CN106535576B - 一种纳米流体的散热装置 - Google Patents

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庄依杰
余怀忠
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    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures

Abstract

本发明提供一种纳米流体的散热装置，该装置当多孔介质内的纳米流体遇到多孔介质的填充密度较高的一端的外部热源发生相变成气体，扩散到隔板空腔内，当扩散到多孔介质的填充密度较低的一端冷凝成液体。在热源端，由于气体和液体的表面张力，热液体汽化后，附近区域的冷液体迅速被驱动至热源端，继续进行吸热‑升温‑相变过程。多孔介质区域内的液体，由填充密度较低的一端的气体液化得到补充，至此形成一个散热循环过程。

Description

一种纳米流体的散热装置
技术领域
本发明涉及散热设备领域，更具体地，涉及一种纳米流体的散热装置。
背景技术
电子器件的发展，冷却技术需求也随之增大。针对特定的发热元器件没有足够位置在其上方以传统自然对流形式进行散热的前提下，在发热源的下方进行散热冷却的技术就显得尤为重要。比如，可在核电站等特定的发热零部件的下方连通河流等冷源进行冷却，但目前尚缺上热下冷工况下较为成熟的冷却装置及技术。
发明内容
本发明提供一种较高散热效果的纳米流体的散热装置。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种纳米流体的散热装置，包括外壁、内部隔板；所述外壁将整个装置密封成一个外壁空腔，内部隔板以整个装置的中轴线为轴对称地设置在外壁空腔内，内部隔板没有与外壁接触，从外壁到内部隔板之间的空间内填充有一定厚度的多孔介质，内部隔板与多孔介质形成一个中空的隔板空腔；所述多孔介质上有纳米流体；所述多孔介质的填充密度从外壁空腔的上端到下端逐渐减小；该装置中多孔介质的填充密度较高的一端与外部需要散热设备的热源部分接触。
进一步地，所述多孔介质由金属颗粒制备而成，填充密度较高的外壁空腔的一端中金属颗粒经过一定的表面处理使其接触角变小，从而具有亲水性，填充密度较低的外壁空腔一端的金属颗粒本身是疏水性的，其中，从外壁空腔的上端到下端，具有亲水性的金属颗粒的混合比例逐渐降低。
进一步地，所述金属颗粒经过一定的表面处理使其接触角变小，从而具有亲水性的过程是：
利用亲水处理剂通过滚涂、浸渍、喷涂方式使金属颗粒表面附着一层纳米透明涂层，该涂层使疏水表面赋予极性，使水更易润湿，具有小的接触角。
优选的，所述纳米流体由基液与纳米尺度的金属粉体混合制备而成的悬浮液。
优选的，所述基液包括水、醇。
优选的，所述纳米尺度的金属粉体包括氧化铝、氧化铜。
优选的，所述内部隔板在隔板空腔一侧是疏水性的。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明中，当多孔介质内的纳米流体遇到多孔介质的填充密度较高的一端的外部热源发生相变成气体，扩散到隔板空腔内，当扩散到孔介质的填充密度较低的一端冷凝成液体。在热源端，由于气体和液体的表面张力，热液体汽化后，附近区域的冷液体迅速被驱动至热源端，继续进行吸热-升温-相变过程。多孔介质区域内的液体，由填充密度较低的一端的气体液化得到补充，至此形成一个散热循环过程。由于多孔介质区的疏亲水材料分布的渐变性，克服了温度对表面张力的影响，形成多孔介质的填充密度较高的一端表面张力大，多孔介质的填充密度较低的一端表面张力小的情况，把液体驱动至亲水的热端而不滞留在冷端。本发明适用于上热下冷情况，此工况下自然对流较弱，本发明具有环保、高效散热的优势。
附图说明
图1为本发明装置结构图；
图2为本发明装置工作过程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种纳米流体的散热装置，包括外壁1、内部隔板2；所述外壁1将整个装置密封成一个外壁空腔，内部隔板2以整个装置的中轴线为轴对称地设置在外壁空腔内，内部隔板2没有与外壁1接触，从外壁1到内部隔板2之间的空间内填充有一定厚度的多孔介质3，内部隔板2与多孔介质3形成一个中空的隔板空腔；所述多孔介质3上有纳米流体；所述多孔介质3的填充密度从外壁空腔的上端到下端逐渐减小；该装置中多孔介质3的填充密度较高的一端与外部需要散热设备的热源部分接触。
本实施例中，多孔介质3由金属颗粒制备而成，填充密度较高的外壁空腔的一端中金属颗粒经过一定的表面处理使其接触角变小，从而具有亲水性，填充密度较低的外壁空腔一端的金属颗粒本身是疏水性的，其中，从外壁空腔的上端到下端，具有亲水性的金属颗粒的混合比例逐渐降低。
金属颗粒经过一定的表面处理使其接触角变小，从而具有亲水性的过程是：
利用亲水处理剂通过滚涂、浸渍、喷涂方式使金属颗粒表面附着一层纳米透明涂层，该涂层使疏水表面赋予极性，使水更易润湿，具有小的接触角。
本实施例中，纳米流体由基液与纳米尺度的金属粉体混合制备而成的悬浮液；基液包括水、醇；纳米尺度的金属粉体包括氧化铝、氧化铜；内部隔板2在隔板空腔一侧是疏水性的。
如图2所示，本发明装置的工作过程如下：
当多孔介质3上的纳米流体遇到多孔介质3的填充密度较高的一端的外部热源发生相变成气体，扩散到隔板空腔内，当扩散到多孔介质的填充密度较低的一端冷凝成液体。在装置的热源端，由于气体和液体的表面张力，热液体汽化后，附近区域的冷液体迅速被驱动至热源端，继续进行吸热-升温-相变过程；多孔介质3区域内的液体，由填充密度较低的一端的气体液化得到补充，至此形成一个散热循环过程。由于多孔介质3区的疏亲水材料分布的渐变性，克服了温度对表面张力的影响，形成多孔介质的填充密度较高的一端表面张力大，多孔介质的填充密度较低的一端表面张力小的情况，把液体驱动至亲水的热端而不滞留在冷端。本发明适用于上热下冷情况，此工况下自然对流较弱，本发明具有环保、高效散热的优势。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种纳米流体的散热装置，其特征在于，包括外壁(1)、内部隔板(2)；所述外壁(1)将整个装置密封成一个外壁空腔，内部隔板(2)以整个装置的中轴线为轴对称地设置在外壁空腔内，内部隔板(2)没有与外壁(1)接触，从外壁(1)到内部隔板(2)之间的空间内填充有一定厚度的多孔介质(3)，内部隔板(2)与多孔介质(3)形成一个中空的隔板空腔；所述多孔介质(3)上有纳米流体；所述多孔介质(3)的填充密度从外壁空腔的上端到下端逐渐减小；该装置中多孔介质(3)的填充密度较高的一端与外部需要散热设备的热源部分接触；
所述多孔介质(3)由金属颗粒制备而成，填充密度较高的外壁空腔的一端中金属颗粒经过一定的表面处理使其接触角变小，从而具有亲水性，填充密度较低的外壁空腔一端的金属颗粒本身是疏水性的，其中，从外壁空腔的上端到下端，具有亲水性的金属颗粒的混合比例逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的纳米流体的散热装置，其特征在于，所述金属颗粒经过一定的表面处理使其接触角变小，从而具有亲水性的过程是：
利用亲水处理剂通过滚涂、浸渍、喷涂方式使金属颗粒表面附着一层纳米透明涂层，该涂层使疏水表面赋予极性，使水更易润湿，具有小的接触角。
3.根据权利要求2所述的纳米流体的散热装置，其特征在于，所述纳米流体由基液与纳米尺度的金属粉体混合制备而成的悬浮液。
4.根据权利要求3所述的纳米流体的散热装置，其特征在于，所述基液包括水、醇。
5.根据权利要求4所述的纳米流体的散热装置，其特征在于，所述纳米尺度的金属粉体包括氧化铝、氧化铜。
6.根据权利要求5所述的纳米流体的散热装置，其特征在于，所述内部隔板(2)在隔板空腔一侧是疏水性的。
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