CN104279887B - 一种改进的散热器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的散热器结构，包括若干个相互平行设置的大口径散热管，大口径散热管呈椭圆形，大口径散热管的长轴平行于气流流动方向设置，大口径散热管后侧设置有散热风扇，所述大口径散热管的前端设置有第一凹槽，第一凹槽的两侧设置有与大口径散热管侧面相通的通槽，通槽上设置有第一进风管，第一进风管贯穿通槽，使通槽的迎风面与背风面形成一个进风通道，大口径散热管与散热风扇之间设置有第一导流板，第一导流板上设置有若干个贯穿于第一导流板的开口，开口与大口径散热管共线设置。本发明能够解决现有技术的不足，通过使用新的散热结构，在不增加风扇功率的前提下增加了散热器内外的温度差，从而提高换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其是一种改进的散热器结构。
背景技术
根据热力学的热量传递公式可知，热量传递速度与两种介质间的温度差、接触面积和两种介质间的热传递系数成正比。现有技术的散热器为了提高散热效果，在介质的热传递系数确定的前提下，是通过提高接触面积或者增大温度差来实现的。但具体到一些工况环境中，无法无限制地提高接触面积；而增加温度差也是通过增大风扇功率来实现的，这种方式虽然可以提高散热效果，但是增加了整个散热系统的能量消耗，即通过消耗更多的能源来换取换热效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的散热器结构，能够解决现有技术的不足，通过使用新的散热结构，在不增加风扇功率的前提下提高了空气流速，增加了散热器内外的温度差，从而提高换热效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种改进的散热器结构，包括若干个相互平行设置的大口径散热管，大口径散热管的横截面呈椭圆形，大口径散热管的长轴平行于气流流动方向设置，大口径散热管后侧设置有散热风扇，所述大口径散热管的前端设置有第一凹槽，第一凹槽的两侧设置有与大口径散热管侧面相通的通槽，通槽上设置有第一进风管，第一进风管贯穿通槽，使通槽的迎风面与背风面形成一个进风通道，大口径散热管与散热风扇之间设置有第一导流板，第一导流板上设置有若干个贯穿于第一导流板的开口，开口与大口径散热管共线设置。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一凹槽与通槽的连接处设置有导流斜面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述导流斜面与第一凹槽和通槽的连接处分别设置有圆角。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通槽的出口方向与大口径散热管长轴的夹角为20°～40°，通槽的横截面积由气流进口至气流出口逐渐减小，通槽气流进口与气流出口的横截面积之比为5:1～2:1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一进风管与大口径散热管长轴的夹角为3°～5°，第一进风管外壁与通槽内壁的最小间隙大于或等于0.7mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述大口径散热管的前侧设置有第二导流板，第二导流板的两侧分别设置有一个第二进风管，第二进风管从外侧绕过大口径散热管并连接在第一导流板的两侧，第二进风管的出风口倾斜向外设置，其与竖直方向的夹角为10°～30°。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：申请人通过深入研究现有技术中大口径散热管外侧气流流动的特点，发现气流与大口径散热管前端接触后，会出现向两侧折射的趋势，这就使大口径散热管两侧的气流流量降低，使得大口径散热管两侧气流温度升高，散热效率下降。另外，当气流通过大口径散热管侧面后，大部分气流会直接进入风扇被吸出，而大口径散热管后侧则形成“背风区”，气流流速快速下降，同样使得大口径散热管后侧的气流温度升高，散热效率下降。为了改善这一问题，本发明首先在大口径散热管前端设置第一凹槽，当气流流动至第一凹槽时，气流在第一凹槽的导流作用下向两侧流动，通过通槽流至大口径散热管的侧面，一方面减小了大口径散热管前端向外侧反射和折射的程度，另外通过导流空气，使得大口径散热管两侧的气流流量增加，从而提高大口径散热管两侧的气流流速。同时，在大口径散热管的迎风面设置第一进风管，将部分作用于大口径散热管前端的气流直接引入大口径散热管两侧，这一部分气流由于没有与大口径散热管进行过多的接触，所以温度较低。在大口径散热管两侧，温度较低的气流通过第一进风管位于大口径散热管外侧进行流动，而通过通槽流出的空气则处于温度较低的气流的上方，用于增加大口径散热管两侧的空气流量，从而提高大口径散热管侧面的散热效率。通过大口径散热管侧面的气流在流动至大口径散热管后端时，与第一导流板相互作用，从开口处流出，由于开口位于大口径散热管的正后方，可以提高大口径散热管后端的气流流量，从而消除“背风区”，提高大口径散热管后端的散热效率。经过大口径散热管结构的改进，可以在不改变风扇功率的前提下，提高气流流通速度，从而增加空气与大口径散热管的温度差，实现了提高散热效率的效果。
附图说明
图1是现有技术中大口径散热管的截面图。
图2是本发明一个具体实施方式的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中通槽与第一进风管相交处的截面图。
图4是本发明一个具体实施方式中第二导流板和第二进风管与大口径散热管配合的结构图。
图中：1、大口径散热管；2、散热风扇；3、第一凹槽；4、通槽；5、第一进风管；6、第一导流板；7、开口；8、导流斜面；9、圆角；10、第二导流板；11、第二进风管；12、导流凹槽。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参看附图2-4，本具体实施例包括若干个相互平行设置的大口径散热管1，大口径散热管1的横截面呈椭圆形，大口径散热管1的长轴平行于气流流动方向设置，大口径散热管1后侧设置有散热风扇2，所述大口径散热管1的前端设置有第一凹槽3，第一凹槽3的两侧设置有与大口径散热管1侧面相通的通槽4，通槽4上设置有第一进风管5，第一进风管5贯穿通槽4，使通槽4的迎风面与背风面形成一个进风通道，大口径散热管1与散热风扇2之间设置有第一导流板6，第一导流板6上设置有若干个贯穿于第一导流板6的开口7，开口7与大口径散热管1共线设置。第一凹槽3与通槽4的连接处设置有导流斜面8，导流斜面8与第一凹槽3和通槽4的连接处分别设置有圆角9。气流在第一凹槽3内产生向外侧流动的折射后，导流斜面8可以减少气流与通槽4内壁撞击的接触角，从而减少动能损失。圆角9用来减小接缝处给气流带来的紊流效应。大口径散热管1的横截面为椭圆形，其椭圆方程为5x2+8y2＝40，第一凹槽3为圆弧形，其圆弧的方程为x2+y2＝4，其圆弧对应的圆心角为55°。所述通槽4的出口方向与大口径散热管1长轴的夹角为35°，通槽4的横截面积由气流进口至气流出口逐渐减小，通槽4气流进口与气流出口的横截面积之比为7:2。这种配合可以将第一凹槽内气流进入通槽内的比例由一般的70％～80％提高至98％以上，几乎实现了全部气流的顺利流入。
所述第一进风管5与大口径散热管1长轴的夹角为4°36′，第一进风管5外壁与通槽4内壁的最小间隙为1.3mm。既可满足第一进风管5能有足够的进风量，有不会影响通槽4内流体的正常流动。
所述大口径散热管1的前侧设置有第二导流板10，第二导流板10的两侧分别设置有一个第二进风管11，第二进风管11从外侧绕过大口径散热管1并连接在第一导流板6的两侧，第二进风管11的出风口倾斜向外设置，其与竖直方向的夹角为25°。现有技术为了提高流体流量，会极力将尽可能多的气流引入散热器内，但是发明人在长期的研究中发现，这种方式在不断增加流量时，都会存在一个无效限值(这个无效限值与散热器的大小成正比)。在超过这个限值后，再进一步增加流量，由于散热器本身体积的限制，很多气流由于无法及时进入散热器，会在进口处形成循环流动的气旋，从而无法有效提高散热器的散热效率。发明人改变了一直以来增加注入流量的方式，将一部分气流流量分离出来，并通过独立的管道引致散热器的后部，使用这一部分流体在散热器后部形成一个负压区，从而使用原来形成循环气旋的这部分气流对进入散热器的气流进行吸取，充分利用了气流流量，使散热器突破了其自身的无效限值，进一步提高了其热传递效率。
另外，在大口径散热管1的侧面设置有若干个导流凹槽12，导流凹槽12呈倒梯形，位于大口径散热管1内部的底边长度小于位于大口径散热管1表面的顶边。导流凹槽12可以使从通槽内流出的高温气流与从第一进风管5内流出的低温气流保持良好的分层效果，保证较低温度的气流保持在导流凹槽12内并与大口径散热管1进行充分接触。
上述大口径散热管1的管径型号可以为20(6分)或25(1寸)或32(1寸2)或40(一寸半)或50(2寸)或65(2寸半)或80(3寸)或100(4寸)。
本实施例的散热器不使用挡板做封头，换做使用大于散热器主管的光管为封头，在原有散热量的基础上不仅仅提高了散热效果，关键是散热器承压能力的提高，散热器管径比较粗，供水试压瞬间压力大，避免老套的挡板做封头突然爆裂的众多意外。
经过发明人使用现有技术中传统散热器与本实施例的散热器进行对比试验(均采用1寸管径的散热管，整个散热器的体积为0.45m3，外置风扇型号一致，测试环境温度为23℃，大口径散热管进口处水温为80℃)，实验结果见下表：
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (6)
1.一种改进的散热器结构，包括若干个相互平行设置的大口径散热管(1)，大口径散热管(1)的横截面呈椭圆形，大口径散热管(1)的长轴平行于气流流动方向设置，大口径散热管(1)后侧设置有散热风扇(2)，其特征在于：所述大口径散热管(1)的前端设置有第一凹槽(3)，第一凹槽(3)的两侧设置有与大口径散热管(1)侧面相通的通槽(4)，通槽(4)上设置有第一进风管(5)，第一进风管(5)贯穿通槽(4)，使通槽(4)的迎风面与背风面形成一个进风通道，大口径散热管(1)与散热风扇(2)之间设置有第一导流板(6)，第一导流板(6)上设置有若干个贯穿于第一导流板(6)的开口(7)，开口(7)与大口径散热管(1)共线设置。
2.根据权利要求1所述的改进的散热器结构，其特征在于：所述第一凹槽(3)与通槽(4)的连接处设置有导流斜面(8)。
3.根据权利要求2所述的改进的散热器结构，其特征在于：所述导流斜面(8)与第一凹槽(3)和通槽(4)的连接处分别设置有圆角(9)。
4.根据权利要求1所述的改进的散热器结构，其特征在于：所述通槽(4)的出口方向与大口径散热管(1)长轴的夹角为20°～40°，通槽(4)的横截面积由气流进口至气流出口逐渐减小，通槽(4)气流进口与气流出口的横截面积之比为5:1～2:1。
5.根据权利要求1所述的改进的散热器结构，其特征在于：所述第一进风管(5)与大口径散热管(1)长轴的夹角为3°～5°，第一进风管(5)外壁与通槽(4)内壁的最小间隙大于或等于0.7mm。
6.根据权利要求1所述的改进的散热器结构，其特征在于：所述大口径散热管(1)的前侧设置有第二导流板(10)，第二导流板(10)的两侧分别设置有一个第二进风管(11)，第二进风管(11)从外侧绕过大口径散热管(1)并连接在第一导流板(6)的两侧，第二进风管(11)的出风口倾斜向外设置，其与竖直方向的夹角为10°～30°。
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