CN105547023A - 一种变直径的脉动热管 - Google Patents

一种变直径的脉动热管 Download PDF

Info

Publication number
CN105547023A
CN105547023A CN201610052134.7A CN201610052134A CN105547023A CN 105547023 A CN105547023 A CN 105547023A CN 201610052134 A CN201610052134 A CN 201610052134A CN 105547023 A CN105547023 A CN 105547023A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat pipe
pulsating heat
pulsating
diameter
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610052134.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王志强
张莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201610052134.7A priority Critical patent/CN105547023A/zh
Publication of CN105547023A publication Critical patent/CN105547023A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

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

一种变直径的脉动热管
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%。
CN201610052134.7A 2016-01-27 2016-01-27 一种变直径的脉动热管 Pending CN105547023A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610052134.7A CN105547023A (zh) 2016-01-27 2016-01-27 一种变直径的脉动热管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610052134.7A CN105547023A (zh) 2016-01-27 2016-01-27 一种变直径的脉动热管

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105547023A true CN105547023A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55826393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610052134.7A Pending CN105547023A (zh) 2016-01-27 2016-01-27 一种变直径的脉动热管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105547023A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106052441A (zh) * 2016-07-29 2016-10-26 苏州聚力电机有限公司 新型振荡式导热装置的单向循环启动结构
CN106091762A (zh) * 2016-07-29 2016-11-09 苏州聚力电机有限公司 振荡式导热装置的单向循环启动结构
CN106440897A (zh) * 2016-09-21 2017-02-22 南昌大学 一种植物叶片仿生脉动热管
CN106931815A (zh) * 2017-04-27 2017-07-07 长沙理工大学 一种变径串、并联槽道板式脉动热管
CN107466195A (zh) * 2017-09-14 2017-12-12 郭良安 脉动热管及热交换器
CN108592669A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 南昌大学 一种单向回路型脉动热管及节能装置
CN109269710A (zh) * 2018-10-31 2019-01-25 北京建筑大学 一种脉动热管的压力监测系统及方法
CN110906767A (zh) * 2018-09-14 2020-03-24 财团法人工业技术研究院 立体脉冲式热管、立体脉冲式热管组和散热模块
CN111457768A (zh) * 2020-03-24 2020-07-28 东南大学 一种应用于细胞玻璃化冷冻的低温相变换热器
CN113280668A (zh) * 2021-06-29 2021-08-20 中国科学技术大学 一种带非对称结构管道的单向脉动热管

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101013010A (zh) * 2007-01-12 2007-08-08 华南理工大学 以微胶囊相变蓄热流体为工质的脉动热管式散热板
CN101957152A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 浙江大学 用于无倾角启动运行的新型脉动热管
CN102062552A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 财团法人工业技术研究院 震荡式热管
CN201867106U (zh) * 2010-10-23 2011-06-15 吴育林 一种自激振荡流热管

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101013010A (zh) * 2007-01-12 2007-08-08 华南理工大学 以微胶囊相变蓄热流体为工质的脉动热管式散热板
CN102062552A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 财团法人工业技术研究院 震荡式热管
CN101957152A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 浙江大学 用于无倾角启动运行的新型脉动热管
CN201867106U (zh) * 2010-10-23 2011-06-15 吴育林 一种自激振荡流热管

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张晓文: "环路脉动热管稳定运行的数值研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106091762A (zh) * 2016-07-29 2016-11-09 苏州聚力电机有限公司 振荡式导热装置的单向循环启动结构
CN106052441A (zh) * 2016-07-29 2016-10-26 苏州聚力电机有限公司 新型振荡式导热装置的单向循环启动结构
CN106440897B (zh) * 2016-09-21 2018-12-04 南昌大学 一种植物叶片仿生脉动热管
CN106440897A (zh) * 2016-09-21 2017-02-22 南昌大学 一种植物叶片仿生脉动热管
CN106931815A (zh) * 2017-04-27 2017-07-07 长沙理工大学 一种变径串、并联槽道板式脉动热管
CN107466195A (zh) * 2017-09-14 2017-12-12 郭良安 脉动热管及热交换器
CN108592669A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 南昌大学 一种单向回路型脉动热管及节能装置
CN110906767A (zh) * 2018-09-14 2020-03-24 财团法人工业技术研究院 立体脉冲式热管、立体脉冲式热管组和散热模块
CN109269710A (zh) * 2018-10-31 2019-01-25 北京建筑大学 一种脉动热管的压力监测系统及方法
CN109269710B (zh) * 2018-10-31 2020-07-21 北京建筑大学 一种脉动热管的压力监测系统及方法
CN111457768A (zh) * 2020-03-24 2020-07-28 东南大学 一种应用于细胞玻璃化冷冻的低温相变换热器
CN111457768B (zh) * 2020-03-24 2021-04-06 东南大学 一种应用于细胞玻璃化冷冻的低温相变换热器
CN113280668A (zh) * 2021-06-29 2021-08-20 中国科学技术大学 一种带非对称结构管道的单向脉动热管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105547023A (zh) 一种变直径的脉动热管
CN108461460B (zh) 一种两相分离微通道热沉
EP2591500B1 (en) Cmos compatible microchannel heat sink for cooling electronic components and its fabrication
US10436520B2 (en) Plate pulsating heat spreader with artificial cavities
US20140196498A1 (en) Evaporative Heat Transfer System
CN101893403B (zh) 新型均配结构的平行流式换热器
CN203704737U (zh) 一种单向循环流动的脉动热管传热系统
TW201542995A (zh) 脈衝型多管式熱管
CN106132163B (zh) 一种采用梯形散热片的t形风道散热装置
CN103335548A (zh) 一种微热管的气相温控工质灌注方法
CN104867890A (zh) 一种用于3d芯片的相变冷却结构
CN104406440A (zh) 一种硅基微型环路热管冷却器
CN104792200A (zh) 一种带有亲液涂层的脉动热管换热器
CN110472352B (zh) 垂直状态下脉动热管的启动临界管径设计方法
Lv et al. Corner flow characteristics in a silicon-based ultra-thin flat-grooved heat pipe with double-end cooling
CN104961093B (zh) 一种使用低熔点合金密封微热管灌注孔的方法
CN103629960A (zh) 一种具有粗化结构的脉动热管
CN209978680U (zh) 一种带有热虹吸回路的双锥度微通道散热器
CN203642757U (zh) 一种具有粗化结构的脉动热管
CN208848892U (zh) 一种平板振荡热管
CN108648998A (zh) 一种平板微热管的落差式灌封装置和方法
CN112888264B (zh) 一种基于气液分离的双层微通道散热装置
CN210862316U (zh) 传热系统
CN106440897B (zh) 一种植物叶片仿生脉动热管
CN107883799A (zh) 模块复合式脉动热管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160504