[實用新型]超聲波強化螺旋形微槽道除垢換熱器

有效

• 申請號: 201621474933.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN206321099U
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 魯潔;趙文杰;錢晨露;李棟;張聞達;趙孝保
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F9/24;F28F13/10;F28F21/08;F28G7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本實用新型涉及一種超聲波強化螺旋微槽道除垢換熱器，具體涉及一種利用超聲波空化機理強化微槽道換熱及防垢、除垢的技術。

背景技術

微電子領域是最早提出微尺度流動和傳熱問題的工程領域，隨著電子計算機容量和速度的快速發展以及導彈、衛星和軍用雷達對高性能模塊和大功率器件的要求，一方面器件的特征尺寸愈小愈好，已從微米量級向亞微米發展，另一方面器件的集成度自1959年以來每年以40％～50％高速度遞增。隨著集成度的提高，元件熱流密度的增加速度將更為驚人，由此帶來的過高溫度會降低芯片的工作穩定性，增加出錯率，同時模塊內部與其外部環境間所形成的熱應力會直接影響到芯片的電性能、工作頻率、機械強度及可靠性，因此對微元件的高效散熱要求就越來越高。如果微元件散熱處理不好，元件溫度就會上升，直接影響元件的性能，從而影響微電子器件的整體性能，所以研究微元件高效換熱技術已具有非常重要的意義。

目前強化換熱設備的傳熱手段主要有兩種：(1)提高換熱系數，例如改變換熱器表面的性質或者改變表面結構使之傳熱系數得到提高；(2)減小傳熱熱阻，從而實現強化傳熱，例如定時清洗熱換器的污垢，采用不易結垢的材質制作換熱器等，熱阻減少，換熱效果得到提高。

中國專利《超聲波防垢、除垢的強化換熱殼管式換熱器》(申請號：CN201220480982.5)，公開了一種高效殼管式換熱設備 該設備的顯著特點為利用超聲波的空化機理，清理沉降在換熱器中的污垢，減小了傳熱熱阻，提高換熱效果；但是該管殼式換熱器體積較大，不能應用于微電子散熱領域，而且該技術中需要定期排污。

中國專利《微槽道與水冷聯合的冷卻系統》(申請號： 201420752289.8)， 該冷卻系統利用了百微米量級尺寸的微槽道所具有的高強度取熱能力，能夠將刀片服務器中CPU芯片等微元件所產生的熱量高效取出，該方法中微槽道所具有的高強度取熱能力能夠達到100W/cm ²的量級，遠高于目前CPU芯片的發熱熱流密度，傳熱效果較好；中國專利(申請號：2015100791197)主要是對針肋的形狀做了改變，強化通道內流體的流動。

中國專利《超聲波強化微槽道換熱器》(申請號：201610162798.9)，該除垢系統包括超聲波發生器和超聲波換能器，其超聲波發生器和超聲波換能器通過導線相連，超聲波換能器設有多個超聲波換能器振子，超聲波換能器振子分布固定設置在槽道主體的兩側，在超聲波的聲場中使得污垢與冷卻流體充分混合并隨著流體一同流出槽道，不要定期排污。但是，以上關于微槽道的專利前兩者在一定程度上通過對常規微通道換熱器做了改進來提高傳熱效果，但流體在微通道中產生的流動阻力較大，僅僅依靠改變針肋的布置和形狀還是不能徹底解決的；同時對冷卻流體的要求較高，且會產生污垢，增加熱阻，惡化傳熱效果。換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，換熱器在化工、石油、動力食品及其它許多工業生產中占有重要地位。后者的除垢系統固定設置，無法實現超聲波除垢裝置對整個換熱器本體的均勻除垢。換熱器內管道的結垢問題是熱交換領域困擾人們的重大難題，換熱器內部管程長時間使用后，在管壁內易發生結垢，管道結垢會減小過流面，嚴重時還會堵塞管道；此外管道內壁上的結垢還會大大降低換熱器的熱交換效率。所以為了保證換熱器的正常使用要對換熱器內部進行定期清理，傳統的清理方法主要有機械清洗和化學清洗，這兩種方法均需要對換熱器進行拆卸，導致換熱器無法連續運行，大大影響了換熱器的工作效率。

實用新型內容