[發(fā)明專利]一種變直徑的脈動(dòng)熱管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610052134.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN105547023A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志強(qiáng);張瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D15/02
• 分類號(hào): F28D15/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 夏材祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變直徑的脈動(dòng)熱管，屬于微電子和半導(dǎo)體元器件的高效散熱冷卻 技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，電子器件的性能越來(lái)越好，而集成度越來(lái)越高，單位面 積電子元件所能產(chǎn)生的功率相應(yīng)的液越來(lái)越大。對(duì)于電子器件狹小的內(nèi)部空間，如此高的 熱流密度會(huì)使電子器件產(chǎn)生局部或整體高溫，輕則會(huì)使電子設(shè)備的性能下降，重則產(chǎn)生熱 變形，造成電子元器件疲勞損壞或失效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約55%的電子器件的失效都是由于其局部 或整體溫度過(guò)高導(dǎo)致的。電子芯片的散熱溫度已經(jīng)成為制約電子器件及其設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展 的瓶頸問題之一。如何有效地將電子器件的溫度控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，已經(jīng)成為了現(xiàn) 在電子行業(yè)所熱門的話題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，為解決常規(guī)單一截面脈動(dòng)熱管啟動(dòng)受傾斜角 影響明顯，整體傳熱性能不好的問題，提供一種變直徑的脈動(dòng)熱管。此脈動(dòng)熱管設(shè)計(jì)有相鄰 的主通道水力直徑不同，能夠明顯改善脈動(dòng)熱管在水平位置等特殊傾斜啟動(dòng)困難的問題， 增強(qiáng)了工作性能，同時(shí)也提升了實(shí)際應(yīng)用能力。

本發(fā)明所述變直徑的脈動(dòng)熱管包括蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段，其中在冷凝段左右 兩端分別開有脈動(dòng)熱管抽真空口和脈動(dòng)熱管加工質(zhì)口，在脈動(dòng)熱管上下彎道處連接相鄰不 同水力直徑的主通道，并在整個(gè)硅板上蛇形分布連接；

所述蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段是通過(guò)蝕刻等微加工技術(shù)在厚硅板上加工之后并覆蓋一 層薄硅板密封而成；

所述不同水力直徑的主通道的橫截面可以為三角形，四邊形等其他形狀。

所述脈動(dòng)熱管的主通道水力直徑都符合下式要求：；

式中g(shù)為重力加速度，d表示當(dāng)量直徑，ρ表示脈動(dòng)熱管中填充液的密度，σ表示表面張 力，下標(biāo)l、v分別代表液相和氣相；

所述的脈動(dòng)熱管內(nèi)充注醇水混合液，體積充液率范圍為35%～70%。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱性能號(hào)，易于小型化的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有 比傳統(tǒng)脈動(dòng)熱管突出的效果：

（1）本發(fā)明借助脈動(dòng)熱管彎道處水力直徑的差異，在啟動(dòng)時(shí)與傳統(tǒng)脈動(dòng)熱管相比更易 形成較大壓力差，克服摩擦阻力及切應(yīng)力，從而縮短啟動(dòng)時(shí)間。

（2）本發(fā)明由于在脈動(dòng)熱管彎道處水力直徑的差異，使其相較于傳統(tǒng)熱管可以從 蒸發(fā)段帶走更多的熱量，同時(shí)熱交換頻率增加。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種變直徑的脈動(dòng)熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：a為大水力直徑、b為小水力直徑、c為脈動(dòng)熱管抽真空口、d為脈動(dòng)熱管加工質(zhì)口、 e為冷凝段、f為絕熱段、g為蒸發(fā)段、k為小水力直徑主通道、j為大水力直徑主通道；

圖2為本發(fā)明一種變直徑的脈動(dòng)熱管的側(cè)視圖;圖中：h為厚硅板、i為薄硅板。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述變直徑的脈動(dòng)熱管包括蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段，其中在冷凝段左右 兩端分別開有脈動(dòng)熱管抽真空口和脈動(dòng)熱管加工質(zhì)口，在脈動(dòng)熱管上下彎道處連接相鄰不 同水力直徑的主通道，并在整個(gè)硅板上蛇形分布連接；

所述不同水力直徑的主通道的橫截面可以為三角形，四邊形等其他形狀。

所述脈動(dòng)熱管的主通道水力直徑都符合下式要求：；

式中g(shù)為重力加速度，d表示當(dāng)量直徑，ρ表示脈動(dòng)熱管中填充液的密度，σ表示表面張 力，下標(biāo)l、v分別代表液相和氣相；

所述的脈動(dòng)熱管內(nèi)充注醇水混合液，體積充液率范圍為35%～70%。

下面結(jié)合符合對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示。

一種直徑的脈動(dòng)熱管，它包括通過(guò)蝕刻或化學(xué)腐蝕形成的冷凝段、蒸發(fā)段和冷凝 段，如圖1所示。

其中在冷凝段的左右側(cè)分別開有抽真空口和加工質(zhì)口。

在本發(fā)明中的脈動(dòng)熱管彎道處水力直徑不同如圖1中a,b所示。

在加入工質(zhì)之前必須通過(guò)抽真空口c對(duì)本發(fā)明進(jìn)行抽真空處理，然后通過(guò)加工質(zhì) 口d注入工質(zhì)，然后c,d進(jìn)行密封，即可得到本發(fā)明所述的一種變直徑的脈動(dòng)熱管。

在對(duì)蒸發(fā)段加熱后，蒸發(fā)段的氣泡逐漸長(zhǎng)大形成柱塞，此時(shí)阻礙柱塞移動(dòng)的主要 阻力為粘性力和表面張力。在柱塞生長(zhǎng)過(guò)程中，較小水力直徑的脈動(dòng)熱管主通道的阻力要 高于較大水力直徑的脈動(dòng)熱管主通道，這種不平衡力使得柱塞更易于向著水力直徑較大的 脈動(dòng)熱管主通道移動(dòng)。這就是使得初期產(chǎn)生的柱塞易于與其他氣泡結(jié)合，從而啟動(dòng)脈動(dòng)熱 管。不平衡力也促進(jìn)了本發(fā)明的氣液兩相流的運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)了脈動(dòng)熱管的熱交換能力。