CN102072680A - 高导热性能沸腾式散热器 - Google Patents

Abstract

技术设备的发热在很多场合下限制了设备的使用寿命和性能，散热问题在其中变成了重要的问题。在另外一些设备比如热交换器当中导热是其中心任务。本发明提出的新型散热器利用受热时固体表面液体迅速产生气泡的核沸腾汽化原理。工作介质在循环回路中的不同元件即沸腾室和冷凝室中分别沸腾汽化和冷凝，提高了工作效率，简化了系统结构。与其他类型的散热器相比，该新型散热器能够在接触面积相同时吸收、导出和散发更大的热量。同时它可以避免使用风扇，或者风扇以较低的转速运行从而降低噪音。该新型散热器可以应用于需要高效散热或者传热的场合，如用于计算机芯片的散热。

Description

高导热性能沸腾式散热器

技术领域

本发明涉及到热工工程中高导热性能的导热技术，导出的热量进一步散发到空气中，形成高导热性能的散热器。可供工程中许多热源的热量的导出之用。

背景技术

目前工程中常用的散热器主要有两种形式。

传统的散热器由金属散热片加冷却风扇组成。散热片的一侧为平面，与热源紧密接触，起传导热作用；另一侧为翅片，起散热作用。利用风扇鼓风，用风强化带走翅片上的热量。该散热器结构简单，造价低，但散热效果差。如提高风扇转速，可在一定程度内提高散热效果，但风扇转动产生较大噪音。

第二种为20世纪60年代后诞生的热管加散热片加风扇散热器。热管的一端与热源紧密接触起导热作用。导出的热量进入金属散热片。散热片另一侧为翅片，起散热作用。用风扇强化散热。热管中的导热介质在吸收热源的热量时汽化，形成热管中心的流。汽流到达另一端时温度下降释放汽化热而成为液体，液体顺管壁回流。由于热管要承担汽流定向流动和液体回流双重功能，内部结构复杂，制造成本高，且热流强度无法很大。再有是热管一端与热源表面接触面积小，传导热量小。所以散热效果仍不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有新的工作原理的散热器。对工作介质强化汽化过程，不采用热管中仅在气液分界面发生汽化的原理；而采用受热时固体表面液体迅速产生气泡的核沸腾汽化原理，更快更多地吸收汽化热。汽化和冷凝两个过程分由不同的元器件来完成，提高效率，简化结构和增加可靠性。优化散热元器件散热结构和尺寸，风扇仅是备用。

本技术方案具体如下：配制一种由水、氨气、特殊冷却液或者它们的混合物以及添加剂组成的无污染的导热工作介质。设计一种完全密封的新型导热散热装置。沸腾室与热源以平面紧密接触，内置工作介质。热量导入后工作介质迅速沸腾汽化，汽体沿上行管上升，流入到冷凝室经散热片导出汽化热冷凝成液体，再通过下行管进入沸腾室，形成工作循环。不同使用场合需要不同的导热工作介质的沸点。调节工作介质的成分和沸腾室内的初始压力，可以改变工作介质的沸腾温度。沸腾室内壁可以有沟槽强化沸腾达到产生核沸腾(即直接在固体表面产生气泡的沸腾)，冷凝室外表可以有翅片散热。只有必要时才加风扇强化散热。

本技术的有益效果明显。采用配制的工作介质，实现介质的沸腾汽化和冷凝，导热散热效率高。沸腾温度可调节。介质在散热器的不同元器件中完成沸腾和冷凝功能，元器件结构简单，可靠性高，制造成本低。热源与沸腾室面接触，导热量大。可以不开启风扇，无噪音。

附图说明

附图为本发明散热器的的各个组成部分以及循环回路，散热器沸腾室与被散热物体的位置关系。

具体实施方式

以计算机芯片为例说明本发明的散热器的实施方式。如图所示，工作介质(1)在沸腾室(2)内吸收从芯片(3)传来的热量沸腾变成气体(5)。气体经由连接管道(4)进入冷凝室(6)并在其中放出热量后变成液体(7)。液体由于重力作用聚集到冷凝室下部后经由连接管道流入沸腾室。放出的热量由流经冷凝室外表面的空气(8)带走。风扇(9)固定在冷凝室上备用。

需要注意的是，工作介质的液面应该必须始终超过芯片表面的上限以有利于整个芯片表面的散热。

Claims (6)

1.高导热性能沸腾式散热器由沸腾室、冷凝室以及连接管道组成封闭循环回路，并在其中充有工作介质；冷凝室外装有风扇；被散热物体的温度高出工作介质沸点一定值时，在沸腾室内表面发生产生气泡的核沸腾。

2.如权利要求1所述。冷凝室的外表面积足够大，以致于其与空气间的传热可由自然对流实现，无需使用风扇，从而实现静音运行；为了增加冷凝室的外表面积使用翅片。

3.如权利要求1所述。使用柔性的连接管道，从而使得冷凝室与沸腾室的相对位置可调。

4.如权利要求1所述。其使用场合更为灵活，需散热物体如计算机芯片导出热量的表面可处于任意方向。

5.如权利要求1所述。可以并联形式使用多个沸腾室，同时给多个需散热物体散热；采用多个并联相通的冷凝室。

6.如权利要求1所述。为了强化传热效果，对沸腾室和冷凝室的内表面进行化学或机械加工处理。

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