[發明專利]一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置

有效

• 申請號: 202011086302.7
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112203476B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 劉燚;陳威;程前;戴浩;董學波;白玉龍
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明公開了一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，涉及電子設備冷卻的技術領域，包括通道冷卻主體，通道冷卻主體內設置有多孔結構，多孔結構的下表面與通道冷卻主體內底部之間為流動液膜層，多孔結構的上表面與通道冷卻主體內頂部之間為空氣蒸發通道，通道冷卻主體的內側壁上嵌設有超聲波發生器，超聲波發生器位于多孔結構的一側，多孔結構的孔隙率從底部向頂部線性或階躍增大。本發明采用變孔隙的多孔結構，沿著產熱方向提高了流動液膜在多孔結構中的滲透性以及比表面積，有效解耦流動性能和傳熱性能之間的聯系與沖突，提高了冷卻裝置的冷卻性能，縮短了冷卻時間，在超聲波的空化和聲流的作用下促進了多孔結構孔隙內液體的微對流，增強流體擾動。

技術領域

本發明涉及小通道冷卻裝置的技術領域，尤其涉及一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置。

背景技術

目前，工業設備的大功率化、高熱流密度等特性，使得設備工作的安全性和穩定性問題日益突出。在較小空間內的散熱冷卻問題，成為限制設備性能進一步提升的主要瓶頸，因此需要設計一種具有高效冷卻性能的裝置。流動液膜蒸發具有高的傳熱性能被廣泛應用于電子設備冷卻等工業領域。在傳統的通道冷卻裝置中，大多采用在具有流動的液膜通道中覆蓋恒定孔隙率的單層多孔結構，從而獲得較低的冷卻性能。在這種傳統設計中，可用比表面積與水力滲透率之間的沖突、多孔結構表面產生的蒸汽不能及時消散、產熱端壁面溫度的不均勻性成為設計高性能冷卻通道結構的重大障礙。因為孔隙率的改變會直接影響多孔介質滲透性和比表面積，從而影響設備的冷卻性能。例如，孔隙率的增加會提高液膜在多孔結構中的滲透性，流體在多孔結構中以對流換熱為主，強化傳熱；相應的孔隙率的增加會導致比表面積減小，削弱傳熱；因此，傳統的液膜蒸發冷卻器為獲得較高的冷卻性能可通過增加多孔結構的滲透性以及提高比表面積。實際上，較高的滲透性以及較大的比表面積很難同時實現的。與此同時，多孔結構表面產生的蒸汽不能及時被驅散，也會影響設備的冷卻性能。

為了解決滲透性和比表面積之間的聯系和沖突、驅散多孔結構表面產生的蒸汽、改善熱量傳遞中溫度的均勻性是提高設備冷卻性能的關鍵。

發明內容

針對上述產生的問題，本發明的目的在于提供一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，包括通道冷卻主體，所述通道冷卻主體呈長方體的中空結構，其中：

所述通道冷卻主體內沿橫向設置有多孔結構，所述多孔結構將所述通道冷卻主體內分隔成上下兩腔體，所述多孔結構的下表面與所述通道冷卻主體內底部之間為流動液膜層，所述多孔結構的上表面與所述通道冷卻主體內頂部之間為空氣蒸發通道，所述通道冷卻主體的內側壁上嵌設有超聲波發生器，所述超聲波發生器位于所述多孔結構的一側，所述通道冷卻主體的一端開設有流動液膜進口，所述通道冷卻主體的另一端開設有流動液膜出口，所述多孔結構位于所述流動液膜進口和所述流動液膜出口之間，所述多孔結構的孔隙率從底部向頂部線性或階躍增大。

上述的一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，其中，所述通道冷卻主體的一端的上側開設有空氣流進口，所述通道冷卻主體的另一端的上側開設有空氣流出口，所述空氣流進口和所述空氣流出口均與所述空氣蒸發通道相連通。

上述的一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，其中，所述流動液膜進口注入水作為流動液膜，并由所述流動液膜出口排出。

上述的一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，其中，所述多孔結構由單層多孔介質構成，所述多孔結構內部孔隙率從底部向頂部呈線性增加分布。

上述的一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，其中，所述多孔結構由雙層多孔介質構成，所述多孔結構內部孔隙率從底部向頂部呈階躍增加分布。

上述的一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，其中，所述通道冷卻主體的底部與電子器件產熱端連接。

上述的一種多孔介質液膜小通道冷卻裝置，其中，所述多孔結構采用銅泡沫金屬。