一种热端变截面多脉动冷端热管散热器制造技术

一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，所述热端变截面多脉动冷端热管散热器包括脉动冷端、热端，其特征在于：所述脉动冷端为内设多个脉动通道的散热板体；所述热端为空心腔体，腔体中充有工质及毛细吸液芯；在热端空心腔体的上盖板上设有多个冷端接口，每一个冷端接口安装有一个所述脉动冷端，使脉动冷端的脉动通道与热端的空心腔体连通。本发明专利技术结构简单，制备容易，可以横竖兼用，采用变截面结构，可以增加热管承压能力，特别是扩大冷端散热面积，蒸发冷凝两个热力过程分别采用脉动传热与多孔介质传热模式，有效提升传热传质性能，均匀回流及均温性好，适于工业化制造。

Heat exchange radiator with variable end section and multi pulsating cold end

A hot end tapered multi pulse cold end heat pipe radiator, the heat end of variable cross section multi pulse cold end heat pipe radiator comprises a pulsating cold end and the hot end, characterized in that: the plate body is provided with a plurality of pulsating passage of the pulsation in the cold end to the hot end; a hollow cavity. The cavity is filled with refrigerant and wick; the cold end is provided with a plurality of interface of the upper cover hot end hollow cavity on each interface is provided with a cold end of the cold end of pulse, the hollow cavity pulsation channel and the end of the cold end heat pulse communication. The invention has the advantages of simple structure, easy preparation, can be used with variable cross-section structure can increase the bearing capacity of heat pipe, especially the expansion of the cold end heat dissipation area, evaporation condensation two thermal process using the pulse of heat transfer and heat transfer in porous media model, effectively enhance the heat and mass transfer performance, uniform reflux and good temperature uniformity, suitable for industrialization manufacturing.

【技术实现步骤摘要】
一种热端变截面多脉动冷端热管散热器
本专利技术公开了一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，属于强化传热
技术背景受科技发展客观趋势的牵引，一些至关重要的微电子、光电子元器件，诸如IC领域的大规模集成电路芯片、军工领域有源相控阵雷达的TR组件、照明领域的LED芯片、激光领域的大功率固体激光器的抽运源和增益介质、光伏领域的聚光光伏电池等，一直都在朝着高速化、集成化、小型化的路径快速发展。与此同时，一个不可避免的问题随即出现，即运行时的发热问题，它导致了元器件运行不稳定，甚至烧坏，故从传热学角度讲，这类器件可统归为高热流密度平面发热体。另外，这类元器件在使用过程中，安装方式可能水平或直立两种，随着技术的发展，也有不少应用电子芯片的场合，由于位置狭小、载体限制等特殊情况下，采用了直立安装，绝对数量也很大，但由于历史原因，对直立安装散热研究不多，问题也很突出，成了热工科技界研究热点之一。虽然上述元器件功能各不相同，但却具有三个重要的相似特征：一是热流密度非常高，二是具有平面外形，三横竖兼用。高的热流密度缘自高热流密度平面发热体运行时，因能量有效转换效率低或能量投入过大，以至在平面发热体极小的体积或面积上出现高热流密度，如IC芯片的平均热流密度可达300～500W/m2、LED可达300W/m2、TR组件可达150W/m2、增益介质可达100W/m2、1000倍聚光光伏电池可达500W/m2。此外，由于高热流密度平面发热体内部微结构运行的差异，还会存在热流密度异常高点。由传热理论可知，上述两高将使平面发热体整体温度过高和温度不均，实际也是如此。研究表明，作为微电子、光电子器件，平面发热体的工作温度都有约束，一般来说，其允许的工作温度处于75～120℃之间，不同类型的平面发热体有不同允许值。当温度超过允许值时，平面发热体的工作性能及寿命将大幅下降，甚至烧毁。因此，为使平面发热体能够良好、稳定、安全运行，对其进行良好的散热冷却至为关键。由于受安装场所狭小、允许工作温度及均温性等限制，平面发热体配置的散热装置必须满足下述技术要求：平面传热、传热性能优异、均温性好、占用面积小、散热面积大、简单可靠、横竖兼用。要求相当高。热管被称为热的超导体，具有传热性能优异，无动力消耗，占用空间及面积小、系统简单可靠等优点。为此，科技工作者针对此类高热流密度平面发热体，进行了大量研究，开发了多种具有接触平面的所谓平面热管或平板热管，用以解决其散热冷却问题。但从研制及实际使用情况看，已研发的具有平面蒸发端的热管还存在许多不足，如何科学有效的解决平面发热体的散热冷却，仍是一个待解难题。该问题不解决将严重制约上述重要领域的技术发展，因此，针对该问题研发新型散热技术是一项必要而急迫的工作。目前已申请的相关专利技术情况总结如下。中国专利ZL201110074375.9提出了一种双面槽道板式脉动热管，由板式中空壳体插装周期性折板封闭而成。其中的折板折棱与壳体内壁通过点焊形成多条脉动槽道，脉动槽道可以使得热管运行时，工质在管内呈一种随机高频的脉动冲击流动，能显著强化传热作用。该热管的特点是外形为单纯的板状体，便于和散热对象接触，散热能力强，适于电子元器件的散热冷却。由《基于空调能量回收的平板热管传热性能》(中南大学学报(自然科学版)第46卷第1期)发现，当模拟平面发热体倾角为60°、发热功率为50W时，其当量导热系数达到200W/(cm·℃)，是其壳体材料导热系数的1200多倍，导热能力大为提高，但其表面温度仍达到75℃，即将超过IC芯片的允许温度值。尽管从结构及传热性能上讲，板式脉动热管适合平面发热体的冷却，且反映导热能力的当量导热系数也有很大提高，但实际仍然无法满足高热流密度的散热需要。分析认为，传热量是与导热系数和传热面积的乘积成正比的，仅导热系数高并不代表传热量大，还须有适当大小的散热面积，散热面积不够热量仍然不能充分散发，导致温度过高。但作为板式脉动热管，起散热作用的冷端受工作空间及工质流动机理的限制，不可能设计得很长，因此，针对高热流密度的单纯的板式脉动热管普遍存在冷端散热面积不够的弱点。中国专利200810119311.4提出了一种用于电子器件冷却的平板热管及其加工工艺，该平板热管由一个断面呈框架状的盒体及其内置的W形波浪板状内翅片构成。内翅片与盒体上下端面接触，把盒体空间分隔成若干孔状通道，抽真空灌液形成热管。盒体的下端面为吸热端，上端面为冷却端，为加强冷却可在上端面增加一层W形的孔板作为外翅片，之上再设置风扇。分析其结构与传热过程，发现该平板热管存在如下问题。一是由于热管冷、热端取自热管的上下端面，非内部空间的大尺寸方向，由此造成工质总体流动为上下方向，而上下距离很短，意味着对传热有益的对流作用基本不存在，影响工质侧换热效果，从而削弱了热管的总体传热能力。二是作为单纯的平板热管，在有限占地面积上，不可能安排更大的散热面积，从而使得散热面积不够。三是该平板热管没有采用传热能力更强的脉动传热，不是脉动热管，且蒸发端只可水平安装。中国专利ZL200820224845.9提出了一种具有复合内腔的组合式平板热管散热器装置。该专利所述的复合内腔组合式热管，其结构为，一块中空平板与平行的一至多块中空平板交叉，形成内部联通外部闭合的反Π形结构而成，其中水平板起蒸发段作用，其他平行板起冷凝段作用。为加大散热面积还在蒸发段和冷凝段的外表面安装了系列散热肋片。分析其结构与传热过程，发现该结构具有灵活布置冷凝段，利于调整冷凝段数量即调整散热面积的效用。但其使用过程会有如下不足：一是蒸发段平板内部无加强结构受压后容易鼓突变形，从而影响与发热体的接触；二是由于蒸发段为平板结构，上下平面大小一致，当需要增加冷凝段即增加散热面积数量时，上下平面须同时扩大，造成下平面(即接触面)面积远大于被冷却体面积，有违于平面发热体散热装置占用面积小的要求；三是热管内部无脉动槽道，不能应用传热能力更强的脉动传热，四是该热管实际为水平平板热管，不适合直立平面发热体的散热。中国专利200410091536.5提出了一种集合扁管式热管散热器。该热管依靠多个并排扁管与一个扁盒一侧的贯通连接，来形成内部联通外部闭合的结构，扁管为冷凝段，扁盒为蒸发段，为增加散热面积在扁管外设有密集翅片，为防止蒸发段扁盒变形在盒左右两平面间加装了支撑，该结构具有灵活布置冷凝段，利于调整冷凝段数量即调整散热面积的效用。分析发现该专利存在如下不足：一是蒸发段扁盒采用加装支撑来提高耐压能力，作为薄壁盒体效果并不能保证，而且会增加多个焊点，不利于加工和形成真空；二、三与ZL200820224845.9对应的第二、第三点相同；四是冷凝段扁管的翅片方向与扁管轴向垂直，翅片只能采用焊接而不能采用与扁管一体拉伸成型，加工非常复杂。分析发现使用过程会有如下不足：一是蒸发段扁盒采用专利所述加装支撑来提高耐压防变形，效果不能很好保证，而且会增加多个焊点，不利于形成真空；二、三与ZL200820224845.9对应的第二、第三点相同；四是其冷凝段内流道横截面为长方形，冷凝液在重力作用下将顺着侧大壁竖直流下，然后集中从冷凝端下部流入蒸发端下部，这种集中回流将导致蒸发段上部缺少工质而温度增高，也使被冷却电子器件上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，所述热端变截面多脉动冷端热管散热器包括脉动冷端、热端，其特征在于：所述脉动冷端为内设多个脉动通道的散热板体；所述热端为空心腔体，腔体中充有工质及毛细吸液芯；在热端空心腔体的上盖板上设有多个冷端接口，每一个冷端接口安装有一个所述脉动冷端，使脉动冷端的脉动通道与热端的空心腔体连通。

【技术特征摘要】
1.一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，所述热端变截面多脉动冷端热管散热器包括脉动冷端、热端，其特征在于：所述脉动冷端为内设多个脉动通道的散热板体；所述热端为空心腔体，腔体中充有工质及毛细吸液芯；在热端空心腔体的上盖板上设有多个冷端接口，每一个冷端接口安装有一个所述脉动冷端，使脉动冷端的脉动通道与热端的空心腔体连通。2.根据权利要求1所述的一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，其特征在于：热端空心腔体的上盖板面积大于等于下盖板面积，上盖板与下盖板面积比为1～6；当上盖板、下盖板垂直设置时，其质心与所述上、下盖板的垂线可不共线，上盖板质心比下盖板质心往上偏移的偏差距离为下盖板当量直径(或定性尺寸)的0～2.5倍。3.根据权利要求1所述的一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，其特征在于：所述脉动冷端相互平行，脉动冷端与上盖板的夹角为15°～165°。4.根据权利要求1所述的一种热端变截面多脉动冷端热管散热器，其特征在于：热端空心腔体中填充的毛细吸液芯距上盖板的引流距离≤5mm。5.根据权利要求4所述的一种热端变截面多脉动...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏侯国伟，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43