CN107155284A - 一种基于射流微通道混合散热板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于射流微通道混合散热板，包括金属基板、金属盖板；在金属基板上刻有数条截面形状呈梯形的梯形微通道；金属盖板盖合在微通道上；金属盖板的边缘与金属基板的边缘密封连接；金属盖板上开有与梯形微通道相对应的射缝；在对发热器件进行冷却时，冷却工质从射缝被喷射进入梯形微通道中，依靠射流的冲击作用和梯形微通道中的二次流作用进行换热。在相同泵功率和热负荷的条件下，与具有相同截面积的矩形通道和圆形通道相比，梯形通道具有更低的底面温度和更小的底面温差。而且，随着热负荷的增加，梯形通道的冷却效果会更加明显。同样，当采用较大的泵功率时，梯形的冷却效果会更加显著。

Description

一种基于射流微通道混合散热板
技术领域
本发明涉及散热部件，尤其涉及一种基于射流微通道混合散热板。
背景技术
随着超大规模集成电路、聚光光伏、激光、雷达等行业的迅猛发展，对高热流密度器件散热的需求也越来越高。这不仅要维持器件有较低的温度，还要维持良好的温度均匀性，以使器件能够正常的工作。
单纯的微通道散热技术不仅压降大，而且流体沿流动方向的温度升高而造成均温效果差。对于单纯的射流散热技术，射流冲击区域外的换热系数会急剧下降，造成整体均温效果差。当多股射流以阵列方式散热时，相邻射流之间会产生干扰，使得两股射流交汇区域的换热系数下降，进而造成均温效果差。将微通道散热技术和射流散热技术相结合，整合了两种技术的优点，具有降温效果显著、均温效果好、压降小等优点。
目前射流微通道混合散热技术，所采用的通道截面形状为矩形或圆形，尚未有截面形状为梯形通道的使用情况。我们采用CFD软件，经过模拟计算发现，在相同的泵功率和热负荷的条件下，与矩形通道和圆形通道相比较，梯形通道具有更好的散热效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种传热效果好、结构简单的基于射流微通道混合散热板。在相同的泵功率和热负荷的条件下，与矩形通道和圆形通道相比较，梯形通道具有更好的散热效果。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于射流微通道混合散热板，包括金属基板1、金属盖板3；
在金属基板1上刻有数条截面形状呈梯形的梯形微通道2；
金属盖板3盖合在微通道2上；金属盖板3的边缘与金属基板1的边缘密封连接；
金属盖板3上开有与梯形微通道2相对应的射缝4；
在对发热器件进行冷却时，冷却工质从射缝4被喷射进入梯形微通道2中，依靠射流的冲击作用和梯形微通道2中的二次流作用进行换热。
所述金属基板1上的梯形微通道2呈平行分布，相邻梯形微通道2之间的间隔为0.4mm；
所述金属盖板3上的射缝4呈平行分布，相邻射缝4之间的间隔为1.6mm。
所述射缝4的宽度与梯形微通道2的下底宽度相等。
所述梯形微通道2为正梯形结构，其上底宽为1.6mm，下底宽为0.4mm，高度为1.5mm。
所述射缝4为矩形结构，其长度为3mm，宽度为0.4mm。
所述金属基板1的整体厚度为2.5mm，金属盖板3的厚度为1mm。
所述金属基板1与金属盖板3均为矩形结构。
所述冷却工质为水。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
在相同泵功率和热负荷的条件下，与具有相同截面积的矩形通道和圆形通道相比，梯形通道具有更低的底面温度和更小的底面温差。而且，随着热负荷的增加，梯形通道的冷却效果会更加明显。同样，当采用较大的泵功率时，梯形的冷却效果会更加显著。
本发明技术手段简便易行，获得了在相同的泵功率和热负荷的条件下，与矩形通道和圆形通道相比较，梯形通道具有更好的散热效果。
附图说明
图1为现有常用矩形通道散热板示意图。
图2为现有常用圆形通道散热板示意图。
图3为本发明基于射流微通道混合散热板示意图。
图4为本发明截面示意图。
图5为本发明梯形微通道计算所采用的局部网格分布。
图6为常用矩形通道计算所采用的局部网格分布。
图7为常用圆形通道计算所采用的局部网格分布。
图8为泵功率(P＝0.2W)，不同底面热通量条件下，三种通道形状散热板底面温度对比。
图9为泵功率(P＝0.2W)，不同底面热通量下，三种通道形状散热板底面温差对比。
图10为热通量(q＝250W)，不同泵功率，三种通道形状散热板底面温度对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
本发明公开了一种基于射流微通道混合散热板，包括金属基板1、金属盖板3；
在金属基板1上刻有数条截面形状呈梯形的梯形微通道2；
金属盖板3盖合在微通道2上；金属盖板3的边缘与金属基板1的边缘密封连接；
金属盖板3上开有与梯形微通道2相对应的射缝4；
在对发热器件进行冷却时，冷却工质从射缝4被喷射进入梯形微通道2中，依靠射流的冲击作用和梯形微通道2中的二次流作用进行换热。
所述金属基板1上的梯形微通道2呈平行分布，相邻梯形微通道2之间的间隔为0.4mm；
所述金属盖板3上的射缝4呈平行分布，相邻射缝4之间的间隔为1.6mm。
所述射缝4的宽度与梯形微通道2的下底宽度相等。
所述梯形微通道2为正梯形结构，其上底宽为1.6mm，下底宽为0.4mm，高度为1.5mm。
所述射缝4为矩形结构，其长度为3mm，宽度为0.4mm。
所述金属基板1的整体厚度为2.5mm，金属盖板3的厚度为1mm。
所述金属基板1与金属盖板3均为矩形结构。
所述冷却工质为水。
采用商用CFD软件对具有相同截面积的梯形通道、矩形通道和圆形通道，以水为工质，在相同的泵功率和热负荷的条件下，进行数值计算。结果发现，梯形通道具有更低的底面温度和更小的底面温差。而且，随着热负荷的增加，梯形通道的冷却效果会更加明显；同样，当采用较大的泵功率时，梯形的冷却效果也会更加显著。
表1：不同热通量下，与矩形通道和圆形通道相比，梯形通道优化效果
表2：不同泵功率下，与矩形通道和圆形通道相比，梯形通道优化效果
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于射流微通道混合散热板，其特征在于：包括金属基板(1)、金属盖板(3)；
在金属基板(1)上刻有数条截面形状呈梯形的梯形微通道(2)；
金属盖板(3)盖合在微通道2上；金属盖板(3)的边缘与金属基板(1)的边缘密封连接；
金属盖板(3)上开有与梯形微通道(2)相对应的射缝(4)；
在对发热器件进行冷却时，冷却工质从射缝(4)被喷射进入梯形微通道(2)中，依靠射流的冲击作用和梯形微通道(2)中的二次流作用进行换热。
2.根据权利要求1所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述金属基板(1)上的梯形微通道(2)呈平行分布，相邻梯形微通道(2)之间的间隔为0.4mm；
所述金属盖板(3)上的射缝(4)呈平行分布，相邻射缝(4)之间的间隔为1.6mm。
3.根据权利要求2所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述射缝(4)的宽度与梯形微通道(2)的下底宽度相等。
4.根据权利要求2所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述梯形微通道(2)为正梯形结构，其上底宽为1.6mm，下底宽为0.4mm，高度为1.5mm。
5.根据权利要求2所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述射缝(4)为矩形结构，其长度为3mm，宽度为0.4mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述金属基板(1)的整体厚度为2.5mm，金属盖板(3)的厚度为1mm。
7.根据权利要求6所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述金属基板(1)与金属盖板(3)均为矩形结构。
8.根据权利要求6所述基于射流微通道混合散热板，其特征在于：所述冷却工质为水。
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