[實用新型]一種汽液分流的毛細芯均熱板換熱器

有效

• 申請號: 202020618583.5
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN212109686U
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 沈超群;郭孟月;彭權;劉向東
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28F13/18
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

一種汽液分流的毛細芯均熱板換熱器及制備方法，屬于電子器件散熱技術領域，由蒸汽腔、肋片和散熱風扇組成；本發明結構簡單，蒸汽腔內填充有整體燒結的毛細芯，毛細芯分為上層毛細芯和下層毛細芯，其中上層毛細芯內加工有樹狀蒸汽通道；蒸汽腔內充注的相變工質吸熱后沸騰蒸發，在蒸汽腔內樹狀蒸汽通道內流向蒸汽腔側壁面及上壁面并冷凝換熱；除蒸汽流道外的其他毛細芯結構用于抽吸冷凝液回流至受熱區域，形成工作循環，蒸汽腔內的氣相工質和液相工質分別在蒸汽通道和毛細芯內流動，減少兩相工質流動過程中的相互影響，有利于蒸汽快速擴散到冷凝表面換熱，及冷凝液及時回流至換熱器熱端。可以有效提高均熱板換熱器的換熱性能。

技術領域

本實用新型屬于電子器件散熱技術領域，涉及一種毛細芯均熱板換熱器，具體的說是涉及一種具有汽液分流功能，具有提升換熱效果的氣液兩相流散熱器。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步，電子器件的功率密度越來越大，為保證器件的可靠性，對電子器件的散熱提出越來越高的要求，針對電子器件的散熱問題，目前散熱器的形式多種多樣，如肋片式及熱管式等，由于散熱器內部傳熱方式的差別，肋片式散熱器性能弱于熱管式散熱器。在熱管式散熱器中，毛細芯蒸汽腔散熱器由于其換熱性能強、均溫性好的優點，廣泛應用于電氣器件散熱。但是電子器件功率密度越來越大的背景下，蒸汽腔散熱器也面臨著換熱性能提升的難題。由蒸汽腔工作原理可知，能否保住蒸汽快速分散至冷凝換面，及冷凝液快速順暢回流至蒸發端，是決定蒸汽腔散熱器換熱性能的重要關鍵因素。對于毛細芯均熱板換熱器，工作過程中，工質受熱蒸發/沸騰，蒸汽沿毛細芯內孔隙流動至冷凝換面，而凝結后的冷凝液在毛細抽吸作用下沿孔隙回流至受熱面。這樣蒸汽與冷凝液存在相互干擾的現象，影響了二者的有效分配及流動，進而制約毛細芯均熱板的工作性能。為了將蒸汽分配與冷凝液回流相互獨立，減少相互干擾，提升毛細芯均熱板的換熱器性能，設計出一種可滿足上述性能的毛細芯均熱板換熱器顯得尤為重要。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有毛細芯均熱板換熱器工作過程中，工質受熱蒸發沸騰，蒸汽沿毛細芯內孔隙流動至冷凝換面，凝結后的冷凝液在毛細抽吸作用下沿孔隙回流至受熱面，蒸汽與冷凝液存在相互干擾的現象，影響二者的有效分配及流動，制約毛細芯均熱板的工作性能等不足，提出一種汽液分流的毛細芯均熱板換熱器，通過改進蒸汽腔內的毛細芯結構，可有效改善蒸汽-液體工作液體的循環，提升換熱能力。

本實用新型的技術方案：一種汽液分流的毛細芯均熱板換熱器，其特征在于：所述毛細芯均熱板換熱器由散熱風扇、蓋板肋片和蒸汽腔組成；所述蒸汽腔由蒸汽腔側壁及側壁肋、蒸汽腔上蓋板、蒸汽腔毛細芯和蒸汽腔下蓋板組成，所述蒸汽腔毛細芯由上層毛細芯和下層毛細芯組成，所述上層毛細芯內加工有蒸汽通道，所述上層毛細芯與所述蒸汽腔的側壁面和上壁面間設有用于蒸汽冷凝的間隙，所述下層毛細芯與蒸汽腔的下壁面緊密貼合，所述蒸汽腔內充注有相變工質，所述毛細芯均熱板換熱器在工作過程中，所述蒸汽腔內的蒸汽和冷凝液分別在所述蒸汽通道和毛細芯內流動，減小兩相工質流動阻力，使蒸汽更順暢流向冷凝壁面，同時冷凝液更快回流，以提高換熱器工作性能。

所述上層毛細芯與蒸汽腔側壁面和上壁面之間有0.2～0.5mm空隙。

所述蒸汽腔毛細芯由金屬粉末松裝燒結而成，金屬粉末根據換熱性能要求選擇不同粒徑，金屬粉末粒徑范圍在50～200微米。

所述蒸汽通道呈多級分叉的樹狀結構，蒸汽通道由蒸汽通道主枝和蒸汽通道分枝組成，蒸汽通道主枝由蒸汽腔中心向四周分布，蒸汽通道分枝分布在蒸汽通道主枝兩側，各級蒸汽通道主枝的長度及深度相同，各級蒸汽通道主枝的寬度與上級蒸汽通道主枝寬度滿足Murray定律，各級蒸汽通道主枝與蒸汽通道分枝截面尺寸相同，蒸汽通道分枝的長度一直延伸至毛細芯邊緣。

所述蒸汽腔側壁及側壁肋為整體加工結構，蒸汽腔側壁及側壁肋分別與蒸汽腔上蓋板及蒸汽腔下蓋板焊接連接，形成密閉空間，散熱風扇與蓋板肋片及側壁肋通過螺釘緊固連接。

所述蒸汽腔內充注并封裝有受熱后可發生相變的液體工作介質。