[發明專利]一種超薄相變傳熱裝置

在審

• 申請號: 202110751944.2
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113503757A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 徐鵬飛;項立銀;徐太棟;張德俊
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布一種超薄相變傳熱裝置，包括底板、蓋板、充液管和工質。底板上設有凹腔和翼型結構加強筋，蓋板上設有經過多層納米結構修飾的繞流槽道毛細芯，底板、蓋板和充液管焊接成型后通過充液管沖入定量工質，工質在底板和蓋板形成的空腔中循環流動。本發明通過加強筋與毛細芯的改良，紓解了超薄相變傳熱裝置毛細力不足以及超薄空間下氣液界面剪切力過高的難題，提高了超薄平板的毛細極限與攜帶極限，強化了超薄相變傳熱裝置的傳熱性能。

技術領域

本發明涉及電子設備熱管理技術領域。

背景技術

隨著微電子技術的迅猛發展，電子器件尤其是消費電子產品逐漸朝高熱流密度、輕薄化方向發展，狹小空間內小型電子元件熱量的高效疏導已成為一個亟需解決的挑戰。超薄相變傳熱裝置(厚度小于2mm)作為一種高效的二維兩相傳熱器件，利用工質的氣液相變潛熱，可將電子元件的局部熱點的熱量迅速傳導并擴散至面積較大的冷凝面上，從而具有熱阻低、均溫性好等優點，目前已在狹小空間內高功率元件散熱中得到廣泛應用。

超薄相變傳熱裝置的工作原理與普通熱管相同，熱端蒸發的氣態工質在壓差作用下輸運到冷端，冷凝成液態工質后通過毛細芯抽吸至熱源，完成一個工質循環。要保證熱管正常工作，毛細芯能提供的最大毛細力(△p_c)_max必須能克服以下三個阻力之和：液態工質從蒸發段到冷凝段的流動阻力△p_l，液態工質從冷凝段返回蒸發段的流動阻力△p_v，熱管工作方位決定的重力壓力△p_g。即必須滿足以下條件

(△p_c)_max≥△p_l+△p_v+△p_g

隨著相變傳熱裝置厚度的不斷降低，蒸汽腔空間不斷被壓縮導致氣態工質流速迅速增加，將帶來兩個后果，一是液態氣流動壓降△p_v上升，二是由于氣液逆向運動導致的氣液界面剪切力增大，間接造成液態工質回流阻力△p_l增大。常規相變傳熱裝置毛細芯一般為單一尺度結構，存在毛細力與滲透率(表征液體流動阻力)難以兼顧的問題。同時，為了結構強度考慮需在蒸發腔內部設置圓形加強筋，從未帶來為氣液兩相工質的流動帶來負面影響。因此，超薄相變傳熱裝置特殊的尺寸特性對相變傳熱裝置毛細性和整體構型的設計優化提出了新的要求。

發明內容

本發明提供一種超薄相變傳熱裝置，通過加強筋與毛細芯的改良，紓解了超薄相變傳熱裝置毛細力不足以及超薄空間下氣液界面剪切力過高的難題，提高了超薄平板的毛細極限與攜帶極限，強化了超薄相變傳熱裝置的傳熱性能。

本發明提出的一種超薄相變傳熱裝置，包括底板、蓋板、充液管和工質；所述底板、蓋板和充液管焊接成型后通過充液管沖入定量工質，工質在底板和蓋板形成的空腔中循環流動；所述底板為長方體結構，一側加工出凹腔、陣列加強筋和充液管預留槽；所述加強筋為翼型結構，前半部分迎著氣態工質來流方向使用圓形結構，后半部分使用拋物線結構；所述蓋板為長方體結構，一側加工出毛細芯和加強筋基座，毛細芯為槽道結構，加強筋基座與加強筋平面尺寸相同。

進一步的，所述槽道根據加強筋基座形狀做適應性繞流設計。

進一步的，所述槽道使用界面化學氧化法改性，在槽道外表面上覆蓋納米球-納米棒-納米花三層復合納米結構。

進一步的，所述超薄相變傳熱裝置厚度為0.5至1.5mm。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

本發明的超薄相變傳熱裝置采用翼型加強筋和經過納米結構修飾的繞流槽道毛細芯，在不影響超薄相變傳熱裝置結構強度的前提下可減小氣態工質輸運速度和壓降，降低氣液界面阻力，提高毛細芯毛細力，強化了超薄相變傳熱裝置的傳熱性能。

附圖說明

圖1為本發明裝置的爆炸視圖。