CN110572990A - 一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，属于散热器技术领域。所述散热装置有壳体，冷却工质进口、出口以及多列通道，所述通道前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，通道间距相同，沿中心对称布置。使用射流冲击冷却技术，气体或液体在压差作用下通过矩形喷嘴(进口)直接地喷射到被冷却或加热的表面上，流程短且被冲击的表面上的流动边界层薄，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果。通道后半段采用波纹表面增大装置与流体的热交换面积，破坏流道中形成的流动边界层，增加流动中的扰动，从而进一步达到强化换热的效果，极大地改善了散热装置的均温效果。
Description
技术领域
本发明属于散热装置领域，涉及一种射流冲击冷却装置。
背景技术
随着微电子技术的进步，推动了电子器件小型化、微型化的发展，电子器件的热流密度不断增加，这对微电子器件的散热提出了更苛刻的要求，因此有效地解决高密度的散热问题已成为电子设备必须解决的关键技术。近年来，新能源汽车行业快速发展，电动汽车电池包热管理系统朝着轻量化，高比能和高均温性方面发展，开发先进可靠、高效的热管理系统迫在眉睫。
以往的空气自然对流也渐渐被空气受迫对流甚至液体对流冷却技术所取代，但还是无法完全满足大规模集成电路对热量散发的需求。射流冲击作为典型的强化换热手段，广泛应用于各种工程实际中，例如玻璃的回火，金属的退火，电子器件的冷却，飞机除冰系统，透平叶片的冷却，造纸业和纺织业的干燥系统等。此外，温度的均匀性对电子设备的寿命也有较大影响，传统的单进单出式散热装置会造成进出口温差较大，产生较大的热应力，由于存在高温区，电子设备寿命会明显缩短，为此，急需解决电子设备的均温问题。
由于冲击射流的流体速度场与温度场协同的程度高，滞止区域的流体边界层极薄，故射流冲击冷却技术能在局部产生极高的换热效果，且对空间位置要求低，静音性能好，不仅能将换热表面维持在很低的温度范围内，而且能实现很好的温度均匀性。采用具有一定表面波纹度的通道可以破坏形成的流体边界层，进而使得层流底层变薄。层流底层的热阻对换热影响很大，层流底层越薄，流体与壁面间的热阻就越小，流体与冷却通道壁面换热增强。在冷却通道内由于表面波纹度产生的涡流与流层中的涡相互作用，会改变流场中涡的结构和强度，从而影响流体流动状态，由波纹表面产生的涡动能进一步增强流动中的扰动，有利于流体层流边界层湍流化、层流底层薄层化。使用射流冲击冷却技术与波纹表面相结合，可使散热装置总的换热效果大幅增加，并改善电子设备、电动汽车电池包的均温问题。
发明内容
为了解决上述背景中的技术问题，本发明提供一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，设置有冷却工质进口、出口以及多列通道，所述通道前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，通道间距相同，沿中心对称布置。
进一步地，所述壳体的材料为6063、6061号铝合金等铝制材料或铜制材料。
进一步地，所述唯一进口设在上端中部，形状呈矩形。
进一步地，所述两出口设在前端两侧，对称布置，形状呈矩形。
进一步地，所述多列通道前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，通道间距相同，沿中心对称布置。
进一步地，冷却工质通过所述进口进入散热装置，在装置前半段进行冲击冷却，随后到达装置后半段所述具有一定表面波纹度的通道，与波纹表面充分接触换热后到达装置两端所述出口。
本发明采用上述技术方案，能够达到的技术效果是：
本发明提供了一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，使用射流冲击冷却技术，冷却工质在压差的作用下，通过矩形喷嘴垂直(或成一定倾角)喷射到被冷却表面上。由于流体直接冲击欲被冷却或加热的表面，流程短且被冲击的表面上的流动边界层薄，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果。
本发明提供了一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，流道主体呈T型布置。所述通道前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道。流体在经过散热装置后半段时，由于通道后半段采用波纹表面可破坏流道中形成的流动边界层，并增加流动中的扰动，从而进一步达到强化换热的效果。采用波纹表面增大了装置与流体的热交换面积，延长了流体在装置中的停留时间，充分利用流体进行换热，提升了散热量，具有更好的散热效果，极大地改善了散热装置的均温效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置的剖视图。
图2示出冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置的横截面图。
图3示出冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置的立体示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，如图1至3所示，包括：壳体1，所述壳体1上端的一个冷却工质进口2，沿中心对称布置在所述壳体1两端的两个出口3，在进口2两侧对称布置所述多列通道4，所述通道4前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，通道间距相同，沿中心对称布置。
本发明中，当进行换热过程时，热源端与装置下表面接触，壳体1作为热传导媒介将热量传给流体。而流体经过进口2喷射进入多列通道4，在装置前半段进行冲击冷却换热，随后到达装置后半段所述具有一定表面波纹度的通道，与波纹表面充分接触换热后到达装置两端所述出口3。
在本发明优选的实施方式中，装置整体呈长方体，所述通道4前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，壳体1具有较好的抗腐蚀性、氧化性。由于所述通道4在后半段采用了具有一定波纹度的表面，装置与流体的换热面积增大，流动中的扰动增加，增大了换热量，从而装置具有更好的换热性能。采用T型流道布置，流体从装置上端中间射流进入，流体向两侧转弯形成两股流体分别沿两侧通道4流动，与波纹表面充分接触换热，缩短了流动距离，极大提高了散热装置的均温效果。
在本发明具体的实施方式中，所述壳体1与多列通道4的材料为6063、6061号铝合金等铝制材料或铜制材料，极大地减小散热器的质量。
在本发明具体的实施方式中，所述多列通道的数量和装置后半段具有一定表面波纹度的通道的长度可以适当调整，以满足特定散热对象的换热尺寸和换热要求。
本发明主要用于冷却散热，但对于增温保暖同样适用。
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，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，设置有壳体，一个冷却工质进口、两个出口以及多列通道。所述进口位于装置的上端中部，出口位于装置的两端，所述多列通道前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，通道间距相同。
2.根据权利要求1所述的一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，所述壳体的材料为6063、6061号铝合金等铝制材料或铜制材料。
3.根据权利要求1所述的一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，所述冷却工质为气体或液体，包括空气、水、水和乙二醇混合物、有机工质、新型冷却工质纳米流体等。
4.根据权利要求1所述的一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，所述唯一冷却工质进口设在上端中部，形状呈矩形。
5.根据权利要求1所述的一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，所述两冷却工质出口设在两端，对称布置，形状呈矩形。
6.根据权利要求1所述的一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，所述多列通道前半段为矩形通道，后半段为具有一定表面波纹度的通道，通道间距相同，沿中心对称布置。
7.根据权利要求1-6所述的一种冲击冷却式波纹形表面复合强化散热装置，其特征在于，主流道呈T型布置，冷风工质通过所述进口进入散热装置，在装置前半段进行冲击冷却，随后到达装置后半段所述具有一定表面波纹度的通道，通过增强流动扰动强化换热，与波纹表面充分接触换热后到达装置两端所述出口。
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