一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板制造技术

本发明专利技术公开了一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板，冷却器流路以冷却器流路的中间点为界，分为前半程流动序列与后半程流动序列，前半程流动序列与后半程流动序列镜像对称，流动方向可互易，所述冷却器流路包括了至少两种技术规格的换热器，前半程流动序列和后半程流动序列中的换热器均按串并联的混合结构布置。双散热面的液冷板至少包括有一个如上所述的冷却器流路。本发明专利技术具有换热效率高、功率容量大、体积紧凑、资源集约利用的特点，可根据射频电子模块的热源特点定制化设计，特别适合于解决高热流密度、大功率射频电子模块的散热问题，并有助于解决射频电子模块的组阵应用难题。

A Cooler Flow Path with Symmetrical Topological Structure and Double Heat Dissipating Surface Liquid Cooling Plate

The invention discloses a cooler flow path with symmetrical topological structure and a double cooling surface liquid cooling plate. The cooler flow path is bounded by the middle point of the cooler flow path, which is divided into the first half flow sequence and the second half flow sequence. The first half flow sequence and the second half flow sequence are mirror symmetrical, and the flow direction can be reciprocal. The cooler flow path includes heat transfer of at least two technical specifications. The heat exchangers in the first half flow sequence and the second half flow sequence are arranged in a series-parallel hybrid structure. The liquid cooling plate with double radiating surfaces includes at least one cooler flow path as described above. The invention has the characteristics of high heat transfer efficiency, large power capacity, compact volume and intensive utilization of resources. It can be customized according to the characteristics of heat source of radio frequency electronic module, especially suitable for solving the heat dissipation problem of high heat flux density and high power radio frequency electronic module, and is helpful to solve the problem of array application of radio frequency electronic module.

【技术实现步骤摘要】
一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板
本专利技术涉及一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板，适合于小型化电子设备的热管理和结构设计，用于高热流密度、大功率射频电子模块的高效冷却。
技术介绍
冷板是换热器的一种衍生品。换热器用于实现流体与流体之间的热交换。应用范围最广泛的间壁式换热器(不同流体介质之间不直接接触)的热量是从高温流体经由换热器壁板传递至低温流体，实现两种流体之间的热交换。换热器壁板(管材或板材)多选用导热系数较高、强度和韧性较好、易于获取和加工的金属材料制成。冷板可以理解为半个换热器，用于实现流体和固体之间的热交换。冷板的热量是从固体侧热源经由冷板壁板传递至低温流体，或者从高温流体经由冷板壁板传递至固体侧热沉，实现固体与液体之间的热交换。由于热交换对象的特点不同，换热器可以间隔布置冷、热流体，通过空间层叠实现较高的面积体积比，而冷板只能布置一层流体，难以实现较高的面积体积比。冷板常用于电气、电子、动力设备散热，根据使用的流体介质不同，可分为风冷板和液冷板两大类。由于液体的密度、比热容和导热系数都远大于气体，在同等可用温差条件下，液冷板的换热效率和功率容量远大于风冷板，体积也更紧凑。在没有其它具有更高权重的影响因素的情况下，大功率设备散热优选液冷板。目前，液冷板主要包括盘管式和整体式两大类。水管冷板是最早出现的盘管式冷板，由金属薄板、金属管材和金属肋材胀接或铆接制成。金属管材在一个平面内折弯成多回式盘管(或称为蛇形盘管)以增加平面内管路密度，通过肋材与金属薄板胀接或铆接为一体，构成“流体—管壁—肋材—薄板—固体侧热源(或热沉)”的热路。水管冷板的结构简陋、成本较低，但缺点也很明显：1)肋材截面较薄，与胀接或铆接方式共同成为传热瓶颈；2)接触热源的金属薄板强度和平面度较差，填充接触面之间空气隙的热界面材料较厚，进一步限制了换热效率和功率容量的增加。埋管冷板是水管冷板的改进，通过在一块金属厚板上加工出多回式凹槽，并胀接埋入多回式盘管，消除了肋材传热瓶颈，构成“流体—管壁—厚板—固体侧热源(或热沉)”的热路，且金属厚板的强度和平面度较好，填充接触面之间空气隙的热界面材料较薄，增大了换热效率和功率容量。随着热耗散功率的进一步增大，管路与厚板之间的接触热阻也线性增大，而管材折弯半径限制了平面内管路密度的增大，难以进一步提高换热效率和功率容量。整体式冷板是盘管式冷板的改进，通过在一块金属厚板上加工出多回式流道，然后与盖板焊接为一体，构成“流体—壁板—固体侧热源(或热沉)”的热路。整体式冷板完全消除了冷板内部的接触热阻，且流道密集度与加工方法无关，能够完全填充满冷板面积，极大地提高了液冷板的换热效率和功率容量，是目前用于大功率设备散热的主流形式。多回流道整体式液冷板(以下简称多回流道式液冷板)用于电气、电子、动力设备散热，设计原则是针对大面积均匀热源的均温设计，不限制电子模块(或电气模块，以下为简化描述统称为电子模块)的排列顺序，也对电子模块的种类和数量不敏感。工程实践中发现，多回流道式液冷板存在如下缺点：1)串联单路流道，流道长度较大，流阻较大，为缓解流阻增大趋势不得不采用较大的流道截面积，对流换热系数较小，只能通过增大流道密集度以增大面积体积比，或增大流量以增大对流换热系数，以此增大液冷板的换热效率和功率容量。但流道密集度受限于流道截面积和液冷板总面积而存在上限值，流阻正比于流量的平方，也因泵动力而存在上限值。流道长度较大，流动在同等流量下更容易由层流态转戾为湍流态，湍流区占比较大，进一步增大了流阻，导致泵动力不足的问题更突出。2)液冷板流道和散热面的温度梯度较明显，为减小散热面温度梯度而增大流量导致系统能效降低。3)均温设计的液冷板不能针对局部高热流密度点热源强化局部换热效率，导致一些区域过换热，而另一些区域欠换热，浪费了冷却液的热容量。多回流道式液冷板可作为液冷机架的主液冷板，实现中等热耗散功率、中等热流密度的电子模块的散热，且对电子模块的种类、数量和排列顺序不敏感，适应性较好，是一种通用性较好的液冷板设计方案。通常，液冷机架包括平行布置的两块液冷板，电子模块装入液冷板之间的空间，三者呈工字型，构成两路“热源—模块盒体—液冷板壁板—流体”的热路。但此散热方案的热路迂长，热阻较大，难以满足高热流密度、大功率射频电子模块(以下简称为射频电子模块)的散热要求。射频电子模块要求以整个盒体底面接触液冷板，以缩短热路，扩大接触面积，有效减少热阻。多回流道式液冷板的设计特点和性能难以满足具有非均匀、分布式点热源特点的射频电子模块的散热要求。整体式液冷板的散热器总是与一侧壁板天然地成为一体，而与另一侧壁板通过焊料(或焊接界面)连接。受限于焊接工艺能力，焊料(或焊接界面)的导热系数比金属基体材质小，且虚焊会导致导热路径中断。因而，整体式液冷板总是一侧的散热能力较强，而另一侧的散热能力较差，通常只作为单散热面的液冷板使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板，具有换热效率高、功率容量大、体积紧凑、资源集约利用的特点，可根据射频电子模块的热源特点定制化设计，特别适合于解决高热流密度、大功率射频电子模块的散热问题，并有助于解决射频电子模块的组阵应用难题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，以所述冷却器流路的中间点为界，分为前半程流动序列与后半程流动序列，所述前半程流动序列与后半程流动序列镜像对称，流动方向可互易，所述冷却器流路包括了至少两种技术规格的换热器，所述前半程流动序列和所述后半程流动序列中的换热器均按串并联的混合结构布置。进一步地，所述串并联的混合结构包括至少四个换热器，每两个换热器串联后，再并联。进一步地，所述冷却器流路的中间点为级间混合器。具体地说，所述具有对称拓扑结构的冷却器流路包括：进液口；第一引流段，与所述进液口连通；第一换热器B和第二换热器B，均与所述第一引流段连通；第一换热器A和第二换热器A，分别与所述第一换热器B和所述第二换热器B连通；级间混合器，其进液端分别与所述第一换热器A和所述第二换热器A连通；第三换热器A和第四换热器A，均与所述级间混合器的出液端连通；第三换热器B和第四换热器B，分别与所述第三换热器A和所述第四换热器A连通；第二引流段，分别与所述第三换热器B和所述第四换热器B连通；出液口，与所述第二引流段连通。进一步地，所述第一换热器B、所述第二换热器B、所述第三换热器B和所述第四换热器B的技术规格相同，所述第一换热器A、所述第二换热器A、所述第三换热器A和所述第四换热器A的技术规格相同，并且所述第一换热器A的技术规格高于所述第一换热器B，所述第一换热器B、所述第一换热器A、所述第三换热器A和所述第三换热器B，所述第二换热器B、所述第二换热器A、所述第四换热器A和所述第四换热器B均为阵列通道式换热器。一种双散热面的液冷板，其至少包括有一个如上所述的冷却器流路。进一步地，所述液冷板外观为一个厚度较小的板件，具有2个大表面和4个小表面，两两对侧布置，所述2个大表面作为散热面，所述余下对侧布置的2个小表面作为结构安装面，所述余下1个小表面作为流体接口面，所述进液口和所述出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，其特征在于，以所述冷却器流路的中间点为界，分为前半程流动序列与后半程流动序列，所述前半程流动序列与后半程流动序列镜像对称，流动方向可互易，所述冷却器流路包括至少两种技术规格的换热器，所述前半程流动序列和所述后半程流动序列中的换热器均按串并联的混合结构布置。

【技术特征摘要】
1.一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，其特征在于，以所述冷却器流路的中间点为界，分为前半程流动序列与后半程流动序列，所述前半程流动序列与后半程流动序列镜像对称，流动方向可互易，所述冷却器流路包括至少两种技术规格的换热器，所述前半程流动序列和所述后半程流动序列中的换热器均按串并联的混合结构布置。2.根据权利要求1所述的一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，其特征在于，所述串并联的混合结构包括至少四个换热器，每两个换热器串联后，再并联。3.根据权利要求1所述的一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，其特征在于，所述冷却器流路的中间点为级间混合器。4.根据权利要求1-3所述的一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，其特征在于，其包括：进液口(201)；第一引流段(202)，与所述进液口(201)连通；第一换热器B(203)和第二换热器B(204)，均与所述第一引流段(202)连通；第一换热器A(207)和第二换热器A(208)，分别与所述第一换热器B(203)和所述第二换热器B(204)连通；级间混合器(211)，其进液端分别与所述第一换热器A(207)和所述第二换热器A(208)连通；第三换热器A(209)和第四换热器A(210)，均与所述级间混合器(211)的出液端连通；第三换热器B(205)和第四换热器B(206)，分别与所述第三换热器A(209)和所述第四换热器A(210)连通；第二引流段(212)，分别与所述第三换热器B(205)和所述第四换热器B(206)连通；出液口(213)，与所述第二引流段(212)连通。5.根据权利要求4所述的一种具有对称拓扑结构的冷却器流路，其特征在于，所述第一换热器B(203)、所述第二换热器B(204)、所述第三换热器B(205)和所述第四换热器B(206)的技术规格相同，所述第一换热器A(207)、所述第二换热器A(208)、所述第三换热器A(209)和所述第四换热器A(210)的技术规格相同，并且所述第一换热器A(207)的技术规格高于所述第一换热器B(203)，所述第一换热器B(203)、所述第一换热器A(207)、所述第三换热器A(209)和所述第三换热器B(205)，所述第二换热器B(204)、所述第二换热器A(208)、所述第四换热器A(210)和所述第四换热器B(206)均为阵列通道式换热器。6.一种双散热面的液冷板，其特征在于，其至少包括有一个如权利要求1-5任意一项所述的冷却器流路。7.根据权利要求6所述的一种双散热面的液冷板，其特征在于：所述液冷板外观为一个厚度较小的板件，具有2个大表面和4个小表面，两两对侧布置，所述2个大表面作为散热面，余下对侧布置的2个小表面作为结构安装面，余下1个小表面作为流体接口面，所述进液口(201)和所述出液口(213)同侧，所述两个散热面之间有对称基准面A，所述两个结构安装面之间有对称基准面B；所述液冷板在散热面法...

【专利技术属性】
技术研发人员：任川，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51