含有PCM封装颗粒的强化散热装置及方法制造方法及图纸

一种含有PCM封装颗粒的强化散热装置及方法,属于能源动力等领域。该散热装置中有若干被封装好的PCM颗粒（3），在工作过程中，空气从装置底部的空气进口（1）经过分布器（2）后进入装置，空气带动装置内腔体（4）的PCM（相变储热材料）颗粒在装置内形成喷泉状流动，在流动过程中PCM颗粒与装置的热壁面（5）相互接触碰撞发生热交换，以此实现强化换热的目的；在装置热壁面（5）存在间歇性的高负荷工况时，PCM颗粒（3）内的PCM在温度升高到一定程度时发生相变，在间歇性的高负荷工况中起到缓冲作用。本发明专利技术适合对散热装置的体积有限制和存在间歇性的高负荷工况的电子散热等场合。

【技术实现步骤摘要】
含有PCM封装颗粒的强化散热装置及方法
本专利技术涉及一种含有PCM封装颗粒的强化散热装置及方法，属于能源与动力领域。
技术介绍
随着集成电路的不断发展，电子设备在过去的数十年内向着高性能、微型化的方向飞速发展。在芯片行业有着著名的“摩尔定律”即芯片上可容纳晶体管数量以每18个月为一个周期翻一番的速率增长。随着芯片集成晶体管数量不断增多，芯片发热功率及芯片内部晶体管密度也在不断增大，芯片散热问题也愈来愈突出。高温是导致电子元器件产生热失效的主要因素之一，由于电子器件的微型化，其常常处于封闭有限空间内，而芯片又具有较高的热敏感性，研究发现，CPU在70～80摄氏度运行时，温度每升高1度，可靠性则下降5%，同时，由于芯片到设计原因，大多数时间下芯片都处于待机或低负载状态，此时到发热量较小；存在间歇性的满负荷运行规律，在满负荷运行时的发热量不容小觑，会使得芯片温度瞬间升高，带来热冲击的问题。目前常见的冷却方式主要为强迫风冷散热。强迫风冷散热首先通过热管将热量带到风冷散热器的翅片上，使用风扇通过翅片表面强迫对流换热方式达到降低芯片表面温度的目的。有资料显示，当芯片热流密度大于0.078W/cm2时，一般需要考虑采用强迫空气对流的冷却方式，然而当热流密度大于80W/cm2时，如果仍采用强迫空气对流的冷却方式，对于风扇的风量及风压要求较高，这会使得风扇运转时噪声较大，不仅如此，芯片在间歇性高负荷下所带来的热冲击问题风冷散热器也需要无法在成本、空间、舒适性之间取得令人满意的平衡。相变储热材料（PCM）由于其在蓄放热过程中会存在相变过程中近似于等温的特点备受研究人员的瞩目，已有多种研究将PCM应用于电子散热器中，尤其在芯片短时间内满负荷运行时产生热冲击时，PCM在相变过程中吸收热量而温度不变的特点可以起到缓冲作用。当芯片满载运行时将部分热量存储起来，在芯片低负荷运行时在释放出来。这样可以大幅降低热冲击对芯片带来的影响，并且可以借助PCM的缓冲作用适当降低散热器的性能要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种一种含有PCM封装颗粒的强化散热装置及方法，为散热空间狭小并且存在间歇性高负荷工况提供可靠的散热方案。该装置包括装置壳体，装置壳体一端为空气进口，另一端为空气出口；装置壳体内由空气进口向空气出口依次安装有分布器和滤网；分布器和滤网把装置壳体内部分成三段；空气进口和分布器之间为空气进口段；分布器和滤网之间为装置内腔段，内腔段与被散热物体相接触的壁面称之为装置热壁面；滤网和空气出口之间为空气出口段；上述装置内腔段中存在若干内部封装有PCM的颗粒；分布器和滤网的孔径尺寸小于PCM颗粒的最小尺寸。上述PCM颗粒由导热外壳和以及装填于其中的相变储热材料组成，其中相变储热材料填充导热外壳内部体积的80～90%，相变储热材料熔点高于所处工作场景的常规工况时的温度。本专利技术中提到的散热装置的工作过程如下：空气从空气进口进入装置，经过分布器后鼓动装置内腔体中的封装好的PCM颗粒，使其在装置内腔体中形成喷泉状流动。在流动过程中PCM颗粒与装置的热壁面之间相互接触碰撞，在碰撞过程中不仅破坏了装置热壁面附近的空气边界层强化了空气与装置热壁面之间的换热，而且PCM颗粒与装置热壁面在碰撞过程的热传导现象也会强化装置热壁面的散热，并且PCM颗粒之间相互的碰撞换热也会使得装置内的温度分布更加平均，有利于热量的快速排出，最后空气携带热量经过滤网从空气出口中排出。当装置处于间歇性的高负荷工况出现时PCM颗粒可以将装置来不及排出的热量储存起来，利用PCM相变时吸收大量的相变潜热而温度基本保持不变的特性，容纳热壁面处传来的大量的热量，保护被散热元件防止其因温度过高而损坏，在低负荷工况时PCM颗粒再将高负荷工况时所储存的热量释放出来，提高了散热装置应对热冲击的能力。附图说明图1是本专利技术提出一种含有PCM封装颗粒的强化散热装置示意图；图2是本专利技术封装好的PCM颗粒示意图;图中标号名称：1.空气进口；2.分布器；3.PCM颗粒；4.装置内腔体；5.装置热壁面；6.滤网；7.空气出口；31.PCM；32.封装外壳；33.PCM颗粒内部空隙。具体实施方式在空间狭窄的电子散热应用时，本专利技术中提到的散热装置的工作过程如下：空气从空气进口进入装置，经过分布器后鼓动装置内腔体中的封装好的PCM颗粒，使其在装置内腔体中形成喷泉状流动。在流动过程中PCM颗粒与装置的热壁面之间相互接触碰撞，在碰撞过程中不仅破坏了装置热壁面附近的空气边界层强化了空气与装置热壁面之间的换热，而且PCM颗粒与装置热壁面在碰撞过程的热传导现象也会强化装置热壁面的散热，并且PCM颗粒之间相互的碰撞换热也会使得装置内的温度分布更加平均，有利于热量的快速排出，最后空气携带热量经过滤网从空气出口中排出。当装置处于间歇性的高负荷工况出现时PCM颗粒可以将装置来不及排出的热量储存起来，利用PCM相变时吸收大量的相变潜热而温度基本保持不变的特性，容纳热壁面处传来的大量的热量，保护被散热元件防止其因温度过高而损坏，在低负荷工况时PCM颗粒再将高负荷工况时所储存的热量释放出来，提高了散热装置应对热冲击的能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有PCM封装颗粒的强化散热装置，其特征在于：该装置包括装置壳体，装置壳体一端为空气进口（1），另一端为空气出口（7）；装置壳体内由空气进口（1）向空气出口（7）依次安装有分布器（2）和滤网（6）；分布器（2）和滤网（6）把装置壳体内部分成三段；空气进口（1）和分布器（2）之间为空气进口段；分布器（2）和滤网（6）之间为装置内腔段，内腔段与被散热物体相接触的壁面称之为装置热壁面（5）；滤网（6）和空气出口（7）之间为空气出口段；上述装置内腔段中存在若干内部封装有PCM的颗粒（3）；分布器（2）和滤网（6）的孔径尺寸小于PCM颗粒（3）的最小尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种含有PCM封装颗粒的强化散热装置，其特征在于：该装置包括装置壳体，装置壳体一端为空气进口（1），另一端为空气出口（7）；装置壳体内由空气进口（1）向空气出口（7）依次安装有分布器（2）和滤网（6）；分布器（2）和滤网（6）把装置壳体内部分成三段；空气进口（1）和分布器（2）之间为空气进口段；分布器（2）和滤网（6）之间为装置内腔段，内腔段与被散热物体相接触的壁面称之为装置热壁面（5）；滤网（6）和空气出口（7）之间为空气出口段；上述装置内腔段中存在若干内部封装有PCM的颗粒（3）；分布器（2）和滤网（6）的孔径尺寸小于PCM颗粒（3）的最小尺寸。2.根据权利要求1所述的含有PCM封装颗粒的强化散热装置，其特征在于:上述PCM颗粒（3）由...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲文灏，李晗，韩东，岳晨，何纬峰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32