[發明專利]一種歧管式高深寬比微通道換熱器

在審

• 申請號: 202010760271.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111900143A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉振宇;崔佩霖
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/367
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 賀姿;胡晶

本發明公開了一種歧管式高深寬比微通道換熱器，包括上蓋板、歧管裝置及微通道熱沉，上蓋板蓋合于微通道熱沉的上方，上蓋板的第一表面上開設有一內腔體，歧管裝置設置于內腔體的頂壁上，微通道熱沉的第一表面上設有與歧管裝置的位置相對應的微肋壁，歧管裝置與微肋壁上下貼合容納于內腔體內，微肋壁沿冷卻液流動方向形成若干平行排布的高深寬比槽道，歧管裝置與若干槽道構成歧式射流微通道腔體，歧管裝置可加強微通道內流動的擾動，強化換熱，實現射流冷卻方式，且使熱沉底部溫度分布更加均勻，高深寬比槽道與歧管裝置緊密相連，可提高換熱面積，提供大量氣泡成核點，進一步提高換熱效果，且有效降低壓降。

技術領域

本發明屬于微通道換熱器設計領域，尤其涉及一種歧管式高深寬比微通道換熱器。

背景技術

電子設備的高速集成化和微型化，使得散熱問題尤為顯著，早在1981年，有學者提出利用微通道進行換熱，不僅能夠滿足高熱流密度的需求，而且有效解決了常規通道尺寸不適用于微電子設備的問題。隨著對微通道換熱器研究的深入，不同結構的微通道，對換熱效果有不同的影響。相較于單相流動，微通道內沸騰流動換熱具有更高效的換熱能力，其充分利用冷卻劑的相變潛熱，沸騰過程中氣泡的生長、脫離、破碎等過程大大提高換熱系數，以滿足更高換熱需求的電子設備。

目前微通道換熱器大多采用低深寬比微通道換熱器，其雖然能夠提升換熱效果，但換熱面積較小，為氣泡成核提供的空間不足，導致其換熱能力有限，且較小的流道截面使得冷卻劑流經微通道時壓降較大，導致其功耗增加。專利CN201921304518.9公開了與鋁基板復合的高深寬比泡沫金屬微通道相變冷卻裝置，其采用高深寬比微通道，增大換熱面積，增加汽化核心密度，有效提高換熱系數，但是僅深寬比為5～10，對換熱效果的提升有限。

大量研究發現，微通道換熱器還存在一些問題，諸如并行微通道流量分配不均勻導致微通道底部溫度分布不均勻，容易使局部溫度升高，進而對電子設備產生不利的影響。專利CN201811088661.9公開了一種多歧式射流微通道芯片液冷散熱裝置，通過射流作用，一方面加強擾動，提高換熱能力，另一方面通過歧管結構有助于流量合理分配，提高熱沉底部溫度均勻性。但是此微通道換熱器需要五個結構模塊疊加起來，對加工精度要求較高，且對齊安裝過程中容易出現偏差，使流動受阻。

發明內容

本發明的目的是提供一種歧管式高深寬比微通道換熱器，可加強微通道內流動擾動，實現射流冷卻方式從而強化換熱，且使熱沉底部溫度分布更為均勻；高深寬比微通道提高換熱面積，提供大量氣泡成核點，進一步提高換熱效果，且有效降低壓降。

為解決上述問題，本發明的技術方案為：

一種歧管式高深寬比微通道換熱器，包括上蓋板、歧管裝置及微通道熱沉，所述上蓋板蓋合于所述微通道熱沉的上方，將所述上蓋板與所述微通道熱沉貼合的面分別定義為所述上蓋板的第一表面和所述微通道熱沉的第一表面；

所述上蓋板上開設有冷卻劑入口和冷卻劑出口，所述上蓋板的第一表面上開設有一內腔體；

所述歧管裝置設置于所述內腔體的頂壁上，所述歧管裝置包括至少一個進液流道和至少一個出液流道；

所述微通道熱沉的第一表面上設有與所述歧管裝置的位置相對應的微肋壁，當所述上蓋板與所述微通道熱沉處于蓋合狀態時，所述歧管裝置與所述微肋壁上下貼合容納于所述內腔體內，并將所述內腔體分隔成獨立的入口儲液腔和出口儲液腔，所述微肋壁沿冷卻液流動方向形成若干平行排布的高深寬比槽道，所述歧管裝置與若干所述槽道構成歧式射流微通道腔體，所述進液流道與若干所述槽道一一導通，所述出液流道與若干所述槽道一一導通；

所述冷卻劑入口與所述入口儲液腔的進液口連通，所述入口儲液腔的出液口與所述進液流道連通，冷卻液經由所述進液流道射流進入所述槽道內，所述出液流道與所述出口儲液腔的進液口連通，所述出口儲液腔的出液口與所述冷卻劑出口連通，吸收熱量的冷卻液從所述槽道依次經所述出液流道、所述出口儲液腔從所述冷卻劑出口導出。