[發明專利]具有強化換熱效應的熱管式散熱器

有效

• 申請號: 201210572870.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103019345B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 諸凱;魏杰
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: G06F1/20
• 分類號: G06F1/20;F28D15/04
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明屬于熱能工程領域，具體涉及一種具有高效傳熱效應的熱管式散熱器裝置。

背景技術

高性能計算機的CPU芯片可以作為高熱流密度發熱器件的典型代表，一臺大型服務器通常具有幾十枚甚至數百枚多核式CPU芯片，在強勁性能的背后，伴隨著更高的發熱量和熱流密度。增加芯片的散熱面積并不能等比例地達到強化換熱的效果，因此將熱管施用于高熱流密度器件冷卻的散熱技術得到了空前的發展。目前熱管用于大功率CPU冷卻的散熱方式是：散熱器底板嵌有熱管，底板上表面鑲有翅片。熱管的主要作用并非是直接散熱，而是通過散熱底板中心（與CPU直接接觸）的熱管以導熱的方式迅速將熱量擴展至整個底板，最終借助于風扇通過散熱器底板上部鑲有的翅片將熱量帶走。因為計算機內空間的嚴格要求，熱管散熱面積不能增加，但伴隨著CPU性能的不斷提高，其熱流密度卻在大幅提高，在此情況下如何提高熱管式散熱器的性能，就成為國內外研究高熱流密度器件冷卻問題的熱點。

發明內容

為了有效提高熱管式散熱器的性能，本發明的目的是提出一種具有強化換熱效應的熱管式散熱器。

具有強化換熱效應的熱管式散熱器其技術方案與原理是：散熱器具有熱管和翅片，散熱器設有兩種熱管，一種是直管，另一種是U形熱管。直管的中間段鑲嵌于散熱底板內，直管的兩端鑲入翅片，U形熱管1/2段的中間部分鑲嵌于散熱底板內，其余管段鑲入翅片。鑲入翅片中的熱管分為上下兩層，翅片下層是直管的全部和U形熱管的1/2段；翅片上層是U形熱管的另外1/2段。U形熱管成45°鑲嵌于散熱器內。散熱底板的中心設有矩形凸臺，矩形凸臺的面積與被散熱器件的面積相等。

熱管的工作原理是：本熱管的結構是一個密封的空腔圓柱體，空腔的內壁加工成多孔表面用于吸附液體循環工質，通常將熱管分為蒸發、絕熱和冷凝三個工作段。當蒸發段受熱時，通過管壁使腔內的工質蒸發氣化，蒸汽通過傳輸段（絕熱段）流向冷凝段放熱凝結成液體，液體再靠多孔表面毛細力的作用流回蒸發段。如此循環反復，不斷地將熱量從蒸發段傳輸至冷凝段。而且熱管的熱流方向具有可逆性，水平放置的熱管，由于其內部循環動力是毛細力，因此任意一端受熱就可作為蒸發段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。因為熱管是靠工質相變過程中來吸收、釋放汽化潛熱，所以其傳熱能力較強。本發明可進行強化傳熱的原理是，散熱底板的凸臺部分與高熱流密度發熱器件緊密固定，利用熱管的中間段作為蒸發段，在其冷凝段上加裝翅片。熱管內腔的蒸汽處于飽和狀態，飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發段流向冷凝段所產生的壓降很小，故其溫降亦很小，根據熱力學原理可知該熱管結構能夠具有較強的導熱能力。如前所述，熱管的主要作用并非是直接散熱，而是熱管（嵌入底板）通過散熱器下面的散熱底板以高導熱的方式將熱量擴展至整個散熱底板，使散熱器的翅片均有更好的均溫效果，以此提高翅片的散熱效率。

本發明的特點以及產生的有益效果是，在熱管的冷凝端設有散熱翅片，進一步強化了熱管內部的熱質傳遞過程，極小的溫差可傳遞大量的潛熱，因而有高導熱性。將兩根U形熱管穿入翅片中，不僅提高了散熱底板的熱擴散能力，更重要的是提高了翅片散熱效率，使得換熱增強。該種散熱器與其他散熱器相比不僅可以使散熱器自身溫度降低，而且散熱底板的均溫效果更好，可以更有效地降低高熱流密度發熱器件的工作溫度。

附圖說明

所示附圖是本發明的原理與結構簡圖。

具體實施方式

以下結合附圖并通過具體實施例對本發明的原理與結構作進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實施例限定本發明的保護范圍。

具有強化換熱效應的熱管式散熱器，具有熱管和翅片，其結構是散熱器散熱器設有兩種熱管，一種是直管1-1，另一種是U形熱管1-2。直管的中間段鑲嵌于散熱底板2內，直管的兩端鑲入翅片3。U形熱管1/2段的中間部分鑲嵌于散熱底板內，其余管段鑲入翅片。鑲入翅片中的熱管分為上下兩層：翅片下層是直管的全部和U形熱管的1/2段；翅片上層是U形熱管的另外1/2段。U形熱管成45°鑲嵌于散熱器內。散熱器上部的翅片為一個整體，散熱器兩邊留出4個緊固螺栓的空間；散熱器下部的翅片因散熱底板而分為三段，散熱底板上部的翅片與散熱底板固定為一體，散熱底板兩邊的翅片通過直管和U形熱管固定為一體。散熱底板設有連接件4用于熱管式散熱器與被散熱器件的固定。