[實用新型]仿生分形板式換熱器

有效

• 申請號: 201920269739.0
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN209344066U
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 丁國良;韓維哲;莊大偉;胡尊濤;戚邗云
• 申請（專利權）人: 江蘇唯益換熱器有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/367
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 劉洋

本實用新型涉及一種本實用新型的仿生分形板式換熱器，在基板上開設有分形單元通道，若干分形單元通道關于基板的中心呈圓周陣列均布，若干條分形單元通道的出口端均與集液環槽連通，流體從流體入口進入經分形單元通道后進入集液環槽最終從流體出口流出，若干分形單元通道覆蓋整個基板，流體可向換熱器中的各個方向流動，流動的同時帶走換熱器內的熱量，從而實現換熱器內的均勻換熱，避免局部高溫，延長了電子芯片的使用壽命；在分形單元通道中采用銳角作為分叉角度，流體在經過銳角轉彎時遇到的流動阻力較小，降低了流體在通道內的流動阻力；且分叉管路覆蓋整個基板，較多的分叉管路提高了本實用新型換熱器的換熱效率。

技術領域

本發明涉及換熱設備技術領域，尤其是涉及一種仿生分形板式換熱器。

背景技術

在電子散熱領域中，換熱器是對電子芯片進行散熱降溫的主要設備。隨著芯片制程工藝的提升，芯片集成度越來越高、單位體積功率越來越大，芯片散熱需求也隨之升高。由于芯片的內部設計精密，任何的局部過熱區都會大大降低芯片壽命，這不僅要求換熱器在同樣壓降下具有很強的換熱能力，同時要求換熱器盡可能散熱均勻。

分形換熱器的設計思路是在每一級中將大直徑通道以一定的分支角度分為多個小直徑的次級通道。由于在層流過程中通道內的換熱系數反比于管徑，使得小直徑通道的換熱系數大于大直徑通道，從而在同樣的換熱面積和換熱溫差的條件下分形換熱器有更高的換熱量。

現有的分形換熱器為一類直角分形換熱器，其次級通道與上級通道呈直角形；如鄭平(Y.Chen,P.Cheng,An experimental investigation on the thermal efficiencyof fractal tree-like microchannel nets,Int.J.Heat Mass Transfer 32(2005) 931–938)提出的分形換熱器(見附圖1所示)，每級通道為一分二形式，次級通道與上級通道呈直角形。由于制冷劑流體在經過直角轉彎時會遇到較大的流動阻力，因此現有的分形換熱器內流體的壓降較大。

一類為菱形換熱器，其主次通道具有對稱結構，主通道分成多級次通道后又回到主通道。如專利一種仿生分形換熱器(申請號：201711046682.X)提出的換熱器(見附圖2)，主通道連續分成兩級次通道，然后又與兩級次通道相連，回到主通道，形成對稱結構。造成主通道過多，換熱效果不佳。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有的分形換熱器換熱效果不佳的問題，提供一種仿生分形板式換熱器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種仿生分形板式換熱器，包括基板和上蓋板，所述上蓋板蓋設在基板上，并與基板密封配合，所述上蓋板的中心位置處開設有流體入口，所述基板上開設有分形單元通道，分形單元通道的數量范圍為3-20條，若干所述分形單元通道關于基板的中心呈圓周陣列均布，若干所述分形單元通道的進口端相互連通，且均與流體入口連通，所述基板上開設有集液環槽，所述集液環槽包圍若干分形單元通道，若干所述分形單元通道的出口端均與集液環槽連通，所述基板上開設有流體出口，所述流體出口與集液環槽連通。

本發明的仿生分形板式換熱器，在基板上開設有分形單元通道，若干分形單元通道關于基板的中心呈圓周陣列均布，若干分形單元通道在基板上放射狀布置，若干條分形單元通道的出口端均與集液環槽連通，流體從流體入口進入經分形單元通道后進入集液環槽最終從流體出口流出，若干分形單元通道覆蓋整個基板，流體可向換熱器中的各個方向流動，流動的同時帶走換熱器內的熱量，從而實現換熱器內的均勻換熱，避免局部高溫，延長了電子芯片的使用壽命。