一种超声波强化双层微通道换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种超声波强化双层微通道换热器，包含上下两层叠加的微换热器。在上层微通道中设置了阵列状菱形肋片，并在肋片上开设多道圆弧状槽，可实现气液分离，以增强其流动换热的效率。在下层微通道中设置了外层圆环类似镰刀状的肋片，当液体进入微通道中可形成涡旋运动，内层设置了一种波浪状肋片，可使外层流入的液体由涡旋运动转变为稳态流动，减少液体在流出时的能量损失。在微通道液体流动过程中，由于流动中的振动，会产生气泡，在超声波的作用下会将气泡崩溃，从而在局部会产生微射流，提高换热的能力。本发明专利技术实现了流体在微通道中换热的应用，在双层微通道之间实现了强化换热效果，提高了芯片等设施的操作性能。提高了芯片等设施的操作性能。提高了芯片等设施的操作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波强化双层微通道换热器


[0001]本专利技术涉及一种微通道换热领域，具体涉及一种超声波强化双层换热微通道装置。

技术介绍

[0002]微通道(微通道换热器)的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年,Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念。随着微制造技术的发展,人们已经能够制造水力学直径10～1 000μm通道所构成的微尺寸换热器。
[0003]国内市场最先将微通道技术产业化的是汽车空调行业。微通道换热器按外形尺寸可分为微型微通道换热器和大尺度微通道换热器。
[0004]微型微通道换热器是为了满足电子工业发展的需要而设计的一类结构紧凑、轻巧、高效的换热器,其结构形式有平板错流式微型换热器、烧结网式多孔微型换热器。
[0005]大尺度微通道换热器主要应用于传统的工业制冷、余热利用、汽车空调、家用空调、热泵热水器等。其结构形式有平行流管式散热器和三维错流式散热器。由于外型尺寸较大(达1.2m
×
4m
×
25.4mm),微通道水力学直径在0.6～1mm以下,故称为大尺度微通道换热器。
[0006]随这社会经济的发展，众多的机械设备中需要对其电子芯片进行换热，使其能够有效的维持工作。在这种背景下，设计一种简单高效的微通道换热装置就显得极为必要。

技术实现思路

[0007]鉴于上述背景中急需解决的换热问题，本专利技术提供了一种超声波强化双层换热微通道装置。本专利技术设计的微通道结构能够有效的增强换热效果，使流体在微通道中换热效率获得极大提高，增强换热流体在微通道中的流动，在微通道换热领域中具有很高的应用。在设计生产中该结构占地较小，能够适应市场中绝大多数芯片的换热要求。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0009]双层微通道结构，包括双层射流孔板、上层换热板、以及下层换热板。芯片放置于两层换热板之间的方形孔槽之中，可以做到芯片前后的有效换热。流体首先经过上层射流孔板的喷射进入至上层换热板之中，随后纳米流体经过一段流动，从上层换热板两侧的空隙中流入至下层换热板之中，流入下层换热板的纳米流体经过一段作用将会沿着下层射流孔板流出。在整个流动换热的过程中，超声波经过双层换热板旁边的孔道进入至为通道内，对微通道施加作用，使得纳米流体在微通道作用下发生空化现象，形成局部射流，加快纳米流体的换热效率。
[0010]所述微通道进口和出口都是采用阵列式的圆孔。
[0011]所述微通道结构的上层肋板采用阵列式菱形肋柱，在肋柱上开有相互对称的圆形孔槽。
[0012]所述菱形肋柱的主要大小尺寸在0.38d至0.92d之间。
[0013]所述菱形肋柱的主要角度大小是45
°
。
[0014]所述菱形肋柱可实现纳米流体中气液的相对分离，促进纳米流体流动的效率，同时一方面由于有超声波的作用，可将纳米流体中的纳米气泡在超声波作用下空化，形成局部射流，孔槽的开设将有利于增大相对的接触面积有效的提升换热效率。
[0015]所述圆弧状肋柱的主要大小尺寸在0.35d至1.8d之间。
[0016]所述波浪状肋柱的曲线函数为y＝0.4dsin(4dx)。
[0017]所述微通道结构中，下层肋板结构为阵列圆弧状结构，阵列的圆弧状结构各不相同，考虑到实际应用中流体由于从上层换热板流出的流速不一，故而设计出形状大小不一的圆弧状结构，其目的是在于最大限度上加速从上层换热板流出的纳米流体的流速，提高相对的换热效率；另一方面在超声波作用下，纳米流体发生空化，圆弧状肋板可有效增加换热面积，促进其在超声波作用下局部射流的效果，增加纳米流体在流动过程中的流动效率，增强微通道的换热效率。中间的波浪式肋柱一方面是为了使外层流入的流体流速减低，由湍流逐步进入稳定流动状态，可有效的降低流体流出时的能量损失；另一方面是可以使左右两侧流速不一致的流体在波浪形作用下逐渐趋于一致，防止流体回流。
[0018]所述微通道中的圆弧状阵列结构可有效增大换热面积时间，增强微通道换热的效果。在超声波作用下可有效实现局部射流高效率的任务。
[0019]本专利技术公开的超声波强化双层微通道换热器的工作方法为：将纳米流体通过上层射流孔喷射至上层换热板上，上层换热板由阵列式菱形肋柱以及开设在菱形肋柱上的孔槽组合而成，喷射口流入的纳米流体经过上层换热板肋柱的作用向着左右孔槽间隙处流出。经过两层换热板的孔槽间隙之后，将上层换热板流出的纳米流体流入下层的换热板，下层换热板是由形状大小不一的圆弧状肋片和波浪形肋片组合而成，实现对中间芯片的双层换热，达到良好的换热效果。在两板之间，开设有方形孔槽，可放置需要散热的芯片。在全部的流动过程中，外部超声波也将通过双层换热板外的小孔作用于整体的微通道。出口处采用方正式的阵列圆孔出口是为了实现纳米流体快速流出的效果，带出更多的热量，已达到最终的良好换热效果。
[0020]有益效果。
[0021]本专利技术是一种双层阵列式微通道结构，流体在进入微通道后可以遍及微通道的每个角落，纳米流体在本专利技术的结构中流动会有更好的换热效果，在同等的环境下，本专利技术较之前的一般的微通道反应器来说，能够加强换热效果，其输出效果将会更好，也会更加适用于更多芯片等其他微小元器件的换热。
[0022]本专利技术是一种超声波强化双层微通道换热器，制作的材料是硅、Si3N4等，该种材料可制造结构更为复杂的多层结构，在微通道换热中也可以做到更好的换热。
[0023]本专利技术是一种超声波强化双层微通道换热器，结构细小，阵列式结构，在有限的空间内可有效的增强换热。
[0024]本专利技术是一种超声波强化双层微通道换热器，占据空间不大，结构简单简易，适用于各种不用的环境。
[0025]本专利技术是一种超声波强化双层微通道换热器，在实际操作中施加超声波之后的效果要显著高于各种微通道换热器。
附图说明
[0026]图1为本专利技术公开的超声波强化双层微通道换热器结构爆炸图。
[0027]图2为超声波强化双层微通道换热器结构的上层换热板的俯视图及剖视图。
[0028]图3为上层换热板菱形肋柱的结构示意图。
[0029]图4为超声波强化双层微通道换热器结构上层换热板的示意图
[0030]图5为超声波强化双层微通道换热器结构的下层换热板的俯视图及剖视图。
[0031]图6为下层换热板的圆弧状肋柱的部分结构示意图。
[0032]图7为下层换热板的圆弧状肋柱的部分结构示意图。
[0033]图8为下层换热板的圆弧状肋柱的部分结构示意图。
[0034]图9为下层换热板的圆弧状肋柱的部分结构示意图。
[0035]图10为下层换热板的圆弧状肋柱的部分结构示意图。
[0036]图11为超声波强化双层微通道换热器结构下层换热板的示意图。
[0037]图12为超声波强化双层微通道换热器结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波强化双层微通道换热器，其特征在于上层换热板上的肋柱的结构，所述微通道结构的上层换热板上的肋柱为菱形状肋柱，在肋柱上开设有相互之间对称的圆弧状孔槽。在上层换热板上左右两侧开设有圆环状孔隙。2.如权力要求1所述的超声波强化双层微通道换热器，其特征在于：所述的上层微通道肋柱长0.92d，宽0.38d，主要的角度为45
°
，圆弧状孔槽的直径为0.06d。3.一种超声波强化双层微通道换热器，其特征在于下层换热板上的肋柱的结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，邱雨生，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：