CN101588708A - 一种微通道热沉与测量装置 - Google Patents

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李志刚
陶毓伽
蔡军
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Abstract

一种微通道热沉，由一微通道芯部和两端盖组成，微通道和两端盖均由金属制成；微通道芯部开设有微通道；两个端盖内部均设有一内腔，其中的一个端盖中央开设一进水孔与该端盖的内腔相通，形成分水腔；另一个端盖的两端各开设一个出水孔，两个出水孔均与该端盖的内腔相通，形成回水腔；微通道芯部置于两个端盖之间，微通道使两侧端盖的分水腔和回水腔相通。测量装置为：微通道热沉上连接模拟热源，该模拟热源连接电源；微通道热沉表面连接温度传感器；微通道热沉的进、出水孔上各连接温度传感器；该温度传感器将微通道热沉工作时表面温度变化及流经微通道热沉的冷却介质温度变化传至一数据采集系统；微通道热沉的进、出水孔各串接一压力变送器。

Description

一种微通道热沉与测量装置
技术领域
本发明涉及一种微通道热沉的结构。
本发明还涉及对上述微通道热沉进行冷却时的状态进行测量的装置。
背景技术
微通道热沉是一种微型、高效且安全可靠的冷却方式，其冷却能力可达数百W/cm2，具有很好的应用前景。微通道热沉将流体强制对流的优点与材料的高导热特性结合起来，具有很大的比表面积，从而充分、高效地利用了光电子与微电子等设备中可用于布置冷却装置的极为有限的空间，大大增强了热沉的散热能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微通道热沉的结构。
本发明的又一目的在于提供一种对上述微通道热沉进行冷却时，其工作状态进行测量的装置。
本发明设计的主要思路是：采用细密短微通道大幅度提高有限空间内的对流换热面积，并可充分利用入口效应来增强换热，从而在总体上提高冷却能力，另一方面短通道能够保证较低的流动阻力、较高的流体流量以及较低的流体温升，以改善热壁面温度分布均匀性。
详细地说，本发明的微通道热沉，由一个微通道芯部和两个端盖组成，微通道和两端盖均由高导热性能的金属制成；
微通道芯部开设有微通道；
两个端盖内部均设有一内腔，其中的一个端盖中央开设一进水孔与该端盖的内腔相通，形成分水腔；另一个端盖的两端各开设一个出水孔，两个出水孔均与该端盖的内腔相通，形成回水腔；
微通道芯部置于两个端盖之间，微通道使两侧端盖的分水腔和回水腔相通。
所述的微通道热沉，其中，所述金属为铜、铝、不锈钢或合金。
所述的微通道热沉，其中，所述微通道和端盖用螺栓固定，便于加工与清洗。
所述的微通道热沉，其中，所述微通道的高宽比约为10。
所述的微通道热沉，其中，所述微通道的宽度与肋宽约为100-300μm。
本发明提供的用于测量上述微通道热沉冷却时的工作状态的装置，其构成为：在微通道热沉上连接一模拟热源，以对该微通道热沉进行模拟加热；该模拟热源连接一可调稳压电源，通过电压调节和/或改变加热器数量和/或连接方式来控制热源的加热功率；
微通道热沉表面连接至少一温度传感器；
微通道热沉的进、出水孔上各连接一温度传感器；
该温度传感器将微通道热沉工作时表面温度变化传及流经微通道热沉的冷却介质温度变化传至一数据采集系统；
微通道热沉的进、出水孔各串接一压力变送器，以控制进入微通道热沉的冷却介质的流量。
所述的测量装置，其中，所述数据采集系统连接一计算机。
所述的测量装置，其中，所述冷却介质为水或有机工质或潜热功能流体(如：携带有相变微胶囊的流体)。
所述的测量装置，其中，所述微通道热沉的进水孔连接一计量泵。
所述的测量装置，其中，所述模拟热源为电加热。
本发明的效果是：
本发明的微通道热沉将流体强制对流的优点与材料的高导热特性结合起来，具有很大的比表面积，从而充分、高效地利用了光电子与微电子等设备中可用于布置冷却装置的极为有限的空间，因此大大增强了热沉的散热。可广泛用于各类光电子与微电子设备等高热流密度的冷却需要。
附图说明
图1a为微通道热沉组装成整体的示意图；
图1b为图1a的分解示意图；
图1c为图1a沿A-A线的剖面示意图；
图1d为图1a沿B-B线的剖面示意图；
图2为本发明的用于测量上述微通道热沉冷却时工作状态装置的示意图；
图3a为图2所示装置在不同冷却水流量下热沉表面平均温升随加热变化；
图3b为图2所示装置对流换热系数随冷却水流量的变化。
具体实施方式
请结合图1a-图1d，是本发明微通道热沉的结构示意图。其中，微通道热沉1主要由一个外形尺寸约为90mm×8mm×10mm的微通道芯部2和两个端盖3组成，材料均为高热导率金属(如：铜、铝、不锈钢或各种合金材料)。端盖与微通道芯部之间用螺栓紧固到一起，便于实际加工与定期清洗。微通道芯部上用线切割工艺加工出数百条通道宽度与肋宽约为100-300μm、通道长度约为8mm的矩形微通道6，为了在有限空间内布置尽可能大的换热面积，通道的高宽比约为10。在一个端盖的正中央设有一个直径约为3mm的进水孔4，而在另一个端盖的两端分别设有直径约为3mm的出水孔5。两个端盖内部铣有内腔，分别作为分水腔和回水腔，共同构成一个对称的双Z字形水路布局。在空间允许的范围内，端盖内腔的宽度足够大，以保证各条微通道之间冷却介质流量的均匀分配。
本发明提供的用于测量上述微通道热沉冷却时工作状态的装置，如图2所示，主要由供水箱10、计量泵11、流量调节阀12、集水箱13、温度传感器14、压力变送器15、数据采集系统16、用于数据处理的计算机17组成。其中，模拟热源为电加热，加热功率为50-1500W可调节；稳压电源的输出电压为0～220V可调、输出电流为0～8A可调；冷却介质可采用水、有机工质及潜热功能流体(携带相变微胶囊的流体)等，计量泵的最大流量200L/h，最大压力1.0MPa；采用温度传感器测量热沉表面及进、出口冷却介质温度；采用YS-1陶瓷电容压力变送器测量热沉进、出口压力，其输出电流为4～20mA直流电，并使用一配套数字压力显示器；数据采集装置为日本KEYENCE的NR-1000，可同时在线记录16个通道温度与压力数据的动态变化信息，数据信息可以存盘，亦可通过USB数据线与数据采集系统进行实时通信；采用计算机对采集到的温度、压力数据进行最终处理与记录。
测量过程中，先打开压力变送器、数据采集系统的电源，使它们开始实时监测数据；打开泵的电源，待管路中的气体完全排出后，用流量调节阀调节至所需流量；接通稳压电源输入端，并调节输出电压至所需值；根据所需加热功率，调节稳压电源的输出电压，直至温度达到规定的稳定状态；记录并保存此时的温度、压力、流量数据。
图3为以水为冷却介质采用本系统的测量结果。其中，图3a为不同冷却水流量条件下热沉表面平均温升随加热功率的变化，可以看出在流量为7×10-5cm3/s热沉加热面平均温升为25.7℃时，热沉的散热能力可达730W，相当于146.9W/cm2的界面热流密度，且冷却能力会随着流量的进一步提高而增大，足以满足散热要求；图3b为对流换热系数随冷却水流量的变化，可以看出换热系数随流量的增大而显著增大，增大流量可大幅提高换热系数与冷却能力。

Claims (10)

1、一种微通道热沉，由一个微通道芯部和两个端盖组成，微通道和两端盖均由金属制成；
微通道芯部开设有微通道；
两个端盖内部均设有一内腔，其中的一个端盖中央开设一进水孔与该端盖的内腔相通，形成分水腔；另一个端盖的两端各开设一个出水孔，两个出水孔均与该端盖的内腔相通，形成回水腔；
微通道芯部置于两个端盖之间，微通道使两侧端盖的分水腔和回水腔相通。
2、如权利要求1所述的微通道热沉，其中，所述金属为铜、铝、不锈钢或合金。
3、如权利要求1所述的微通道热沉，其中，所述微通道和端盖用螺栓固定，便于加工与清洗。
4、如权利要求1所述的微通道热沉，其中，所述微通道的高宽比约为10。
5、如权利要求1所述的微通道热沉，其中，所述微通道的宽度与肋宽约为100-300μm。
6、一种用于测量权利要求1所述微通道热沉冷却时的工作状态的装置，其构成为：在微通道热沉上连接一模拟热源，以对该微通道热沉进行模拟加热；该模拟热源连接一可调稳压电源，通过电压调节和/或改变加热器数量和/或连接方式来控制热源的加热功率；
微通道热沉表面连接至少一温度传感器；
微通道热沉的进、出水孔上各连接一温度传感器；
该温度传感器将微通道热沉工作时表面温度变化及流经微通道热沉的冷却介质温度变化传至一数据采集系统；
微通道热沉的进、出水孔各串接一压力变送器，以控制进入微通道热沉的冷却介质的流量。
7、如权利要求6所述的测量装置，其中，所述数据采集系统连接一计算机。
8、如权利要求6所述的测量装置，其中，所述冷却介质为水或有机工质或潜热功能流体；该潜热功能流体为携带相变微胶囊的流体。
9、如权利要求6所述的测量装置，其中，所述微通道热沉的进水孔连接一计量泵。
10、如权利要求6所述的测量装置，其中，所述模拟热源为电加热。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149949A (zh) * 2013-01-09 2013-06-12 上海空间推进研究所 一种基于帕尔贴效应的气体微流量控制器
WO2013091142A1 (zh) * 2011-12-21 2013-06-27 武汉飞恩微电子有限公司 用于髙功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN103933907A (zh) * 2014-05-15 2014-07-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种弹性相变微胶囊的制备方法
CN104426048A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种热沉及具有该热沉的激光器
CN109100392A (zh) * 2018-09-05 2018-12-28 中国科学院工程热物理研究所 热沉加热模块及复合相变传热实验设备
CN112361857A (zh) * 2020-11-11 2021-02-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法
CN112665890A (zh) * 2020-12-31 2021-04-16 厦门大学 一种微米级金属微通道换热器性能测试装置及评估方法
CN114649280A (zh) * 2022-05-18 2022-06-21 中国人民解放军海军工程大学 一种鱼鳃仿生结构微通道散热器

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103988295A (zh) * 2011-12-21 2014-08-13 武汉飞恩微电子有限公司 用于高功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
WO2013091142A1 (zh) * 2011-12-21 2013-06-27 武汉飞恩微电子有限公司 用于髙功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN103988295B (zh) * 2011-12-21 2016-08-17 南京皓赛米电力科技有限公司 用于高功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN103149949B (zh) * 2013-01-09 2016-08-03 上海空间推进研究所 一种基于帕尔贴效应的气体微流量控制器
CN103149949A (zh) * 2013-01-09 2013-06-12 上海空间推进研究所 一种基于帕尔贴效应的气体微流量控制器
CN104426048A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种热沉及具有该热沉的激光器
CN103933907B (zh) * 2014-05-15 2015-11-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种弹性相变微胶囊的制备方法
CN103933907A (zh) * 2014-05-15 2014-07-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种弹性相变微胶囊的制备方法
CN109100392A (zh) * 2018-09-05 2018-12-28 中国科学院工程热物理研究所 热沉加热模块及复合相变传热实验设备
CN112361857A (zh) * 2020-11-11 2021-02-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法
CN112361857B (zh) * 2020-11-11 2022-02-15 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法
CN112665890A (zh) * 2020-12-31 2021-04-16 厦门大学 一种微米级金属微通道换热器性能测试装置及评估方法
CN114649280A (zh) * 2022-05-18 2022-06-21 中国人民解放军海军工程大学 一种鱼鳃仿生结构微通道散热器
CN114649280B (zh) * 2022-05-18 2022-07-29 中国人民解放军海军工程大学 一种鱼鳃仿生结构微通道散热器

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