一种热磁冷却系统及电子设备技术方案

技术编号:12811908 阅读:77 留言:0更新日期:2016-02-05 11:15
本发明专利技术涉及一种热磁冷却系统及包括该热磁冷却系统的电子设备。一种热磁冷却系统,包括热源,液冷装置,热源散发的热量传递到液冷装置,流体在液冷装置中循环流动以进行散热,所述流体是能够被磁化和去磁的磁流体,在液冷装置的一部分上设置有外加磁场以对磁流体进行磁化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热磁冷却系统,更具体地涉及使用热和磁结合使用来进行冷却的系统。
技术介绍
磁热效应是指制冷工质在等温磁化时向外界放出热量(如图1(b)),而绝热去磁时温度降低,从外界吸收热量的现象(如图1(c))。这里的制冷工质是指固态的磁性材料。物质由原子构成,原子由电子和原子核构成,电子有自旋磁矩还有轨道磁矩,这使得有些物质的原子或离子带有磁矩。顺磁性材料的离子或原子磁矩在无外磁场时是杂乱无章的,加外磁场后,原子的磁矩沿外磁场取向排列,使磁矩有序化,会向外放出热量;而一旦去掉外磁场,材料系统的磁有序减小,会从外界吸收热量。如果把去磁吸热过程和磁化放热过程用一个循环连接起来,通过外加磁场,就可以使磁性材料不断从一端吸热而在另一端放热,达到制冷的目的。
技术实现思路
本专利技术利用了上述磁热效应,将磁热效应与普通的散热相结合,以达到更高的散热效率。本专利技术提供一种热磁冷却系统,其技术方案为:一种热磁冷却系统,包括热源,液冷装置,热源散发的热量传递到液冷装置,流体在液冷装置中循环流动以进行散热,其中:所述流体是能够被磁化和去磁的磁流体,在液冷装置的一部分上设置有外加磁场以对磁流体进行磁化。本专利技术的上述技术方案涉及单循环液冷系统,在传统的单循环液冷系统上设置外磁场,并且将传统单循环液冷系统中的流体替换为磁流体。当热源与液冷装置交换热量后,热源散发的热量传递到液冷装置中的磁流体中,磁流体在液冷装置中循环流动,当磁流体流动经过外磁场时,外磁场对磁流体进行磁化,磁化时,磁流体向外放热,经由液冷装置的散热部件,在本专利技术中为散热片,磁流体放出的热排到系统外部,磁流体温度降低;当磁流体流动离开外磁场时,磁流体进行去磁,此时磁流体从外部吸热,磁流体周围的温度降低,从而磁流体的温度也得以进一步降低,因此,在传统的单循环液冷系统外部设置外加磁场可以使得磁流体达到更大的温度降低,提高了散热效率。优选地,所述热源和液冷装置之间设置有界面材料层,界面材料层用于减少热源和液冷装置之间的热阻。界面材料层用于减少液冷装置和热源之间的缝隙,减少热源和液冷装置之间的接触热阻,通常采用导热硅脂或者由高导热材料制成,例如由铜和银制成的导热垫/层。优选地,所述液冷装置设置有用于栗送流体在液冷装置中循环流动的栗。磁流体在液冷装置中的循环流动可以凭借磁流体自身的热对流,但是,为了达到在液冷装置中更好的磁流体热循环,还可以在液冷装置中设置用于栗送流体在液冷装置中循环流动的栗。本专利技术还提供了一种热磁冷却系统,其技术方案为:一种热磁冷却系统,包括热源,第一液冷装置,第二液冷装置,热源散发的热量传递到第一液冷装置,第一液冷装置和第二液冷装置构成双循环液冷系统,第一液冷装置将一部分热量传递到第二液冷装置,第一流体在第一液冷装置中循环流动以散发热量,第二流体在第二液冷装置中循环流动以散发热量,第一流体和第二流体彼此独立,其中:所述第一流体和/或所述第二流体是能够被磁化和去磁的磁流体,在第一液冷装置和/或第二液冷装置的一部分上设置有外加磁场以对磁流体进行磁化。本专利技术的上述技术方案涉及双循环液冷系统,在传统的双循环液冷系统上设置外磁场,并且将传统双循环液冷系统中的流体的至少其中一种流体替换为磁流体,并在该磁流体外设置外加磁场以对该磁流体进行磁化。当热源与液冷装置交换热量后,热源散发的热量传递到第一液冷装置中,第二液冷装置与第二液冷装置嵌套布置,第一液冷装置的部分热量传递到第二液冷装置,在第一液冷装置和/或第二液冷装置中设置有磁流体,即,可以仅在第一液冷装置中布置磁流体;仅在第二液冷装置中布置磁流体;或者在第一液冷装置和第二液冷该装置中均布置磁流体;对应以上三种磁流体的布置方式,外加磁场的布置方式为:仅在第一液冷装置外侧布置外加磁场;仅在第二液冷装置外侧布置外加磁场;在第一液冷装置和第二液冷装置外侧均布置外加磁场。在磁流体上布置外加磁场使得散热效率提高的原理与单循环液冷系统相同,即当磁流体流动经过外磁场时,外磁场对磁流体进行磁化,磁化时,磁流体向外放热,经由第一液冷装置和/或第二液冷装置的散热部件,在本专利技术中为散热片,磁流体放出的热排到系统外部,磁流体温度降低;当磁流体流动离开外磁场时,磁流体进行去磁,此时磁流体从外部吸热,磁流体周围的温度降低,从而磁流体的温度也得以进一步降低,因此,使得磁流体达到更大的温度降低,提高了散热效率。优选地,所述热源和第一液冷装置之间设置有界面材料层,界面材料层用于减少热源和第一液冷装置之间的热阻。优选地,所述第一流体不是磁流体,所述第二流体是磁流体,仅在第二液冷装置的一部分上设置有外加磁场以对磁流体进行磁化。优选地,所述磁流体是期望温度范围内的巨磁热效应的磁流体工质。优选地,所述外加磁场采用高磁通密度的永磁体。优选地,所述界面材料层为导热硅脂。优选地,所述磁流体是铁磁性微细粉末在水、油类、酯类或醚类液体中进行稳定分散的一种液体。优选地,所述铁磁性微细粉末是Fe304纳米颗粒、铁磁性稀土金属纳米颗粒、含GdSiGeZn合金纳米颗粒或含稀土化合物纳米磁性颗粒。优选地,所述第一液冷装置和所述第二液冷装置采用高导热系数的材料制成。优选地,所述第一液冷装置设置有用于栗送第一流体在第一液冷装置中循环流动的第一栗和/或所述第二液冷装置设置有用于栗送第二流体在第二液冷装置中循环流动的第二栗。第一流体在第一液冷装置中的循环流动以及第二流体在第二装置中的循环流动可以凭借磁流体自身的热对流,但是,为了达到在第一液冷装置和第二液冷装置中,第一流体和第二流体更好的循环流动,还可以在第一液冷装置和第二液冷装置中设置用于栗送第一流体和第二流体在第一液冷装置和第二液冷装置中循环流动的栗。本专利技术还提供一种电子设备,包括上述的热磁冷却系统。优选地,所述电子设备中的发热元件作为热磁冷却系统中的热源。采用上述的热磁冷却系统以及包括该热磁冷却系统的电子设备,利用磁热效应,可以提高散热效率。【附图说明】本专利技术的其它优点和特征将从接下来的仅以非限制性示例的目的给出的并表示在附图中的本专利技术的特定实施例的说明变得更加清楚明显,在附图中:图1 (a),(b),(c)分别示出了顺磁材料在无外加磁场,有外加磁场,以及离开外加磁场的情况下,顺磁材料初始状态,被磁化后的状态至去磁的状态;图2示出了无外加磁场以及不使用磁流体的单循环液冷系统;图3示出了无外加磁场以及不使用磁流体的双循环液冷系统;图4示出了磁流体在从磁化到去磁过程中,其温度与热熵的关系,横坐标S表示热熵,纵坐标T表示温度;图5示出了根据本专利技术的热磁冷却系统,其为单循环液冷系统;图6示出了根据本专利技术的热磁冷却系统,其为双循环冷却系统。附图标记说明1.散热片2.流体3.界面材料层4.热源5.第一栗6.第二栗7.内循环8.外循环9.热交换器10.外加磁场11.第一流体12.第二流体13.磁流体【具体实施方式】无外加磁场以及不使用磁流体的液冷系统,通常是利用流体在热端吸收热量并在冷端释放热量来完成热量传递。例如,对于单循环液冷系统(如图2所示),换热能力:Q = qXQX (tft^。其中q为循环流量,C为比热,t2为热流体温度,tl为冷流体温度;例如,对于双循环液冷系统(如图3所示),换热能力:Q = qXQX (tft本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热磁冷却系统,包括热源,液冷装置,热源散发的热量传递到液冷装置,流体在液冷装置中循环流动以进行散热,其特征在于:所述流体是能够被磁化和去磁的磁流体,在液冷装置的一部分上设置有外加磁场以对磁流体进行磁化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:贺潇
申请(专利权)人:联想北京有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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