CN105246301A - 一种强化散热液冷散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化散热液冷散热器，旨在提供一种可有效降低流阻，增加散热器单位体积散热量的液冷散热器。包括由底板和上盖组成的密封的工作腔，底板内为蒸发腔；工作腔内有多个散热单元、多个肋柱及与底板平行的隔板，隔板与上盖顶部内壁之间形成第一流道，隔板与底板之间形成第二流道，第一流道与第二流道连通形成冷却液流道，与第一流道相对的上盖上有液体进口，与第二流道相对的上盖上有液体出口；每个散热单元由连通的绝热腔和冷凝腔组成，绝热腔位于隔板与底板之间，冷凝腔位于隔板上部；绝热腔的下端与蒸发腔连通；底板上有多个穿过隔板的肋柱。该散热器能够有效将被冷却器件的温度维持在安全范围之内，实现散热器的微型化。

Description

一种强化散热液冷散热器

技术领域

本发明涉及热能工程散热技术领域，特别是涉及一种用于高热流密度器件散热的液冷散热装置。

背景技术

随着电子元器件集成程度越来越高，电子产品设备、航空航天、能源化工等领域高热流密度器件单一设备和整机的散热量急剧增加，高热流密度器件的冷却问题成为了制约相关领域技术飞跃的最大障碍。传统散热方式主要以风冷散热为主，其它还包括液冷、热管散热、半导体制冷以及微型制冷系统冷却等散热方式，其中风冷和液冷是最为常见和廉价的高热流密度器件冷却方式。风冷是通过风扇强制对流换热带走被冷却对象所产生的热负荷，而风冷散热本身具有一定的局限性，在热流密度超过一定值时，普通风冷散热将达到极限。与风冷散热器相比较，液冷散热器主要通过循环泵驱动流体带走发热元件表面的热量，液冷散热器具有噪音小、热阻低以及对周围环境温度影响小等优点。传统液冷散热主要是通过在蒸发器底板上加工出数量众多、形状各异的导热肋柱，不仅增加了液体的流阻和散热器本身的体积，增加了循环泵的功耗，且传热效果不佳，发热元器件表面容易出现热点，限制了液冷散热器的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处，提供一种可有效降低流阻，增加散热器单位体积散热量的液冷散热器。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种强化散热液冷散热器，包括由底板和上盖组成的密封的工作腔，所述底板内为蒸发腔；所述工作腔内设置有多个散热单元、多个肋柱及与所述底板平行的隔板，所述隔板与所述上盖顶部内壁之间形成第一流道，所述隔板与底板之间形成第二流道，所述第一流道与第二流道连通形成冷却液流道，与所述第一流道相对的所述上盖上设置有液体进口，与所述第二流道相对的所述上盖上设置有液体出口；每个所述散热单元由连通的绝热腔和冷凝腔组成，所述绝热腔位于所述隔板与底板之间，所述冷凝腔位于所述隔板上部；所述绝热腔的下端与所述底板内的蒸发腔连通；所述底板上安装有多个穿过所述隔板的肋柱；所述蒸发腔、绝热腔与所述冷凝腔内充注有传热工质。

所述冷凝腔的末端设置有多个冷凝分腔，多个所述冷凝分腔以所述冷凝腔中心成放射状设置。

所述蒸发腔、绝热腔与所述冷凝腔内充注的所述传热工质为水、液氨、丙酮、乙醇或氟利昂制冷剂。

所述上盖与底板由铜或不锈钢材料加工而成。

所述底板内的蒸发腔的高度为0.5-5mm。

本发明具有下述有益效果：

1、本发明的液冷散热器通过散热单元的设计，使得相变传热的效率大大提高，单位体积散热量大幅增加，可有效减少所述导热肋柱的数量，降低冷却水流动的循环流动阻力；对于对散热空间要求严苛的应用场合，在同等散热量的条件下可大幅缩减液冷散热器自身的体积。可以被应用于更高热负荷散热要求的场所，或是对散热体积要求较为严苛的应用场合，能够有效将被冷却器件的温度维持在安全范围之内，对于散热器的微型化、高效化具有重要价值。

2、本发明的液冷散热器中，在第二蒸发腔与冷凝腔之间设置有外部包覆有绝热材料的绝热腔，对冷却介质具有扰流的作用，强化传热。

附图说明

图1所示为本发明液冷散热器的外观示意图；

图2所示为本发明液冷散热器的俯视图；

图3所示为本发明液冷散热器的A-A剖视图；

图4所示为图3中的B-B剖视图；

图5所示为本发明液冷散热器的三维图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明强化散热液冷散热器的示意图如图1-图5所示，包括由底板5和上盖2组成的密封的工作腔，所述上盖2的底部与所述底板5通过焊接或螺栓紧固，所述工作腔构成冷却介质循环流动的空间。所述底板5内为蒸发腔6。所述工作腔内设置有多个散热单元、多个肋柱8及与所述底板5平行的隔板9，所述隔板9与所述上盖2顶部内壁之间形成第一流道11，所述隔板9与底板5之间形成第二流道12，所述第一流道11与第二流道12连通形成冷却液流道，与所述第一流道11相对的所述上盖2上设置有液体进口3，与所述第二流道12相对的所述上盖2上设置有液体出口4。每个所述散热单元由连通的绝热腔16和冷凝腔7组成，所述绝热腔16位于所述隔板9与底板5之间，所述冷凝腔7位于所述隔板9上部。所述绝热腔16的下端与所述底板5内的蒸发腔6连通。所述底板5上安装有多个穿过所述隔板9的肋柱8。所述蒸发腔6、绝热腔16与所述冷凝腔7内充注有传热工质14。

为了强化散热效果，所述冷凝腔7的末端设置有多个冷凝分腔1，多个冷凝分腔1以冷凝腔7中心成放射状设置。

所述蒸发腔6、绝热腔16与所述冷凝腔7内充注的所述传热工质14为水、液氨、丙酮、乙醇或氟利昂制冷剂。

本实施例中，所述上盖2与底板5由铜加工而成，所述底板5上分布有20个相互独立的所述散热单元，每个所述冷凝腔7上等角度分布有6个所述冷凝分腔1，所述肋柱8以三个为一单位，以9行5列的排列方式均匀布置于所述底板5上。所述底板5内蒸发腔6的高度为0.5-5mm。

为了增强换热效果，在所述第二流道12内设置有分隔板10，从所述第二流道12中分出第三流道13，所述第一流道11、第二流道12和第三流道13互相连通，所述第三流道13与所述液体出口4连通。

本发明的液冷散热器工作时，施加于所述加热面15的热负荷被底板蒸发腔6内的传热工质14吸收，并蒸发成蒸汽，沿绝热腔内壁上升至冷凝腔7内，热负荷同时从肋柱8的底部传递到上部。液体进口2与外置循环泵连接，强制冷却水沿所述第一流道11前进，在第一流道内冷却水与所述冷凝腔7的冷凝分腔1以及所述肋柱8进行换热；吸热后的冷却水遇到所述上盖2的内壁后改变流向，水流从所述隔板9的缺口处换向并沿所述第二流道12流动，在第二流道12内冷却水与所述肋柱8进行换热；换热后的冷却水从液体出口4离开液冷散热器，完成冷却过程。由于相变传热的效率远高于导热，施加于所述受热面15底部的大部分热负荷将通过所述底板上的蒸发腔、绝热腔16与所述冷凝腔7的冷凝分腔之间的相变传热，将热量传递给冷却水，并被流过所述工作腔内的冷却水带走。相对于传统液冷散热器，单位体积散热量大幅增加，可有效减少所述导热肋柱8的数量，降低冷却水流动的循环流动阻力；对于对散热空间要求严苛的应用场合，本发明在同等散热量的条件下可大幅缩减所述液冷散热器的体积。本发明的液冷散热器可以被应用于更高热负荷散热要求的场所，或是对散热体积要求较为严苛的应用场合，能够有效将被冷却器件的温度维持在安全范围之内，对于散热器的微型化、高效化具有重要价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种强化散热液冷散热器，其特征在于，包括由底板和上盖组成的密封的工作腔，所述底板内为蒸发腔；所述工作腔内设置有多个散热单元、多个肋柱及与所述底板平行的隔板，所述隔板与所述上盖顶部内壁之间形成第一流道，所述隔板与底板之间形成第二流道，所述第一流道与第二流道连通形成冷却液流道，与所述第一流道相对的所述上盖上设置有液体进口，与所述第二流道相对的所述上盖上设置有液体出口；每个所述散热单元由连通的绝热腔和冷凝腔组成，所述绝热腔位于所述隔板与底板之间，所述冷凝腔位于所述隔板上部；所述绝热腔的下端与所述底板内的蒸发腔连通；所述底板上安装有多个穿过所述隔板的肋柱；所述蒸发腔、绝热腔与所述冷凝腔内充注有传热工质。

2.根据权利要求1所述的强化散热液冷散热器，其特征在于，所述冷凝腔的末端设置有多个冷凝分腔，多个所述冷凝分腔以所述冷凝腔中心成放射状设置。

3.根据权利要求1或2所述的强化散热液冷散热器，其特征在于，所述蒸发腔、绝热腔与所述冷凝腔内充注的所述传热工质为水、液氨、丙酮、乙醇或氟利昂制冷剂。

4.根据权利要求3所述的强化散热液冷散热器，其特征在于，所述上盖与底板由铜或不锈钢材料加工而成。

5.根据权利要求3所述的强化散热液冷散热器，其特征在于，所述底板内的蒸发腔的高度为0.5-5mm。