[發明專利]一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置與方法

有效

• 申請號: 202110707777.1
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113543588B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 楊小平;魏進家;張芫通;張永海;陳娜娜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置，其特征在于，包括機箱蓋板內層(1)和機箱底座(4)，其中，機箱蓋板內層(1)與機箱底座(4)相連，并形成密封腔體，機箱蓋板內層(1)外側設置有機箱蓋板外層(2)；

機箱蓋板內層(1)上陣列化布置有若干射流孔結構，每個射流孔結構包括射流噴嘴(1-1)、橫流噴嘴(1-2)、回流孔(1-3)、回流匯集通道(1-4)、射流孔(1-5)和進液分流通道(1-6)；進液分流通道(1-6)與射流孔(1-5)相連通，射流噴嘴(1-1)和橫流噴嘴(1-2)均與 射流孔(1-5)相連；回流孔(1-3)與回流匯集通道(1-4)相連通；

機箱蓋板外層(2)上設置有氣體總出口(2-1)和液體總入口(2-2)；液體總入口(2-2)與進液分流通道(1-6)相連通；氣體總出口(2-1)與回流匯集通道(1-4)相連通；

機箱底座(4)上設置有主板(3)，主板(3)上設置有若干發熱芯片(3-1)；

射流噴嘴(1-1)設置于發熱芯片(3-1)的正上方；射流噴嘴(1-1)和橫流噴嘴(1-2)呈陣列化布置，橫流噴嘴(1-2)靠近發熱芯片(3-1)邊緣 ；

橫流噴嘴(1-2)出口面向射流噴嘴(1-1)；射流噴嘴(1-1)中的流體以60～90°沖擊發熱芯片(3-1)表面，橫流噴嘴(1-2)中的流體形成與射流噴嘴(1-1)中的流體方向垂直的橫流；

設定單一射流噴嘴(1-1)的有效沖擊區域半徑為r的圓形區域，則單一發熱芯片(3-1)正上方的射流孔(1-5)數量通過下式進行計算：

其中，S為單一發熱芯片的表面積，D_s為射流噴嘴的直徑。

2.根據權利要求1所述的一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置，其特征在于，機箱底座側面底部設有液體總出口，側面頂部設有泄壓孔(4-2)，泄壓孔(4-2)一端設置有泄壓閥(4-3)，另一端與密封腔體相連通。

3.根據權利要求1所述的一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置，其特征在于，液體總入口(2-2)通入的冷卻液為電子氟化液；機箱蓋板內層(1)和機箱蓋板外層(2)的材質為鋁、鋁合金、鋼或、有機玻璃或PC板。

4.根據權利要求1所述的一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置，其特征在于，回流孔(1-3)、回流匯集通道(1-4)、射流孔(1-5)和進液分流通道(1-6)通過激光切割或機械加工形成。

5.根據權利要求1所述的一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置，其特征在于，射流噴嘴(1-1)和橫流噴嘴(1-2)通過焊接、螺紋連接或粘接方式與射流孔(1-5)相連通；射流噴嘴(1-1)的直徑為1～5mm。

6.根據權利要求1所述的一種射流-橫流組合浸沒式散熱裝置，其特征在于，射流噴嘴(1-1)末端和發熱芯片(3-1)的距離與射流噴嘴的直徑的比值為2～5。

7.一種如權利要求1所述的裝置的散熱方法，其特征在于，將冷卻液由泵增壓后分為兩股流體，一股流體經液體總入口(2-2)依次進入進液分流通道(1-6)、射流孔(1-5)和射流噴嘴(1-1)形成射流，從正上方到達發熱芯片(3-1)表面，另外一股流體經液體總入口(2-2)依次進入進液分流通道(1-6)、射流孔(1-5)和橫流噴嘴(1-2)，從水平方向掃掠發熱芯片(3-1)表面，形成射流-橫流組合流動結構；部分冷卻液吸熱相變形成蒸汽經回流孔(1-3)、回流匯集通道(1-4)和氣體總出口(2-1)流出，其余冷卻液以液態形式經液體總出口(4-1)流出。