CN109526188B - 一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面 - Google Patents

一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面 Download PDF

Info

Publication number
CN109526188B
CN109526188B CN201811424177.9A CN201811424177A CN109526188B CN 109526188 B CN109526188 B CN 109526188B CN 201811424177 A CN201811424177 A CN 201811424177A CN 109526188 B CN109526188 B CN 109526188B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid discharge
heat dissipation
dimensional curved
cooling
spray cooling
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.)
Active
Application number
CN201811424177.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109526188A (zh
Inventor
胡定华
阮家双
李强
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.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
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 Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201811424177.9A priority Critical patent/CN109526188B/zh
Publication of CN109526188A publication Critical patent/CN109526188A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109526188B publication Critical patent/CN109526188B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • 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
    • H05K7/20345—Sprayers; Atomizers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • 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
    • H05K7/20327—Accessories for moving fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。本发明采用三维曲面结构的散热单元，相比光滑平板表面增加了换热面积，提升了换热效果，同时相比微结构平板其表面加工更为简单，节约了成本；在散热面上设置排液孔，能够抑制喷雾冷却表面形成积水，有助于降低液膜厚度，提高喷雾冷却表面换热系数；并且可以根据需要设计成不同大小的散热面，适用于各种不同的工作环境。

Description

一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面
技术领域
本发明涉及喷雾冷却技术，具体涉及一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面。
背景技术
在电子产品使用过程中会产生大量热量，这部分热量若不能及时散出，会导致电子器件温度急剧升高，极大降低电子产品的稳定性和寿命，甚至损坏。随着半导体电子产品的小型化、集成化，电器器件局部热流密度越来越高，电子产品热安全问题日益突出。因此解决高功率、高热流密度电子设备的散热问题尤为重要。
很多研究证明喷雾冷却具有较高的换热系数、较低的流量、冷却均匀等优点，是解决此类电子设备散热问题的一种有效途径，但是现有的喷雾冷却技术存在以下缺点：(1)目前喷雾冷却表面主要采用光滑平板表面或者具有微结构的平板表面，光滑平板表面加工较为简单，然而换热面积有限，微结构表面能够有效增加换热面积，提高喷雾冷却性能，但是加工较为复杂；(2)平板和微结构喷雾表面排液效果较差，易导致部分液滴不能完全蒸发而留在热源表面产生水膜，降低换热效果；(3)平板结构面积越大越容易产生水膜导致散热不充分，可应用的热源面积有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，有效增加了喷雾冷却换热面积。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。
作为一种优选实施方式，每个散热单元上方设置一个喷嘴，所述喷嘴喷液面积覆盖整个散热单元。
作为一种优选实施方式，所述散热单元为光滑凹面，排液口设置在每个散热单元的最低点处。
作为一种优选实施方式，所述散热单元是球面的一部分，关于横轴纵轴均对称。
作为一种更优选实施方式，所述喷嘴位于散热单元的球心处。
作为一种更优选实施方式，所述散热单元的结构均相同。
所述散热单元的纵向投影是正方形。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明采用三维曲面结构的散热单元，相比光滑平板表面增加了换热面积，提升了换热效果，同时相比微结构平板其表面加工更为简单，节约了成本；2)本发明散热面上设置排液孔，能够抑制喷雾冷却表面形成积水，有助于降低液膜厚度，提高喷雾冷却表面换热系数；3)本发明通过阵列组合和多排液口的布置生成较大的喷雾冷却表面，且换热效果不受影响，可应用的热源面积不受限制，适用于较大热源情况。
附图说明
图1是本发明阵列式2×3的喷雾散热面的俯视图。
图2是本发明阵列式2×3的喷雾散热面的立体图。
图3是本发明喷雾散射面的喷嘴设置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。
本发明基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。本发明将散热表面做成立体曲面结构，然后通过阵列式组合形成所需大小的散热面。在散热过程中，液滴经喷嘴喷射到散热表面快速气化吸热，未气化的液体顺着工作表面流向排液口，经排液管道排走。
在一些实施例中，每个散热单元上方设置一个喷嘴，喷嘴与散热单元一一对应，每个喷嘴喷液面积覆盖整个散热单元。
三维曲面可以由多个曲面和平面拼接而成，为了更好的排出液体，在一些实施例中，将三维曲面设计成光滑的凹面，排液口与散热单元数量一致，设置在每个散热单元的最低点处。
为了提高喷液的效率，一些实施例中，将三维曲面设计成球面，将喷嘴设置在球面的球心处，保证喷液都曲面每个点的距离均相等。理论上，散热单元的球面半径可以不同，只要保证连接边以及喷嘴设置在球心处即可。但是在实际操作中，将每个散热单元的球面设计成相同的结构，便于量化生产，也便于喷嘴的安装和喷液的设计，不用每个球面规划一个安装高度和喷液的量。
作为一种更具体的实施例，三维球面的底面可以为正方形或者其他的形状，只要便于片接即可。图1-3给出了底面是正方形的情况，在建模过程中通过横截面是正方形的管道穿过球心截取球面得到。如果用其他形状的柱体截取，会得到其他球面结构，但必须保证截取柱形穿过球心。
此外，在实现过程中，每个散热单元的面积、弧度及喷嘴的高度可以按照所需要的面积合理安排，排液口及排液管道直径可以根据实际情况调整。

Claims (7)

1.一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，所述排液口与散热单元数量一致，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。
2.根据权利要求1所述的基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，每个散热单元上方设置一个喷嘴，所述喷嘴喷液面积覆盖整个散热单元。
3.根据权利要求1所述的基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，所述散热单元为光滑凹面，排液口设置在每个散热单元的最低点处。
4.根据权利要求1所述的基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，所述散热单元是球面的一部分，关于横轴纵轴均对称。
5.根据权利要求4所述的基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，所述喷嘴位于散热单元的球心处。
6.根据权利要求4所述的基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，所述散热单元的结构均相同。
7.根据权利要求4所述的基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，其特征在于，所述散热单元的纵向投影是正方形。
CN201811424177.9A 2018-11-27 2018-11-27 一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面 Active CN109526188B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811424177.9A CN109526188B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811424177.9A CN109526188B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109526188A CN109526188A (zh) 2019-03-26
CN109526188B true CN109526188B (zh) 2020-06-02

Family

ID=65794283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811424177.9A Active CN109526188B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109526188B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102271485A (zh) * 2011-05-12 2011-12-07 南京理工大学 高热流密度条件下阵列射流、沸腾冷却耦合换热方法
CN102514733A (zh) * 2011-12-28 2012-06-27 北京航空航天大学 一种基于微重力环境的喷雾冷却回路装置
CN106871520A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于阵列喷雾的高效散热装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6205799B1 (en) * 1999-09-13 2001-03-27 Hewlett-Packard Company Spray cooling system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102271485A (zh) * 2011-05-12 2011-12-07 南京理工大学 高热流密度条件下阵列射流、沸腾冷却耦合换热方法
CN102514733A (zh) * 2011-12-28 2012-06-27 北京航空航天大学 一种基于微重力环境的喷雾冷却回路装置
CN106871520A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于阵列喷雾的高效散热装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109526188A (zh) 2019-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7255153B2 (en) High performance integrated MLC cooling device for high power density ICS and method for manufacturing
US10433460B2 (en) Data centre cabinet and pressure spray system thereof
US10244654B2 (en) Cold plate with combined inclined impingement and ribbed channels
US7536870B2 (en) High power microjet cooler
US7597135B2 (en) Impingement cooled heat sink with low pressure drop
US11122705B2 (en) Liquid cooled optical cages for optical modules
US20180139865A1 (en) Microstructure water cooling unit for cooling of an electrical or electronic component that already includes a flow diverter and a flow distributor
CN102342191A (zh) 具有泵加强电介质流体浸入冷却的电子模块
KR102296543B1 (ko) 수냉식 히트싱크
US9353999B2 (en) Cooling apparatuses and electronics modules having branching microchannels
CN104704312A (zh) 具有图案化盖板的流分配模块
CN109526188B (zh) 一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面
WO2022166244A1 (zh) 电子元件的散热装置和电子设备
CN211503310U (zh) 热交换器的液冷通道结构
CN109195406B (zh) 一种热沉装置
CN109275324B (zh) 一种基于多面体的阵列式喷雾散热面
KR102101030B1 (ko) 공기조화기
CN110500911B (zh) 一种适用于空调系统逆流式冷却塔的离心式旋流空心喷嘴装置
CN114501945A (zh) 一种服务器用喷雾液冷相变模组、控制方法及其制造方法
RU134358U1 (ru) Фрактальный радиатор для охлаждения полупроводниковых и микроэлектронных компонент
CN109548364B (zh) 一种散热装置及其应用
US20220316817A1 (en) Liquid-cooling heat dissipation structure
CN203550677U (zh) 一种喷淋式换热器
CN219612438U (zh) 散热装置及集成化系统
CN106931817B (zh) 一种移动式空气热阱

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant