新型热压转换式均温板散热器制造技术

本发明专利技术涉及一种新型热压转换式均温板散热器，是主要针对解决现有同类产品较少实现真正的压力波动形式传导并促进热压转换，普适性较差，换热效率较低的技术问题而设计。该均温板散热器的本体为均温板，所述均温板设有蒸发端、内腔体、冷端，蒸发端设有热源接触面和蒸发端腔内侧，冷端设有冷端接触面和冷端腔内侧，均热板的内腔体填充设有工质；其要点所述内腔体内设有充注量90%以上的工质，工质中加入相容的非凝结性气体，内腔体内热量从气泡的内能转换为压力波动，即均温板的蒸发端受热温度升高，非凝结性气体析出成为汽化核心，工质吸热汽化使汽化核心生长为气泡，然后气泡在压力下发生溃灭，将气泡的内能以压力波动的形式传导出去。出去。出去。

【技术实现步骤摘要】
新型热压转换式均温板散热器


[0001]本专利技术涉及板式的散热装置，是一种新型热压转换式均温板散热器。

技术介绍

[0002]散热装置是指机械设备、金属机柜、电路板等设备部件中用来将热量快速散出，从而保证设备部件正常工作的装置，包括散热风扇、散热板、冷却塔、冷凝液管、均温板等部件装置。十九世纪，船舶业的快速发展是人们认识到由螺旋桨高速旋转运动产生的大量空化气泡会汽蚀金属材料的表面；空化过程中，空泡急速产生、扩张和溃灭，在液体中形成激波或高速微射流。二十世纪中后叶，研究人员发现过冷池沸腾过程中，气泡在加热表面上产生、扩张和溃灭的过程同样会产生压力波（压力波动）。2017年Outi Supponen在PHYSICAL REVIEW FLUIDS期刊上发表文献，公开了通过激光激发工质相变产生空化气泡以及扩张、溃灭的研究成果；发现在气泡产生过程中发射的压力波能量占到气泡内能的75%左右，气泡溃灭过程中发射的压力波能量则低于气泡产生过程，在20%到75%之间波动。现在，工业以及商用的散热器一般是基于空冷、水冷、相变冷却的，其中，又以相变冷却的冷却功率最大、冷却效率最高。主要的相变换热器有热管、均温板、吹胀板、浸没式散热器等，这些相变散热的原理都是利用工质在相变过程中吸收大量热量从而达到冷却的目的。相比于热传导热传输距离越远热阻越大的特点，相变散热就没有这样的限制：相变散热将热量以潜热的形式贮存在蒸汽中，所以蒸汽在长距离传输的过程仅会产生扩散热阻，而扩散热阻要远小于热传导热阻。
[0003]研究表明，在一定热力学状态下，液态工质将吸收的热量转换为压力波，称为热压转换效应现象。热压转换效应本质上是利用工质的内能与机械功耦合作用，达到高强度传热的目的。同时，加热功率越大，压缩功占比越大，压力波的压缩功对传热的占比增加；加热时间越长振幅的衰减系数越大，在沸腾工质中加入非凝结性气体有利于汽化核心的生成，能够对气泡生长起到促进作用，从而起到强化沸腾相变的作用。但是非凝结性气体的存在对于冷凝过程是有害的，会将冷凝换热系数降低两个数量级。所以一般地相变换热器不会在工质中非凝结性气体。基于对热致压力波的研究，一些技术提出了利用热压转换的传热方法及散热器。基于两点事实，压力波散热器的散热效果要好于相变散热器，具体如下：1、气泡产生、扩张、和溃灭过程中发射的压力波能与气泡的内能相当；2、压力波在工质中传输的速度要远大于蒸汽扩散的速度。同时，散热器的主体工质中加入非凝结性的气体，其作用有两个方面：1、非凝结性气体极易在加热表面析出成为汽化核心，强化气液相变效应，从而强化气泡的产生、扩张和溃灭过程，增强由热致压力波的效率；2、非凝结性气体的存在能够增加腔内压力，使压力波在工质中传播的速度更快。另外，由于该散热器不需要通过冷凝向冷端传热，非凝结性气体对于冷凝的副作用不会危害到散热器的性能。
[0004]如中国专利文献中披露的申请号201710055775.2，申请公布日2017.06.13，专利技术名称“一种基于热压转换效应的传热方法及传热系统”；该热压转换传热系统是一种温差驱动压力波的装置（充注量60%
‑
99%），所以对于工质压力随温度变化有较高要求（dp/dT≥
1.0kPa/℃），上述系统利用非凝结性气体强化气泡产生、扩张和溃灭过程，但本质上是温差驱动气泡产生、扩张和溃灭，再转化为压力波在工质中传播，对于工质没有dp/dT≥1.0kPa/℃的要求。再如中国专利文献中披露的申请号201710191739.9，申请公布日2017.06.13，专利技术名称“热压转换均温板、散热器均温散热方法及产品、制作工艺”；该热压转换均温板是一种贯通流路中灌满冷却液体的均温板结构（充注量100%），但受贯通流路容积的限制冷却液体不能因温度升高而产生气化，只能随温度升高而液压增大，产生压力波，沿冷却液体传递；差异在于通过容积限制相变产生，用温差驱动压力波进行传热。

技术实现思路

[0005]为克服上述不足，本专利技术的目的是向本领域提供一种新型热压转换式均温板散热器，使其解决现有同类产品较少与非凝结性气体结合，实现真正的压力波动形式传导并促进热压转换，普适性较差，换热效率较低的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
[0006]一种新型热压转换式均温板散热器，该均温板散热器的本体为均温板，所述均温板设有蒸发端、内腔体、冷端，蒸发端设有热源接触面和蒸发端腔内侧，冷端设有冷端接触面和冷端腔内侧，均热板的内腔体填充设有工质；其结构设计要点所述内腔体内设有充注量90%以上的工质，工质中加入相容的非凝结性气体，内腔体内热量从气泡的内能转换为压力波动，即均温板的蒸发端受热温度升高，非凝结性气体析出成为汽化核心，工质吸热汽化使汽化核心生长为气泡，然后气泡在压力下发生溃灭，将气泡的内能以压力波动的形式传导出去。上述均温板的与热源相接触、固接，均温板的冷端连接下级散热结构（如外翅片、水冷板、风扇等）。同时在工质中加入相容的非凝结性气体来增加腔内压力，通过非凝结性气体强化相变，强化气泡产生、扩张和溃灭过程来促进热压转换；普适性更强，换热效率更高。
[0007]所述均温板为一维散热结构、二维散热结构，或三维散热结构。
[0008]所述均温板采用铜合金、铝合金、钛合金、镍合金、钢的任意一种或多种材料。
[0009]所述工质为去离子水、丙酮、乙醇、制冷剂、氟化液、液态金属的任意一种或多种材料。
[0010]所述蒸发端的蒸发端腔内侧采用柱状阵列、微槽结构、烧结层的表面修饰结构。
[0011]所述冷端的冷端腔内侧采用宏观或者微观的吸波结构来保证压力波动在冷端被吸收转化为内能，宏观的吸波结构为蜂窝状栅栏结构、梯形扩张结构或回路式吸波结构；微观的吸波结构为泡沫金属结构、烧结多孔结构或吸波涂层结构。
[0012]根据上述结构特点，该均温板散热器有两种结构实施例，具体如下：实施例一，所述均温板的蒸发端一侧底部中间凸起内凹槽处设有蒸发端腔内侧，所述内腔体的内径顶部设有冷端腔内侧。实施例二，所述均温板的蒸发端设置于一端，相通的冷端对称设置于另一端呈球形，蒸发端腔内侧设置于蒸发端的一端及两侧内壁，冷端腔内侧设置于冷端的一端圆弧面内壁。
[0013]所述内腔体中充注90%体积分数以上的去离子水作为工质，以二氧化碳气体作为非凝结性气体；当该均温板散热器正常工作时，热量从蒸发端进入该均温板散热器，二氧化碳气体在温升作用下在蒸发端腔内侧处析出成为汽化核心点，去离子水发生相变使汽化核心生长成气泡；气泡在蒸发端腔内侧处发生溃灭产生压力波动，压力波动在工质中扩散；压力波动在冷端腔内侧被吸波材料所捕获转换成热量，热量通过传导由冷端接触面进入下级
散热器或者直接排至环境。
[0014]本专利技术结构设计合理，散热效果更快更好，普适性更强，换热效率更高，特别是在工质中加入非凝结性气体来强化气液相变效率和压力波动传播速度；其适合作为均热板散热器使用，及同类产品的进一步改进。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的实施例一剖视结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型热压转换式均温板散热器，该均温板散热器的本体为均温板，所述均温板设有蒸发端（1）、内腔体（2）、冷端（3），蒸发端设有热源接触面（1a）和蒸发端腔内侧（1b），冷端设有冷端接触面（3a）和冷端腔内侧（3b），均热板的内腔体填充设有工质；其特征在于所述内腔体（2）内设有充注量90%以上的工质，工质中加入相容的非凝结性气体，内腔体内热量从气泡的内能转换为压力波动，即均温板的蒸发端（1）受热温度升高，非凝结性气体析出成为汽化核心，工质吸热汽化使汽化核心生长为气泡，然后气泡在压力下发生溃灭，将气泡的内能以压力波动的形式传导出去。2.根据权利要求1所述的新型热压转换式均温板散热器，其特征在于所述均温板为一维散热结构、二维散热结构，或三维散热结构。3.根据权利要求1所述的新型热压转换式均温板散热器，其特征在于所述均温板采用铜合金、铝合金、钛合金、镍合金、钢的任意一种或多种材料。4.根据权利要求1所述的新型热压转换式均温板散热器，其特征在于所述工质为去离子水、丙酮、乙醇、制冷剂、氟化液、液态金属的任意一种或多种材料。5.根据权利要求1所述的新型热压转换式均温板散热器，其特征在于所述蒸发端（1）的蒸发端腔内侧（1b）采用柱状阵列、微槽结构、烧结层的表面修饰结构。6.根据权利要求1所述的新型热压转换式均温板散热器，其特征在于所述冷端（3）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚春良，陈铁烽，
申请(专利权)人：宁波生久科技有限公司，
类型：发明
国别省市：