一种集成电流体动力泵的微型LHP散热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种集成电流体动力泵的微型LHP散热系统，包含EHD蒸发器、EHD冷凝器，EHD蒸发器与EHD冷凝器之间通过蒸汽管道和液体管道连接，EHD蒸发器依次设有带液体管道接口的盖板、毛细芯、高压电极、绝缘隔板，高压电极、绝缘隔板相互贴合并置于蒸发器内的蒸发面，所述毛细芯贴合于盖板的内面；EHD冷凝器依次设有带液体管道接口的盖板、带孔的绝缘隔板、高压电极、散热翅片，绝缘隔板和高压电极相互贴合并设置在盖板的内面，散热翅片的一端置于冷凝器内部，另一端穿过冷凝器置于外部。采用该散热系统可以对高热流密度的电子元器件进行即时且充分的冷却，从而满足高性能微型电子元器件的散热要求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微电子设备散热的微型LHP系统，特别涉及一种集成电流体动力泵的微型LHP散热系统。
技术介绍
随着各种电子器件及设备高频、高速以及集成电路技术的迅速发展和微电子机械技术的进步，如计算机芯片等向高性能、小型化及微型化的趋势发展，使得单位容积电子器件的发热量和热流密度快速增加，散热装置的布置和设计的约束也越来越多，如何在有限的空间实现高热流密度的散热成为空间热控技术问题的焦点。以计算机CPU为例，其运行过程中产生的热流密度已经达到60-100W/cm2，半导体激光器中甚至达到103W/cm2数量级。”另一方面，电子器件工作的可靠性对温度十分敏感，器件温度在70-80°C水平上每增加 10C，可靠性就会下降5 %，较高的温度水平已日益成为制约电子器件性能的瓶颈。常用的散热或冷却方式主要有自然散热或冷却、强制散热或冷却、液体冷却、制冷方式、疏导方式、 热隔离方式等。目前已研究的散热方式已经明显跟不上电子器件和设备微小型化的发展趋势，特别是当前MEMS加工技术发展非常迅猛，发展新的散热或冷却方式是势在必行的。LHP是一种依靠工质相变原理工作的散热器，现已广泛应用于航天热控领域，在解决电子装置等高热流密度散热问题上也具有广阔前景。国内外对LHP系统的研究主要是基于其在航天领域的应用，一般都不考虑重力对系统的影响，而LHP系统应用于普通地面电子装置时都是受到重力影响的。同时，无论是何种形式的LHP系统，其启动与稳定运行性能都取决于LHP系统结构是否能够有效保证液态工质的及时补充和气态工质的顺利排出，即 LHP系统中的工质能否定向稳定循环。电流体动力泵(Electrohydrodynamic，EHD)强化传热是将电场及其理论引入传热学领域的一种方法，它是在流体中施加一外电场，利用电场、流场和温度场的相互作用而达到强化传热的目的。在众多主动强化换热技术中，EHD技术是一种新的且很有前景的散热技术。将EHD应用于微型LHP的蒸发器和冷凝器中能够促进和强化换热的原因在于高压电场的三个效益一是对流体的电对流效应；二是对汽泡行为的运动效应；三是对流体的泵送效应。通过合理布置高压电极在蒸发器和冷凝器中的位置，可以控制工质在微型LHP系统中的流动方向，同时还能对工质产生泵送效应，使得工质不仅在微型LHP中能够定向稳定的循环，还能在反重力的情况下正常运行，从而提高微型LHP的散热效率。此系统不仅能够实现工质在微型LHP中定向稳定的循环，又满足微型化的简易结构，使得微型电子设备的具有更大的发展空间。尽管现阶段LHP的结构多种多样，但是实现LHP中工质的定向稳定循环一直是研究人员面临的难解决的问题。
技术实现思路
本技术主要解决的是，针对当前LHP中存在的工质不能定向稳定循环，在有限的空间难以实现高热流密度的散热问题，提出了一种集成电流体动力泵的微型LHP散热系统，实现了工质的稳定的定向循环，为解决高热流密度问题提供了一条有效的解决途径。本技术通过下述技术方案实现一种集成电流体动力泵的微型LHP散热系统，包含EHD蒸发器、EHD冷凝器，所述 EHD蒸发器与EHD冷凝器之间通过蒸汽管道和液体管道连接；所述EHD蒸发器依次设有带液体管道接口的盖板、毛细芯、高压电极、绝缘隔板， 所述高压电极、绝缘隔板相互贴合并置于蒸发器内的蒸发面，所述毛细芯贴合于盖板的内面，所述毛细芯采用多孔金属烧结板；所述EHD冷凝器依次设有带液体管道接口的盖板、带孔的绝缘隔板、高压电极、散热翅片，所述绝缘隔板和高压电极相互贴合并设置在盖板的内面，所述散热翅片的一端置于冷凝器内部，另一端穿过冷凝器置于外部；所述蒸汽管道的一端通过EHD蒸发器的侧壁与EHD蒸发器内部连通，另一端通过 EHD冷凝器的侧壁与EHD冷凝器的内部连通；所述液体管道的一端通过EHD蒸发器盖板的接口与EHD蒸发器内部连通，另一端通过EHD冷凝器盖板的接口与EHD冷凝器内部连通。所述EHD蒸发器和EHD冷凝器内的高压电极可以采用线状电极、柱状电极、网状电极或螺旋状电极中的任意一种；所述EHD蒸发器内的蒸发面可以为粗糙表面，所述散热翅片表面也可以为粗糙表所述散热翅片与EHD冷凝器衔接部位涂敷有硅胶层。所述EHD蒸发器的外表面设置有加热块。所述绝缘隔板为N型硅片。所述散热翅片为柱状、片状或者针状中的任意一种形状。本技术工作机理和过程如下首先在整个系统内充入适量的液体工质(为介电工质)，接着对该系统进行抽真空，使得液体工质处于真空状态；其次，将加热块通过硅胶与蒸发器的外表面紧密粘合，使得加热块的热量能够最大的传递给蒸发器。当加热块开始工作温度上升，加热块与蒸发器之间存在温度梯度，热量由加热块传导给蒸发器，蒸发器内部液态工质开始汽化沸腾，LHP 系统启动。本系统的蒸发器和冷凝器中都装有高压电极作为正极，蒸发器壁和冷凝器壁作为负极(接地)，正常运行时蒸发器内部的液体工质受高压电极产生的电场作用，促进液体工质朝着电场强度增加的方向流体，即朝着蒸发面方向运动；同时，毛细芯对液体工质的毛细泵吸力使得液体工质更快地进入蒸发室，加速蒸发器内蒸汽的溢出，强化蒸发传热。蒸汽顺着蒸汽管道达到冷凝器，汽态工质在冷凝器中冷凝成液态工质并放出热量，同时液态工质受高压电极产生的电场作用，朝着液体管道方向流动并通过液体管道回流到蒸发器内部毛细芯，毛细芯稳定的毛细压头将液态工质源源不断地补充到蒸发器受热面。如此循环， 实现热能由加热块到冷凝器的不断转移。与现有技术相比本专利技术的有益效果在于(1)、本技术所述的LHP散热系统在蒸发器中布置有高压电极，使得蒸发器中的液体工质朝着电场强度增加的方向流动，即朝着EHD蒸发器的蒸发面方向运动，不仅使得工质在LHP中能够定向稳定循环，还提高了蒸发器内蒸汽的溢出并强化了蒸发器中多孔金属烧结板的毛细泵吸力，从而提高了蒸发器的传热效率。(2)、本技术所述的LHP散热系统在冷凝器中也布置有高压电极，对冷凝器中的液体工质流入液体管道产生泵送效应，使得工质朝着液体管道方向运动并提高了液体工质的回流速度，从而强化了冷凝器的传热。(3)、本技术在蒸发器中采用了多孔金属烧结板作为毛细芯，提高了毛细芯的泵吸力，从而提高了 LHP的传热功率。G)、本技术采用简便易行技术的手段，大大提高了传热效率，取得了积极有益的技术效果。附图说明图1为本技术集成电流体动力泵的微型LHP散热系统的结构示意图；图2为图1中EHD蒸发器装置结构示意图；图3为图1中EHD冷凝器装置结构示意图；图4为EHD蒸发器高压电极结构示意图；图5为EHD冷凝器中的高压电极结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步具体详细描述，但本技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。实施例如图1所示，本技术集成电流体动力泵的微型LHP散热系统，包含EHD蒸发器 2、EHD冷凝器8，所述EHD蒸发器2与EHD冷凝器8之间通过蒸汽管道7和液体管道13连接；所述EHD蒸发器2依次设有带液体管道接口的盖板6、毛细芯5、高压电极4、绝缘隔板 3，所述高压电极4、绝缘隔板3相互贴合并置于蒸发器2内的蒸发面14 (见图幻，所述毛细芯5贴合于盖板6的内面；所述毛细芯5可采用多孔金本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种集成电流体动力泵的微型ＬＨＰ散热系统，包含ＥＨＤ蒸发器、ＥＨＤ冷凝器，所述ＥＨＤ蒸发器与ＥＨＤ冷凝器之间通过蒸汽管道和液体管道连接，其特征在于：所述ＥＨＤ蒸发器依次设有带液体管道接口的盖板、毛细芯、高压电极、绝缘隔板，所述高压电极、绝缘隔板相互贴合并置于蒸发器内的蒸发面，所述毛细芯贴合于盖板的内面；所述ＥＨＤ冷凝器依次设有带液体管道接口的盖板、带孔的绝缘隔板、高压电极、散热翅片，所述绝缘隔板和高压电极相互贴合并设置在盖板的内面，所述散热翅片的一端置于冷凝器内部，另一端穿过冷凝器置于外部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万珍平，徐燕小，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81