CN106643244A - 一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,包括换热箱和基板,所述基板内部设有用于容纳工质的基板内腔,所述换热箱包括交替设置的冷却介质通道和相变通道,所述冷却介质通道内设有散热翅片Ⅰ,所述换热箱安装在基板上,使相变通道与基板内腔连通,且所述相变通道与基板内腔共同形成密闭的相变换热腔,所述相变通道的内壁上设有沟槽,所述相变通道内设有散热翅片Ⅱ或金属纤维毡,所述基板内腔的内壁上设有毛细通道。本发明采用散热翅片Ⅰ‑相变通道间隔紧凑结构,集成度高,有效的节省空间,相变通道内设置沟槽和错齿翅片复合结构,极大提高换热面积,使换热工质在放热端快速凝结,在矩形错齿翅片面和毛细微沟槽内实现快速回流。

Description

一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器
技术领域
本发明涉及一种散热器,具体涉及一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器。
背景技术
在国内外强化传热技术中,利用汽体冷凝和液体沸腾蒸发换热系数高且温度均匀的特点,开发出许多高效相变换热技术。在降低锅炉排烟温度、回收余热提高热效率方面,取得较好的效果,但在动车散热应用上少有报道。从目前的相变换热器研究来看,相变工质的回流速率,是影响换热效率的重要因素。
发明内容
本发明针对以上问题的提出,而研究设计一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器。本发明采用的技术手段如下:
一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,包括换热箱和基板,所述基板内部设有用于容纳工质的基板内腔,所述换热箱包括交替设置的冷却介质通道和相变通道,所述冷却介质通道内设有散热翅片Ⅰ,所述换热箱安装在基板上,使相变通道与基板内腔连通,且所述相变通道与基板内腔共同形成密闭的相变换热腔,所述相变通道的内壁上设有沟槽,所述相变通道内设有散热翅片Ⅱ或金属纤维毡,所述基板内腔的内壁上设有毛细通道。
进一步地,所述散热翅片Ⅱ为矩形错齿翅片或平顶正弦波形错齿翅片或三角形波纹翅片,所述散热翅片Ⅰ为矩形错齿翅片或平顶正弦波形错齿翅片或三角形波纹翅片,所述毛细通道为金属纤维毡,所述毛细通道为当量直径为0.001~2㎜的规则或不规则孔隙,孔隙率为60%~90%。
进一步地,所述基板包括上盖板基板和下盖板基板,所述上盖板基板和下盖板基板的内壁上均设有金属纤维毡,所述上盖板基板上设有用于连通基板内腔和相变通道的条形通孔。
进一步地,所述上盖板基板和下盖板基板之间设有支撑结构,所述支撑结构为支撑柱或支撑筋板,所述支撑结构的外壁上设有金属纤维毡。
进一步地,所述散热翅片Ⅰ为矩形错齿翅片,所述散热翅片Ⅰ的厚度为0.05~0.5㎜,所述散热翅片Ⅰ的矩形错齿波的波距为3~15㎜,波高度为2~30㎜,矩形错齿切口开口宽度为0.5㎜至四分之一波距之间。
进一步地,所述沟槽的宽度和深度均为0.1~1.5㎜,所述沟槽与所述毛细通道的空隙连通。
进一步地,所述相变通道由两个平行的隔板和设置在隔板两端的侧封条围成,相变通道的顶部通过顶部封条密封,所述隔板和封条朝向相变通道的一侧均设有沟槽。
进一步地,所述散热翅片Ⅰ夹紧于所述冷却介质通道两侧的隔板之间,所述冷却介质通道的上端和下端设有空气封条,所述换热箱两侧设有侧护板。
进一步地,所述相变散热器的基材为铝、铝合金、铜或铜合金。
与现有技术比较,本发明所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器具有以下优点:
1、采用工质相变实现热量的快速传导,传热效率高;
2、采用风冷式散热,基于正弦-方波复合结构翅片,实现高效散热,同时节省了水箱设置;
3、采用散热翅片Ⅰ-相变通道间隔紧凑结构,集成度高,有效的节省空间,相变通道尺寸数目可调,换热器适用功率范围广;
4、相变通道内设置沟槽和错齿翅片复合结构,极大提高换热面积,使换热工质在放热端快速凝结,并在重力和毛细能力的双重作用下,在矩形错齿翅片面和毛细微沟槽内实现快速回流。
5、腔内烧结金属纤维毡能协助工质的回流,也能维系工质,防止蒸干,同时,金属纤维毡能实现整个腔面液态工质的均匀分布,实现基板的均温性。
6、基板内腔内设有支撑柱或支撑筋板,有效的防止了基板内腔的变形,另外,在支撑柱或支撑筋板表面设置辅助纤维毡可加快工质的回流速度。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2a是本发明实施例所述的相变通道的内部结构示意图(矩形错齿翅片)。
图2b是本发明实施例所述的相变通道的内部结构示意图(平顶正弦波形错齿翅片)。
图2c是本发明实施例所述的相变通道的内部结构示意图(三角形波纹翅片)。
图3是本发明实施例所述的基板的结构示意图。
图4是本发明实施例的俯视示意图。
图5是本发明实施例所述的平顶正弦波形错齿翅片结构示意图。
图6是本发明实施例所述的矩形错齿翅片的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1至图6所示,一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,包括换热箱和基板,所述基板内部设有用于容纳工质的基板内腔3,所述换热箱包括交替设置的冷却介质通道10和相变通道6,所述冷却介质通道10内设有散热翅片Ⅰ11,所述换热箱安装在基板上,使相变通道6与基板内腔3连通,且所述相变通道6与基板内腔3共同形成密闭的相变换热腔,使用时,相变换热腔抽真空,成为真空腔体,并且基板内腔3内灌有工质。所述相变通道6的内壁上设有沟槽5,所述相变通道6内设有散热翅片Ⅱ7或金属纤维毡,相变通道内的金属纤维毡固定在相变通道的内壁上,所述基板内腔3的内壁上设有毛细通道。
本实施例中,所述毛细通道为金属纤维毡,所述毛细通道为当量直径为0.001~2㎜的规则或不规则孔隙,孔隙率为60%~90%。所述基板包括相互焊接固定的上盖板基板2和下盖板基板1,所述上盖板基板2和下盖板基板1之间设有支撑结构12,所述支撑结构12为支撑柱或支撑筋板,所述上盖板基板2和下盖板基板1的内壁上均设有金属纤维毡,上盖板基板2的内壁上设有上纤维毡15,下盖板基板1的内壁上设有下纤维毡16,所述支撑结构12的外壁上设有辅助纤维毡13,所述上纤维毡15、下纤维毡16和辅助纤维毡13可以为相同的金属纤维毡,也可以为不同的金属纤维毡,上纤维毡15、下纤维毡16和辅助纤维毡13的孔隙连通,金属纤维毡烧结在基板的内壁上或支撑柱的外壁上,所述上盖板基板2上设有用于连通基板内腔和相变通道的条形通孔14。所述支撑结构12可以为圆柱形、四棱柱形、椭圆形或扁圆形或条状筋板等各种形状,具体可以根据需要任意设置。
所述相变通道6由两个平行的隔板18和设置在隔板18两端的侧封条17围成,隔板18和侧封条17通过钎焊固定为一个矩形截面的相变通道6,相变通道6的顶部通过顶部封条8密封,下部固定在上盖板基板2的条形通孔处,所述隔板18和侧封条17朝向相变通道的内侧均设有沟槽5,本实施例中沟槽5为纵向槽,沟槽5的截面可以为矩形、梯形、半圆形或正弦波形等各种形状,所述沟槽5的宽度和深度均为0.15~1.5㎜,所述沟槽与所述毛细通道的空隙连通。沟槽5的设置,提高了换热面积,使工质在相变通道6的内壁上快速凝结,并在重力和毛细能力的双重作用下,在沟槽5内实现快速回流,采取风冷结合方式省去水箱设置的同时达到换热和蓄热的效果,提高了系统散热高效性。
所述散热翅片Ⅰ11夹紧于所述冷却介质通道10两侧的隔板18之间,本实施例中,冷却介质通道10为空气通道,也就是说冷却介质为空气,所述散热翅片Ⅰ11的波峰钎焊在两侧的隔板18上,所述冷却介质通道的上端和下端设有空气封条9,所述换热箱两侧设有侧护板19。
如图2a、2b和2c所示,所述散热翅片Ⅱ7为矩形错齿翅片或平顶正弦波形错齿翅片或三角形波纹翅片,所述散热翅片Ⅰ11为矩形错齿翅片或平顶正弦波形错齿翅片或三角形波纹翅片。平顶正弦波形是指正弦波形状波峰处被削平后的形状。
所述散热翅片Ⅰ11为矩形错齿翅片,所述散热翅片Ⅰ的厚度为0.05~0.5㎜,波高度为2~30㎜,所述散热翅片Ⅰ11的矩形错齿波的波长为3~15㎜,波高度为2~30㎜,矩形错齿切口开口宽度为0~四分之一波距㎜。
所述相变散热器的基材为铝、铝合金、铜或铜合金,各个组成部分可以为相同的材质,也可以为不同的材质。
本实施例采用板翅式散热器的结构,相变工质汽化吸热-液化放热实现高效传热,液化放热端与风冷进行强化散热,迅速将基本热量带走;矩形错齿翅片极大提高换热面积,换热工质在放热端快速凝结,并在重力和毛细能力的双重作用下,在矩形错齿翅片面和毛细微沟槽内实现快速回流,采取风冷结合方式省去水箱设置的同时达到换热和蓄热的效果,提高了系统散热高效性;腔内烧结纤维能协助工质的回流,也能维系工质,防止蒸干,同时,纤维层能实现整个腔面液态工质的均匀分布,实现基板的均温性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:包括换热箱和基板,所述基板内部设有用于容纳工质的基板内腔,所述换热箱包括交替设置的冷却介质通道和相变通道,所述冷却介质通道内设有散热翅片Ⅰ,所述换热箱安装在基板上,使相变通道与基板内腔连通,且所述相变通道与基板内腔共同形成密闭的相变换热腔,所述相变通道的内壁上设有沟槽,所述相变通道内设有散热翅片Ⅱ或金属纤维毡,所述基板内腔的内壁上设有毛细通道。
2.根据权利要求1所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述散热翅片Ⅱ为矩形错齿翅片或平顶正弦波形错齿翅片或三角形波纹翅片,所述散热翅片Ⅰ为矩形错齿翅片或平顶正弦波形错齿翅片或三角形波纹翅片,所述毛细通道为金属纤维毡,所述毛细通道为当量直径为0.001~2㎜的规则或不规则孔隙,孔隙率为60%~90%。
3.根据权利要求2所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述基板包括上盖板基板和下盖板基板,所述上盖板基板和下盖板基板的内壁上均设有金属纤维毡,所述上盖板基板上设有用于连通基板内腔和相变通道的条形通孔。
4.根据权利要求3所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述上盖板基板和下盖板基板之间设有支撑结构,所述支撑结构为支撑柱或支撑筋板,所述支撑结构的外壁上设有金属纤维毡。
5.根据权利要求3所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述散热翅片Ⅰ为矩形错齿翅片,所述散热翅片Ⅰ的厚度为0.05~0.5㎜,所述散热翅片Ⅰ的矩形错齿波的波距为3~15㎜,波高度为2~30㎜,矩形错齿切口开口宽度为0.5㎜至四分之一波距之间。
6.根据权利要求1所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述沟槽的宽度和深度均为0.1~1.5㎜,所述沟槽与所述毛细通道的空隙连通。
7.根据权利要求6所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述相变通道由两个平行的隔板和设置在隔板两端的侧封条围成,相变通道的顶部通过顶部封条密封,所述隔板和封条朝向相变通道的一侧均设有沟槽。
8.根据权利要求7所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述散热翅片Ⅰ夹紧于所述冷却介质通道两侧的隔板之间,所述冷却介质通道的上端和下端设有空气封条,所述换热箱两侧设有侧护板。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的风冷板翅式复合毛细沟槽相变散热器,其特征在于:所述相变散热器的基材为铝、铝合金、铜或铜合金。
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