【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于芯片散热，具体是涉及到一种基于射流和泡沫金属板的相变换热器及其换热方法。
技术介绍
1、随着信息技术的发展，各行各业对算力的需求越来越高，这促进了数据中心的蓬勃发展。一方面芯片的发热功率越来越大，芯片的热流密度正从100 w/cm2的量级向1000w/cm2的量级发展，热点处的热流甚至达到了10 kw/cm2，另一方面数据中心的规模越来越大，这导致数据中心的散热需求越来越高。如果不及时将芯片产生的热量排散出去，将会导致芯片过热而损坏。数据中心传统的散热方式为风冷，但风冷的散热能力低、能耗大。2020年数据中心的耗电量达2023.7亿千瓦时。传统的风冷已经难以满足数据中心的散热需求，数据中心的散热问题已经成为制约其发展的瓶颈。当前，数据中心的散热系统正从传统的风冷向液冷升级换代。
2、液冷可以分为单相液冷和两相液冷。单相液冷主要依靠冷却工质的显热，虽然散热能力强，但需要较大的工质流量，并且工质的温升较大。两相液冷利用的则是冷却工质的潜热，冷却工质在发生相变时会吸收大量的热量。用于芯片散热的两相液冷工质通常是沸点温度较低的有机工质。相比于单相液冷，两相液冷的散热能力更强，需要的工质流量小，并且工质的温升小，温度均匀性好。
3、当前单相液冷和两相液冷通常采用的是微小通道。但微小通道的翅片结构复杂，加工成本高，容易发生堵塞，用于强化相变换热的微结构加工工艺复杂。因此需要一种结构简单、能耗低和加工成本低的相变换热装置。
技术实现思路
1、本专利技术要解决
2、本专利技术提供一种基于射流和泡沫金属板的相变换热器，包括主流通道、射流激励器和泡沫金属板；
3、所述主流通道包括依次设置的换热工质入口、换热腔和换热工质出口；
4、所述泡沫金属板设置在换热腔的第一侧壁上，且靠近第二侧壁一侧设置有若干个孔；
5、所述射流激励器的射流出口贯穿所述换热腔的第二侧壁并与所述换热腔连通，且所述射流出口朝向所述泡沫金属板设置。
6、更进一步地，所述孔为连通所述换热腔和第一侧壁的通孔。
7、更进一步地，所述射流出口设置有若干个。
8、更进一步地，若干个孔在所述泡沫金属板上呈矩形阵列分布，若干个射流出口在所述第二侧壁上呈矩形阵列分布。
9、更进一步地，若干个所述射流出口和若干个所述孔交错布置。
10、更进一步地，所述射流激励器为合成双射流激励器。
11、更进一步地，所述射流激励器包括罩体ⅰ、膜片支架和振动膜片；
12、所述罩体ⅰ罩设在所述第二侧壁上，并与所述第二侧壁围合形成射流腔，所述振动膜片设置在所述膜片支架上，所述膜片支架和振动膜片将所述射流腔分隔为两个相互隔离的腔体。
13、更进一步地，所述膜片支架截面呈“l”型，两个相互隔离的腔体共用所述第二侧壁，且第二侧壁位于两个腔体的位置均设置有所述射流出口。
14、更进一步地，所述主流通道包括罩体ⅱ，所述换热工质入口和换热工质出口设置在所述罩体ⅱ上；
15、所述罩体ⅰ上设置有与所述第二侧壁嵌合的安装槽，所述罩体ⅰ与所述罩体ⅱ固定连接，并通过安装槽将所述第二侧壁固定在所述罩体ⅱ上；所述第二侧壁与所述罩体ⅱ围合形成所述换热腔。
16、本专利技术还提供一种基于射流和泡沫金属板的相变换热方法，使用基于射流和泡沫金属板的相变换热器，包括如下步骤：
17、将待换热器件安装至所述第一侧壁外侧；
18、通过换热工质入口持续输入换热工质至换热腔进行换热，并通过换热工质出口流出，此时泡沫金属板中多孔结构可以提供大量气化核心，泡沫金属板上设置的孔则用于气泡的排出，从而增强沸腾换热；
19、开启射流激励器，射流激励器的射流朝向泡沫金属板射出，增加换热工质的扰流进而增强换热，同时促进泡沫金属板内的气泡从泡沫金属板靠近第二侧壁一侧和以及孔内壁上脱离，射流还可以击碎气泡，进一步增加气化核心，抑制气泡合并成气膜，推迟膜态沸腾的发生。
20、本专利技术的有益效果是，本专利技术所提供的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，通过设置泡沫金属板，在相变换热中，泡沫金属板的多孔结构可以为相变提供大量的气化核心，泡沫金属板的多孔结构还可以在接近临界热流密度时辅助液膜铺展，延迟蒸干，推迟换热恶化的出现。
21、通过在泡沫金属板上设置孔，有利于气泡从泡沫金属板的多孔结构中排出，并且可以使流通的换热工质形成丰富的涡结构，从而有利于沸腾换热。
22、通过设置射流激励器，一方面，射流的冲击作用可以迫使气泡更快地从泡沫金属板的多孔结构中脱离出来，解决泡沫金属板的多孔结构会增加气泡脱离的阻力的问题，另一方面，射流冲击可以破坏边界层的发展，增加流场扰动，同时可以结合孔形成更丰富的涡结构，从而更有利于沸腾换热，另外，射流冲击作用还可以击碎气泡，进一步增加气化核心，并抑制气泡的融合，推迟膜态沸腾的发生。此外，射流还可以为蒸干的第一侧壁补充液体，保证长时间高热流密度下的换热效果。
23、而且本专利技术结构简单，加工方便，无需加工工艺复杂的表面微结构来增加气化核心，成本低，另外，本专利技术结构紧凑，适合有限空间高热流芯片的散热，为解决高集成度、微型化电子器件的高热流密度散热问题提供新的思路与途径，符合小空间及芯片微型化发展的要求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，包括主流通道（1）、射流激励器（2）和泡沫金属板（3）；
2.如权利要求1所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述孔（31）为连通所述换热腔（12）和第一侧壁（14）的通孔。
3.如权利要求2所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述射流出口（24）设置有若干个。
4.如权利要求3所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，若干个孔（31）在所述泡沫金属板（3）上呈矩形阵列分布，若干个射流出口（24）在所述第二侧壁（15）上呈矩形阵列分布。
5.如权利要求4所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，若干个所述射流出口（24）和若干个所述孔（31）交错布置。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述射流激励器（2）为合成双射流激励器。
7.如权利要求6所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述射流激励器（2）包括罩体Ⅰ（21）、膜片支架（22）和振动膜片（23）；>
8.如权利要求7所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述膜片支架（22）截面呈“L”型，两个相互隔离的腔体共用所述第二侧壁（15），且第二侧壁（15）位于两个腔体的位置均设置有所述射流出口（24）。
9.如权利要求7所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述主流通道（1）包括罩体Ⅱ（16），所述换热工质入口（11）和换热工质出口（13）设置在所述罩体Ⅱ（16）上；
10.一种基于射流和泡沫金属板的相变换热方法，其特征是，使用如权利要求1-9任一项所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，包括主流通道（1）、射流激励器（2）和泡沫金属板（3）；
2.如权利要求1所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述孔（31）为连通所述换热腔（12）和第一侧壁（14）的通孔。
3.如权利要求2所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，所述射流出口（24）设置有若干个。
4.如权利要求3所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，若干个孔（31）在所述泡沫金属板（3）上呈矩形阵列分布，若干个射流出口（24）在所述第二侧壁（15）上呈矩形阵列分布。
5.如权利要求4所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热器，其特征是，若干个所述射流出口（24）和若干个所述孔（31）交错布置。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于射流和泡沫金属板的相变换热...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭灿，罗振兵，邓雄，彭文强，何伟，康赢，董昭锋，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。