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實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]為實現(xiàn)本實用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種強化散熱液冷散熱器，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)置有多個散熱單元、多個肋柱及與所述底板平行的隔板，所述隔板與所述上蓋頂部內(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的所述上蓋上設(shè)置有液體進口，與所述第二流道相對的所述上蓋上設(shè)置有液體出口 ；每個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穿過所述隔板的肋柱；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)置有多個冷凝分腔，多個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]本實用新型具有下述有益效果:
[0011]1、本實用新型的液冷散熱器通過散熱單元的設(shè)計，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，降低冷卻水流動的循環(huán)流動阻力；對于對散熱空間要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場合，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)用于更高熱負荷散熱要求的場所，或是對散熱體積要求較為嚴(yán)苛的應(yīng)用場合，能夠有效將被冷卻器件的溫度維持在安全范圍之內(nèi)，對于散熱器的微型化、高效化具有重要價值。
[0012]2、本實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，對冷卻介質(zhì)具有擾流的作用，強化傳熱。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本實用新型液冷散熱器的外觀示意圖；
[0014]圖2所示為本實用新型液冷散熱器的俯視圖；
[0015]圖3所示為本實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所示為本實用新型液冷散熱器的三維圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0019]本實用新型強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)置有多個散熱單元、多個肋柱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頂部內(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相對的所述上蓋2上設(shè)置有液體進口 3，與所述第二流道12相對的所述上蓋2上設(shè)置有液體出口 4。每個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上安裝有多個穿過所述隔板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]為了強化散熱效果，所述冷凝腔7的末端設(shè)置有多個冷凝分腔1，多個冷凝分腔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個相互獨立的所述散熱單元，每個所述冷凝腔7上等角度分布有6個所述冷凝分腔1，所述肋柱8以三個為一單位，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]本實用新型的液冷散熱器工作時，施加于所述加熱面15的熱負荷被底板蒸發(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)，熱負荷同時從肋柱8的底部傳遞到上部。液體進口 2與外置循環(huán)栗連接，強制冷卻水沿所述第一流道11前進，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，在第二流道12內(nèi)冷卻水與所述肋柱8進行換熱；換熱后的冷卻水從液體出口 4離開液冷散熱器，完成冷卻過程。由于相變傳熱的效率遠高于導(dǎo)熱，施加于所述受熱面15底部的大部分熱負荷將通過所述底板上的蒸發(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，并被流過所述工作腔內(nèi)的冷卻水帶走。相對于傳統(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，降低冷卻水流動的循環(huán)流動阻力；對于對散熱空間要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場合，本實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。本實用新型的液冷散熱器可以被應(yīng)用于更高熱負荷散熱要求的場所，或是對散熱體積要求較為嚴(yán)苛的應(yīng)用場合，能夠有效將被冷卻器件的溫度維持在安全范圍之內(nèi)，對于散熱器的微型化、高效化具有重要價值。
[0025]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種強化散熱液冷散熱器，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)置有多個散熱單元、多個肋柱及與所述底板平行的隔板，所述隔板與所述上蓋頂部內(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的所述上蓋上設(shè)置有液體進口，與所述第二流道相對的所述上蓋上設(shè)置有液體出口 ；每個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穿過所述隔板的肋柱；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)置有多個冷凝分腔，多個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】本實用新型公開了一種強化散熱液冷散熱器，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)有多個散熱單元、多個肋柱及與底板平行的隔板，隔板與上蓋頂部內(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，與第一流道相對的上蓋上有液體進口，與第二流道相對的上蓋上有液體出口；每個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；底板上有多個穿過隔板的肋柱。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)，實現(xiàn)散熱器的微型化。
【IPC分類】H05K7/20
【公開號】CN205071597
【申請?zhí)枴緾N201520868806
【發(fā)明人】耿鳳彥, 楊洋, 陳薩如拉
【申請人】天津商業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月4日