CN105547023A - 一种变直径的脉动热管 - Google Patents
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Abstract
<b>一种变直径的脉动热管，其结构</b>包括蒸发段、绝热段和冷凝段，其中在冷凝段左右两端分别开有脉动热管抽真空口和脉动热管加工质口，在脉动热管上下弯道处连接相邻不同水力直径的主通道，并在整个硅板上蛇形分布连接。本发明结构简单、传热性能号，易于小型化的优点，同时也有比传统脉动热管突出的效果：借助脉动热管弯道处水力直径的差异，在启动时与传统脉动热管相比更易形成较大压力差，克服摩擦阻力及切应力，从而缩短启动时间；由于在脉动热管弯道处水力直径的差异，使其相较于传统热管可以从蒸发段带走更多的热量，同时热交换频率增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种变直径的脉动热管，属于微电子和半导体元器件的高效散热冷却技术领域。
背景技术
随着电子行业的飞速发展，电子器件的性能越来越好，而集成度越来越高，单位面积电子元件所能产生的功率相应的液越来越大。对于电子器件狭小的内部空间，如此高的热流密度会使电子器件产生局部或整体高温，轻则会使电子设备的性能下降，重则产生热变形，造成电子元器件疲劳损坏或失效。据统计，约55%的电子器件的失效都是由于其局部或整体温度过高导致的。电子芯片的散热温度已经成为制约电子器件及其设备进一步发展的瓶颈问题之一。如何有效地将电子器件的温度控制在一个合理的范围内，已经成为了现在电子行业所热门的话题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足，为解决常规单一截面脉动热管启动受倾斜角影响明显，整体传热性能不好的问题，提供一种变直径的脉动热管。此脉动热管设计有相邻的主通道水力直径不同，能够明显改善脉动热管在水平位置等特殊倾斜启动困难的问题，增强了工作性能，同时也提升了实际应用能力。
本发明所述变直径的脉动热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，其中在冷凝段左右两端分别开有脉动热管抽真空口和脉动热管加工质口，在脉动热管上下弯道处连接相邻不同水力直径的主通道，并在整个硅板上蛇形分布连接；
所述蒸发段、绝热段和冷凝段是通过蚀刻等微加工技术在厚硅板上加工之后并覆盖一层薄硅板密封而成；
所述不同水力直径的主通道的横截面可以为三角形，四边形等其他形状。
所述脉动热管的主通道水力直径都符合下式要求：；
式中g为重力加速度，d表示当量直径，ρ表示脉动热管中填充液的密度，σ表示表面张力，下标l、v分别代表液相和气相；
所述的脉动热管内充注醇水混合液，体积充液率范围为35%～70%。
本发明的有益效果：本发明结构简单、传热性能号，易于小型化的优点，同时也有比传统脉动热管突出的效果：
（1）本发明借助脉动热管弯道处水力直径的差异，在启动时与传统脉动热管相比更易形成较大压力差，克服摩擦阻力及切应力，从而缩短启动时间。
（2）本发明由于在脉动热管弯道处水力直径的差异，使其相较于传统热管可以从蒸发段带走更多的热量，同时热交换频率增加。
附图说明
图1为本发明一种变直径的脉动热管的结构示意图；
图中：a为大水力直径、b为小水力直径、c为脉动热管抽真空口、d为脉动热管加工质口、e为冷凝段、f为绝热段、g为蒸发段、k为小水力直径主通道、j为大水力直径主通道；
图2为本发明一种变直径的脉动热管的侧视图;图中：h为厚硅板、i为薄硅板。
具体实施方式
本发明所述变直径的脉动热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，其中在冷凝段左右两端分别开有脉动热管抽真空口和脉动热管加工质口，在脉动热管上下弯道处连接相邻不同水力直径的主通道，并在整个硅板上蛇形分布连接；
所述不同水力直径的主通道的横截面可以为三角形，四边形等其他形状。
所述脉动热管的主通道水力直径都符合下式要求：；
式中g为重力加速度，d表示当量直径，ρ表示脉动热管中填充液的密度，σ表示表面张力，下标l、v分别代表液相和气相；
所述的脉动热管内充注醇水混合液，体积充液率范围为35%～70%。
下面结合符合对本发明做进一步的说明。如图1所示。
一种直径的脉动热管，它包括通过蚀刻或化学腐蚀形成的冷凝段、蒸发段和冷凝段，如图1所示。
其中在冷凝段的左右侧分别开有抽真空口和加工质口。
在本发明中的脉动热管弯道处水力直径不同如图1中a,b所示。
在加入工质之前必须通过抽真空口c对本发明进行抽真空处理，然后通过加工质口d注入工质，然后c,d进行密封，即可得到本发明所述的一种变直径的脉动热管。
在对蒸发段加热后，蒸发段的气泡逐渐长大形成柱塞，此时阻碍柱塞移动的主要阻力为粘性力和表面张力。在柱塞生长过程中，较小水力直径的脉动热管主通道的阻力要高于较大水力直径的脉动热管主通道，这种不平衡力使得柱塞更易于向着水力直径较大的脉动热管主通道移动。这就是使得初期产生的柱塞易于与其他气泡结合，从而启动脉动热管。不平衡力也促进了本发明的气液两相流的运动，加强了脉动热管的热交换能力。
Claims (4)
1.一种变直径的脉动热管，其特征于：所述脉动热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，其中在冷凝段左右两端分别开有脉动热管抽真空口和脉动热管加工质口，在脉动热管上下弯道处连接相邻不同水力直径的主通道，并在整个硅板上蛇形分布连接；
所述蒸发段、绝热段和冷凝段是通过蚀刻等微加工技术在厚硅板上加工之后并覆盖一层薄硅板密封而成。
2.根据权利要求1所述的一种变直径的脉动热管，其特征于：所述不同水力直径的主通道的横截面是三角形或四边形。
3.根据权利要求1所述的一种变直径的脉动热管，其特征于：所述脉动热管的主通道水力直径符合下式要求：；
式中g为重力加速度，d表示当量直径，ρ表示脉动热管中填充液的密度，σ表示表面张力，下标l、v分别代表液相和气相。
4.根据权利要求1所述的一种变直径的脉动热管，其特征于：所述的脉动热管内充注醇水混合液，体积充液率范围为35%～70%。
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