[發明專利]一種花瓣形樹杈結構的徑向輻射脈動熱管

有效

• 申請號: 202210223286.4
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114485234B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 郝婷婷;馬學虎;溫榮福;蔣振;高婷婷;吳曉毅;蘭忠;白濤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;H01L23/427
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 張先蓉

本發明公開一種花瓣形樹杈結構的徑向輻射脈動熱管，包括管體，所述管體成圓盤狀，所述管體包括位于中心處的蒸發段、若干與所述蒸發段連通的通道管路，若干所述通道管路沿所述蒸發段周向等間距設置，并且所述通道管路沿所述蒸發段的徑向向外延展；所述通道管路遠離所述蒸發段的半段設有分形樹狀網絡結構，所述分形樹狀網絡結構包括若干分叉通道，所述分叉通道與所述通道管路靠近所述蒸發段的半段連通；其中，所述蒸發段、若干所述通道管路、若干所述分叉通道內填充有工質。本發明通過改進脈動熱管構型來提高蒸發段的臨界熱流密度，實現微小尺度高熱流的快速散熱，并顯著提高脈動熱管的傳熱能力和散熱裕度。

技術領域

本發明涉及脈動熱管研究技術領域，特別是涉及一種花瓣形樹杈結構的徑向輻射脈動熱管。

背景技術

隨著超大規模集成電路的不斷發展，電子設備趨向小型化、高集成化，局部熱流密度逐漸升高，漸漸影響了電子設備的性能及可靠性。因此對于微小尺度下高熱流的快速散熱需求尤為迫切。現有用以提高散熱效率的傳統方法幾乎已達到極限，缺乏新的經濟高效散熱方法。目前常見的散熱方式主要有風冷、水冷、散熱設備冷卻等，而風冷能夠達到的散熱能力較為有限，水冷的穩定性及經濟性不高，因此對于高效散熱設備的開發尤為重要。脈動熱管是一種高集成度的熱管，與傳統熱管有著完全不同的工作機制，具有結構簡單、熱導率高、適用場景廣泛等優點，已成為局部高熱流的經濟有效快速散熱方法之一。

脈動熱管的傳熱主要依靠熱管管路中的相變傳熱和液彈的振蕩運動顯熱，脈動熱管的管路結構和工質性質能夠顯著影響其傳熱性能。然而，常見的脈動熱管一般是平板式和管路式，但這兩類脈動熱管都無法有效解決小區域熱點的散熱問題，脈動熱管由于有尺寸效應限制，局部的高熱流會造成脈動熱管的局部燒干，容易損壞熱管，同時無法達到散熱的效果。目前電子芯片工作時能夠產生的局部熱流密度已達到200W/cm²，如何設計優化脈動熱管來定向解決電子芯片的散熱需要得到重視。為此，提出一種花瓣形樹杈結構的徑向輻射脈動熱管，為開發高效集成化脈動熱管提供一種新的方法與思路。

發明內容

本發明的目的是提供一種花瓣形樹杈結構的徑向輻射脈動熱管，旨在解決或改善上述技術問題中的至少之一。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種花瓣形樹杈結構的徑向輻射脈動熱管，包括管體，所述管體成圓盤狀，所述管體包括位于中心處的蒸發段、若干與所述蒸發段連通的通道管路，若干所述通道管路沿所述蒸發段周向等間距設置，并且所述通道管路沿所述蒸發段的徑向向外延展；

所述通道管路遠離所述蒸發段的半段設有分形樹狀網絡結構，所述分形樹狀網絡結構包括若干分叉通道，所述分叉通道與所述通道管路靠近所述蒸發段的半段連通；

其中，所述蒸發段、若干所述通道管路、若干所述分叉通道內填充有工質。

優選的，設定若干所述分叉通道為冷凝段，設定所述通道管路靠近所述蒸發段的半段為絕熱段，所述冷凝段、蒸發段、絕熱段之間連通；所述蒸發段位于中心處，所述絕熱段和所述冷凝段依次沿所述圓盤中心向外設置，所述冷凝段的面積大于所述蒸發段的面積。

優選的，所述蒸發段的表面固接有若干微米銅柱，若干所述微米銅柱呈陣列排布，相鄰兩個所述微米銅柱之間的間隔為800μm，所述微米銅柱的長度為500μm，高度為1mm。

優選的，所述通道管路的數量不少于4個，每一個所述通道管路連通有至少兩個所述分叉通道。

優選的，所述通道管路和所述分叉通道的橫截面形狀為矩形、正方形、梯形中的任意一種。

優選的，所述工質的體積充液率為20％-80％；所述工質為去離子水、HFE-7100、表面活性劑溶液、自潤濕流體中的任意一種或幾種。

優選的，所述蒸發段、所述通道管路、所述分叉通道的基材均為紫銅、不銹鋼、特氟龍材料中的任意一種。