[發(fā)明專利]一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)及制造方法與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210346031.3
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102878845A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯勇;鄧大祥;沈玉琴;黃光漢
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;B22F3/11
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用于熱管吸液芯、均熱板、毛細泵環(huán)等的蒸發(fā)器、換熱器的換熱芯等的內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)及其制造方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前,隨著能源危機的逐步發(fā)脹，節(jié)約能源和有效利用自然資源成為全世界關(guān)注的話題。

步入二十一世紀，各種電子電器產(chǎn)品的集成度越來越高，機構(gòu)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，功率要求也在不斷提高，各方面原因?qū)е律釂栴}越來越突出。微尺度熱管理與熱質(zhì)輸運已成為微電及光電器件能否可靠工作的關(guān)鍵。

多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)能夠引起流體強烈的摻混，即使在低流速下能大大改善傳熱情況。具有多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)的換熱器擁有良好的換熱性能，不僅可以增加能源有效利用率，而且能夠促進節(jié)能機械和電子產(chǎn)品的開發(fā)，其核心在于設(shè)計一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)。

目前，強化沸騰傳熱的主要方法是改善換熱器的傳熱表面結(jié)構(gòu)，常用的表面結(jié)構(gòu)有各種形狀的溝槽、肋片和多孔表面。這些結(jié)構(gòu)可以增加沸騰表面汽化核心數(shù)目，提高沸騰的臨熱流密度，降低液體沸騰所需的過熱溫度，增加沸騰表面的氣泡成核位置，起到強化沸騰傳熱的作用。多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)因其高效沸騰換熱、低溫差沸騰、高臨界熱流密度和良好的反堵塞能力，在工業(yè)工程應(yīng)用廣泛。

熱質(zhì)輸運強化多孔結(jié)構(gòu)制造方面，主要有化學(xué)刻蝕、微機械加工、激光刻蝕、燒結(jié)成形等方法。雖然化學(xué)刻蝕、微機械加工、激光刻蝕方法能加工極微細甚至納米尺度的多孔結(jié)構(gòu)，但由于高昂的成本、冗長的制造周期，在推廣應(yīng)用上仍面臨難題。因此，研究新型多孔結(jié)構(gòu)低成本、高效率的制造方法，深入研究多孔結(jié)構(gòu)熱質(zhì)輸運機理，提高微型器件的熱質(zhì)輸運性能具有重要的理論和實踐意義。

而內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)由于其兼具多孔結(jié)構(gòu)與內(nèi)凹形結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點，并彌補多孔材料流動阻力大的缺陷，可以預(yù)期其將進一步強化熱質(zhì)輸運效果，目前燒結(jié)型的內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)還未見有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對現(xiàn)有應(yīng)用于熱管吸液芯、均熱板、毛細泵環(huán)等的蒸發(fā)器、換熱器的換熱芯等的內(nèi)凹槽多孔表面材料的技術(shù)不足，提供一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)的換熱器。

進一步地，本發(fā)明提供一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)的換熱器的制造方法。

進一步地，本發(fā)明提供內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)在電子電器產(chǎn)品換熱器中的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提供一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)，包括由金屬粉末燒結(jié)后形成的顆粒分布均勻的金屬燒結(jié)氈，金屬燒結(jié)氈上均勻分布有若干內(nèi)凹槽。

優(yōu)選地，所述內(nèi)凹槽的截面形狀為倒“Ω”形。

優(yōu)選地，所述金屬燒結(jié)氈的厚度在2mm～3mm之間。

優(yōu)選地，所述金屬粉末的直徑在65um～140um之間，金屬粉末的形狀是球形或枝形，所述金屬粉末為銅粉或鎳粉。

一種內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）采用線切割工藝加工平面石墨模具；

（2）在無壓力狀態(tài)下，將金屬粉末填充至平面石墨模具組合形成的空腔內(nèi)，使金屬粉末充分填滿空腔為止；

（3）將填滿金屬粉末的平面石墨模具置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，并通入氫氣作為氣體保護，在800℃～900℃下，保溫30min～90min；

（4）爐冷至室溫，然后拔模則可得到其上均勻分布有內(nèi)凹槽的金屬燒結(jié)氈，即所述內(nèi)凹槽多孔強化沸騰結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述平面石墨模具包括上模具、中模具與下模具，下模具上表面通過線切割形成均勻分布的軸向凸起結(jié)構(gòu)，與內(nèi)凹槽互補；所述中模具內(nèi)部中空，且中模具設(shè)在下模具上；上模具為平面石墨板，填充粉末后，將上模具設(shè)于中模具上。

優(yōu)選地，所述軸向凸起結(jié)構(gòu)的截面形狀為“Ω”形；優(yōu)選地，所述軸向凸起結(jié)構(gòu)的形狀通過鉬絲控制。

優(yōu)選地，所述中模具的高度在2mm～3mm之間，因此燒結(jié)而成的多孔金屬氈也是2～3mm。

優(yōu)選地，步驟（4）中，所述拔模是將上、中模具取下，然后沿內(nèi)凹槽軸向?qū)⒔饘俜勰Y(jié)形成的金屬燒結(jié)氈推出，得到內(nèi)凹槽多孔強化沸騰結(jié)構(gòu)。

內(nèi)凹槽多孔強化沸騰微通道結(jié)構(gòu)在電子電器產(chǎn)品換熱器中的應(yīng)用。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：