一种带有糖醇类PCM储能单元的电子设备散热系统及方法技术方案

本发明专利技术属于电子设备热控领域，公开了一种带有糖醇类PCM储能单元的电子设备散热系统及方法，该系统包括冷却循环管路、散热冷板、储能式换热器、晶体粉末送粉器和散热器；所述冷却循环管路内的流体依次流经散热冷板和储能式换热器；所述储能式换热器流出的流体可选择地经过散热器，所述储能式换热器内填充有糖醇类PCM作为储能介质，该储能介质可吸热熔化和凝固再生，所述晶体粉末送粉器用于输入该储能介质的晶体粉末颗粒，以提高该储能介质的凝固再生速度；本发明专利技术利用糖醇类PCM的蓄热能力，结合散热器和散热冷板，实现对大功率、高热流密度电子设备的控温。电子设备的控温。电子设备的控温。

【技术实现步骤摘要】
一种带有糖醇类PCM储能单元的电子设备散热系统及方法


[0001]本专利技术属于电子设备热控领域，具体涉及一种带有糖醇类PCM储能单元的电子设备散热系统及方法。

技术介绍

[0002]电子设备在高温环境下工作会严重损害其可靠性与寿命。随着集成电路的快速发展，性能不断提高的同时发热功率也在不断增大。传统的散热技术需要外界低温环境作为热沉，一般为大气、淡水、海水等，通过热管、翅片、换热器、风扇等设备强化传热过程，以满足散热功率需求。然而，对于部分使用场景，例如高温环境或绝热环境，外界环境无法作为热沉，此时固液相变材料可将热量暂时储存起来，实现电子设备的控温散热。电子设备工作结束后，设备回到低温环境，再将相变材料中储存的热量散出，完成储热
‑
排热循环。
[0003]在本领域中需要一种能够更快且更有效地散热的机制，能够满足电子设备大功率、高热流密度的散热需求，并且有较高的储热密度。糖醇类PCM的密度在1.2~1.4g/cm3，潜热在220~320J/g，体积潜热为石蜡类PCM的155%~430%。并且该类材料的生产主要以植物为原材料，绿色环保，具有较大潜力。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种带有糖醇类PCM储能单元的电子设备散热系统及方法，以解决现有技术中的问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种电子设备散热系统，包括冷却循环管路、散热冷板、储能式换热器、晶体粉末送粉器和散热器；所述冷却循环管路内的流体依次流经散热冷板和储能式换热器；所述储能式换热器流出的流体可选择地经过散热器，所述散热冷板固定在电子设备上；所述储能式换热器内填充有储能介质，该储能介质可吸热熔化和凝固再生，所述晶体粉末送粉器用于输入该储能介质的晶体粉末颗粒，以提高该储能介质的凝固再生速度。
[0005]进一步的，所述储能式换热器包括换热器外壳、第一盘管和第二盘管，第一、第二盘管和所述储能介质均设置在换热器外壳内，第一、第二盘管形成并联结构，二者内部流过流体。
[0006]进一步的，所述储能式换热器的流体输出端连通输出管路和散热器，所述散热器和输出管路构成并联结构，所述输出管路连通三通阀的其中一个输入端，所述散热器连通三通阀的另外一个输入端，所述三通阀的输出端连通冷却循环管路。
[0007]进一步的，所述晶体粉末送粉器包括十字管、活塞和进料斗，所述十字管内设置第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的一端为气体出口，另外一端为气体入口，所述气体出口连通储能式换热器的气体注入管道，所述气体入口供入气体，所述活塞可滑动的插接在所述第二通孔内，并通过驱动装置推动其滑动，所述活塞上设置有与进料斗输出端适配的径
向孔；所述进料斗内用于放入晶体粉末，当所述活塞的径向孔对齐进料斗输出端时，所述活塞端部堵塞第一通孔，晶体粉末进入到径向孔内；当所述活塞滑动至径向孔对齐第一通孔时，晶体粉末随气体输出。
[0008]进一步的，所述散热冷板包括散热冷板壳体、导流片和微通道翅片，所述散热冷板壳体扣合在所述微通道翅片上，并形成流动腔，所述导流片位于流动腔内，将流动引导至微通道翅片的翅片部分，所述流动腔设置有连通所述冷却循环管路的流动腔入口和流动腔出口。
[0009]进一步的，所述储能介质为糖醇相变材料。
[0010]一种电子设备散热方法，包括：冷却循环管路内的流体依次流经散热冷板和储能式换热器，散热冷板固定在电子设备上；储能式换热器流出的流体可选择地经过散热器；储能式换热器中内填充有储能介质，该储能介质可吸热熔化和凝固再生，当储能介质需要凝固再生时，晶体粉末送粉器将携带晶体粉末的气体注入到储能式换热器。
[0011]进一步的，该散热方法包括至少四种散热模式：储热模式下：储能介质的相变温度低于电子设备的安全工作阈值温度，流体经过储能式换热器，电子设备产生的热量全部由储能式换热器吸收并储存，流体不经过散热器；储热
‑
散热模式：电子设备一部分发热由储能式换热器吸收，另外一部分发热由散热器散出，流体经过散热器；散热模式：在储能介质完全熔化时，其全部热量由散热器散出，流体经过散热器；排热模式：电子设备停止运行，储能介质凝固再生，流体经过散热器，晶体粉末送粉器将携带晶体粉末的气体注入到储能式换热器。
[0012]进一步的，储能介质凝固过程中注入的晶体粉末粒径大于临界成核半径，以促进结晶，临界成核半径的计算公式为：
[0013]其中γ为表面能，T
*
为固液平衡温度，ΔH
f
为相变潜热。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用糖醇类PCM的蓄热能力，结合散热器和散热冷板，实现对大功率、高热流密度电子设备的控温；当电子设备在工作时，利用PCM的熔化潜热吸收电子设备的发热，散热器可做补充散热；当电子设备结束工作，再将PCM中的热量散出，通过注入惰性气体与固体PCM粉末促进成核凝固，使得PCM再生，完成一个工作循环；本专利技术以储热、散热相结合的方式，能够满足大功率、高热流密度电子设备的控温需求。
附图说明
[0015]图1图示了本专利技术散热系统的整体示意图；图2A为储能换热器的装配爆炸图；图2B为储能换热器的剖面图；
图3A为散热冷板的剖视轴测图；图3B为散热冷板的侧面剖视图；图3C为图3B中的A处放大图；图4A为晶体粉末送粉器在装填粉末时的状态示意图；图4B为晶体粉末送粉器在输送粉末时的状态示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的图1
‑
图4B，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0017]一种电子设备散热系统，包括冷却循环管路、散热冷板102、储能式换热器111、晶体粉末送粉器110和散热器112；所述冷却循环管路内的流体依次流经散热冷板102和储能式换热器111；所述储能式换热器111流出的流体可选择地经过散热器112，所述散热冷板102固定在电子设备103上；所述储能式换热器111内填充有储能介质，该储能介质可吸热熔化和凝固再生，所述晶体粉末送粉器110用于输入该储能介质的晶体粉末颗粒，以提高该储能介质的凝固再生速度。
[0018]具体而言，在本专利技术中，储能介质优选为糖醇相变材料（phase change material，PCM）。该材料能够吸热熔化和凝固再生。其中对于控温需求在100℃的电子设备优选赤藓糖醇/木糖醇共晶材料，对于控温需求在150℃的电子设备优选赤藓糖醇。晶体粉末送粉器110的目的输入对应材料的晶体粉末颗粒后，促进储能介质成核结晶，实现储能介质的凝固再生。
[0019]本专利技术的冷却循环管路上设置有储液箱101，储液箱101中存储传热流体，传热流体优选为液态导热流体。流体通过储液箱101流出进入带有散热冷板102，散热冷板102固定覆盖在发热电子设备103上。散热冷板10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子设备散热系统，其特征在于，包括冷却循环管路、散热冷板（102）、储能式换热器（111）、晶体粉末送粉器（110）和散热器（112）；所述冷却循环管路内的流体依次流经散热冷板（102）和储能式换热器（111）；所述储能式换热器（111）流出的流体可选择地经过散热器（112），所述散热冷板（102）固定在电子设备（103）上；所述储能式换热器（111）内填充有储能介质，该储能介质可吸热熔化和凝固再生，所述晶体粉末送粉器（110）用于输入该储能介质的晶体粉末颗粒，以提高该储能介质的凝固再生速度。2.根据权利要求1所述的一种电子设备散热系统，其特征在于，所述储能式换热器（111）包括换热器外壳（207）、第一盘管（205）和第二盘管（206），第一、第二盘管和所述储能介质均设置在换热器外壳（207）内，第一、第二盘管形成并联结构，二者内部流过流体。3.根据权利要求1所述的一种电子设备散热系统，其特征在于，所述储能式换热器（111）的流体输出端连通输出管路和散热器（112），所述散热器（112）和输出管路构成并联结构，所述输出管路连通三通阀（114）的其中一个输入端，所述散热器（112）连通三通阀（114）的另外一个输入端，所述三通阀（114）的输出端连通冷却循环管路。4.根据权利要求1所述的一种电子设备散热系统，其特征在于，所述晶体粉末送粉器（110）包括十字管（401）、活塞（402）和进料斗（404），所述十字管（401）内设置第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的一端为气体出口，另外一端为气体入口，所述气体出口连通储能式换热器（111）的气体注入管道（202），所述气体入口供入气体，所述活塞（402）可滑动的插接在所述第二通孔内，并通过驱动装置推动其滑动，所述活塞（402）上设置有与进料斗（404）输出端适配的径向孔；所述进料斗（404）内用于放入晶体粉末，当所述活塞（402）的径向孔对齐进料斗（404）输出端时，所述活塞（402）端部堵塞第一通孔，晶体粉末进入到径向孔内；当所述活塞（402）滑动至径向孔对齐第一通孔时，晶体粉末随气体输出。5.根据权利要求1所述的一种电子设备散热系统，其特征在于，所述散热冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢玉明，侯煦，杜懿，许泽，殷健宝，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：