CN100334930C - 一种用于cpl的平面式毛细芯蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于CPL的平面式毛细芯蒸发器，包括底座、上盖、毛细芯，底座与上盖相固定、且密封；隔板将底座分隔为集液腔、集汽腔，集液腔由横向槽道和纵向槽道构成、且交叉布置，在集液腔上开有回流液体入口，在集汽腔上开有蒸汽出口；在上盖上开有蒸汽槽道、蒸汽通道，蒸汽槽道由纵向槽道构成，蒸汽通道连通蒸汽槽道和集汽腔，毛细芯置于蒸汽槽道与集液腔之间。该蒸发器工作性能良好，结构简单、制作方便，通过该蒸发器可以提高系统的传热效率，改善和提高系统的运行性能，使系统启动容易、迅速，运行稳定；毛细芯可采用多层丝网压紧制成，因而制作简单、成本低。本发明可以应用于便携式或者台式计算机以及电子仪器、设备等的散热。

Description

一种用于CPL的平面式毛细芯蒸发器

技术领域

本发明涉及一种用于CPL的毛细芯蒸发器。

背景技术

CPL(Capillary Pumped Loop：毛细泵抽吸两相流体回路)是一种利用工质的相变潜热传递热量的装置，它具有传热能力大、控温精度高、能耗低以及等温性好等优点，是电子器件冷却的理想系统。CPL主要包括：蒸发器、冷凝器、储液器、汽液管道以及其它辅助器件。CPL主要依靠工质在蒸发器内相变吸收热量以及在冷凝器内相变释放热量来实现热量的传输。蒸发器是系统热负荷的承受部件，在蒸发器毛细结构中，液体工质受热发生汽化，从热源移走热量；在冷凝器中，汽相工质发生凝结，向外界传热，蒸发器毛细芯产生的毛细抽吸力使冷凝器中的冷凝液体通过液体管道返回到蒸发器，完成系统循环。

目前，用于CPL的蒸发器主要是管式蒸发器，管式蒸发器的缺点是：①为了将管式蒸发器用于散热，必须附加一个冷板，将冷板与负荷表面接触，达到散热的目的，采取这种方式增加了传热热阻，降低了系统的传热效率；②液体进入蒸发器中心通道后，沿径向流入毛细芯并蒸发，产生的蒸汽流入管壁槽道，再通过槽道端部流入蒸汽管道，当系统热负荷急剧变化时，大量工质被汽化，若管式蒸发器因储液量较少，不能及时补充毛细芯内的蒸发量时，将造成系统供液不足，情况严重时，甚至会使蒸发器烧竭，导致系统运行失败；③由于管式蒸发器结构的限制，毛细芯结构只能采用粉末材料烧结而成，这需要专用的设备制作，因而制作成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种用于CPL的平面式毛细芯蒸发器，该蒸发器工作性能良好，结构简单、制作方便，通过该蒸发器可以提高系统的传热效率，改善和提高系统的运行性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于CPL的平面式毛细芯蒸发器，包括底座、上盖、毛细芯，底座与上盖相固定、且密封；隔板将底座分隔为集液腔、集汽腔，集液腔由横向槽道和纵向槽道构成、且交叉布置，在集液腔上开有回流液体入口，在集汽腔上开有蒸汽出口；在上盖上开有蒸汽槽道、蒸汽通道，蒸汽槽道由纵向槽道构成，蒸汽通道连通蒸汽槽道和集汽腔；毛细芯置于集液腔与蒸汽槽道之间。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：

(1)适合于负荷的散热要求

本发明为平面式蒸发器，可以直接贴合于被冷却表面之上，降低了接触热阻，提高了系统的传热效率，结构更紧凑，使用更方便。

(2)CPL启动迅速

蒸发器上盖采用导热系数较大的金属材料，蒸汽槽道肋片和毛细芯上表面紧密接触，使得毛细芯上表面的液体工质迅速加热到饱和温度，产生蒸汽，吸收热量，产生的蒸汽通过蒸汽槽道顺畅地流入集汽腔，然后通过蒸汽出口流出，CPL启动容易、迅速。

(3)避免出现汽、液夹带现象

如果蒸汽槽道出口处夹带有液体，则液体可以收集在集汽腔中，集汽腔起到汽、液隔离器的作用，防止汽、液夹带现象，使得系统运行稳定。

(4)供液连续、均匀、稳定

蒸发器底部采用集液腔结构，一方面可以使回流液体在其中汇集，另一方面由于槽道的分流作用，液体可以较好地分配给毛细芯，以满足蒸发的需要；在集液腔槽道中可以蓄积一定量的液体，起到液体补偿腔的作用，因而，当系统热负荷发生变化时，集液腔槽道中的液体工质可以及时地供给毛细芯，以满足负荷所需的工质量，不会出现系统缺液或烧竭现象。

(5)毛细芯可采用多层丝网压紧制成，因而制作简单，无需专用设备，降低了系统的研制费用。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图1中底座的结构示意图。

图4是图1中底座的俯视图。

图5是图1中上盖的结构示意图。

图6是图1中上盖的仰视图。

图面说明：1—回流液体入口，2—集液腔，3—底座，4—上盖，5—毛细芯，6—蒸汽槽道，7—蒸汽通道，8—受热面，9—蒸汽出口，10—集汽腔，11—蒸汽槽道肋片，12—隔板，13—集液腔肋片。

具体实施方式

由图1～图6所示，本发明整体上是一种平面结构，包括底座3、上盖4、毛细芯5，底座3与上盖4相固定、且密封，可采取焊接方式，还可以采用法兰螺栓联结方式，密封形式采用O型圈密封，采用此种方式可方便地更换毛细芯5，降低系统的开发费用。

为了提高蒸发器的散热效率，上盖4使用导热系数大的金属材料，如采用铜、铝等。毛细芯5可以由多层丝网压制而成或由粉末材料烧结而成，毛细芯5是蒸发器重要的构成部分，液相工质在其表面发生汽化相变产生的毛细抽吸力是系统运行的主要驱动力。在CPL系统中，入口回流液体的过冷度越高，系统的承载能力以及工作性能越好，为了减小热负荷对入口回流液体的导热作用，毛细芯5采用导热系数比较小的不锈钢丝网或者非金属高聚物丝网多层压制而成。

隔板12将底座3分隔为集液腔2、集汽腔10，集液腔2由一个横向槽道和七个纵向槽道构成、且交叉布置，可收集一定量的液相工质，通过横向槽道向两边分流，兼作流体分配器，使回流液体均匀的分配。在底部开有回流液体入口1，回流液体入口1与集液腔2相通，在集汽腔10的側面上开有蒸汽出口9。集液腔2纵向槽道为多个，横向槽道也可为多个，横向槽道与纵向槽道可以互相垂直，也可以不垂直，所述横向槽道和纵向槽道的断面形状为矩形，也可为梯形等其它形状。

在上盖4开有蒸汽槽道6、蒸汽通道7，蒸汽槽道6的位置与集液腔2相对应，由七个纵向槽道构成。蒸汽通道7连通蒸汽槽道6和集汽腔10。蒸汽槽道6纵向槽道为多个。所述纵向槽道的断面形状为矩形，也可为梯形等其它形状。

毛细芯5置于集液腔2与蒸汽槽道6之间，毛细芯5直接与集液腔肋片13和蒸汽槽道肋片11接触，集液腔2中充满液体工质，可以及时方便地供液。

工作时，上盖4的受热面8直接与负荷表面贴合，受热面8吸收热量，热量迅速传递给各个蒸汽槽道肋片11，这样与蒸汽槽道肋片11直接接触的毛细芯5中的液体工质被迅速加热到饱和温度，发生汽化。汽化后形成的蒸汽沿蒸汽槽道6流动到集汽腔10，通过蒸汽出口9进入蒸汽管道，流向冷凝器，如果夹带有液滴，则可收集在集汽腔10中。在冷凝器中放出热量后，蒸汽凝结为液体，然后在毛细芯工质汽、液相变产生的毛细抽吸力的作用下，沿液体管道经回流液体入口1进入蒸发器的集液腔2，液体工质在集液腔2形成的流体分配器的作用下，在集液腔2内均匀分配，进入毛细芯5，流向汽、液相变界面。

Claims (2)

1.一种用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯蒸发器，其特征在于：

包括底座(3)、上盖(4)、毛细芯(5)，底座(3)与上盖(4)相固定、且密封；

隔板(12)将底座(3)分隔为集液腔(2)、集汽腔(10)，集液腔(2)由横向槽道和纵向槽道构成、且交叉布置，在集液腔(2)上开有回流液体入口(1)，在集汽腔(10)上开有蒸汽出口(9)；

在上盖(4)上开有蒸汽槽道(6)、蒸汽通道(7)，蒸汽槽道(6)由纵向槽道构成，蒸汽通道(7)连通蒸汽槽道(6)和集汽腔(10)；毛细芯(5)置于集液腔(2)与蒸汽槽道(6)之间。

2.根据权利要求1所述的用于毛细抽吸两相流体回路的平面式毛细芯蒸发器，其特征在于：毛细芯(5)由多层丝网压制而成。

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