CN114144034B - 一种仿蛛网分流式微通道液冷装置 - Google Patents
一种仿蛛网分流式微通道液冷装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114144034B CN114144034B CN202111429714.0A CN202111429714A CN114144034B CN 114144034 B CN114144034 B CN 114144034B CN 202111429714 A CN202111429714 A CN 202111429714A CN 114144034 B CN114144034 B CN 114144034B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- manifold
- heat exchange
- water tank
- exchange water
- spider
- 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
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 59
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 142
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 11
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910000553 6063 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 25
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 8
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 6
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- 241000221931 Hypomyces rosellus Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20763—Liquid cooling without phase change
-
- 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
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
-
- 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
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20763—Liquid cooling without phase change
- H05K7/20772—Liquid cooling without phase change within server blades for removing heat from heat source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本发明涉及一种仿蛛网分流式微通道液冷装置，包括换热水箱和上盖板，所述换热水箱与所述上盖板密封连接，所述上盖板中心开有进水口，所述换热水箱的内腔中部设置蛛网形歧管式微通道组件，所述蛛网形歧管式微通道组件的上下端面分别与所述上盖板的内壁和所述换热水箱的内腔底面密封连接，所述换热水箱的内腔侧壁至少对称开有两个出水口，所述蛛网形歧管式微通道组件的最外侧竖直端面与所述换热水箱的内腔侧壁之间设有混流腔，所述换热水箱的底面外形与冷却电子元件的外形相匹配。本液冷装置可增大对流换热面积和内部流体扰动，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力，提高整体均温性，提高散热冷却电子元器件的可靠性和工作寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件的散热冷却技术领域，尤其涉及一种仿蛛网分流式微通道液冷装置。
背景技术
随着电子元器件逐渐趋于高度集成化、规模化和小型化，电子器件运行过程所产生的热流密度越来越高，由此导致的温升严重制约系统整体性能与可靠性，散热问题已成为制约微电子工业发展的主要瓶颈。此外，现有数据中心机房采用的是以风冷为主及地板下方送风进行服务器机柜整体冷却，但随着信息时代高速发展，数据量暴增，机架式服务器和刀片式服务器层出不穷，现有风冷方式已无法满足不断升高的机柜散热需求，使得数据中心散热问题面临前所未有的挑战。同时，随着数据中心热通量的不断升高，各种高效散热手段如热管技术、液冷技术和微通道技术等也应运而生。其中，微通道水冷技术由于其极高的对流换热能力和空间体积利用率而成为现有机房冷却的主要方式，但使用微通道水冷技术时每年需消耗大量的水力和电力才能满足数据中心的冷却需求，如2019年中国数据中心能耗中，约有43％能耗用于IT设备散热，基本与45％的IT设备自身能耗相持平。与此同时，随着碳达峰、碳中和长远发展目标的提出，绿色环保、节能减排也成为冷却设备的重要技术研发指标。可见，虽然现有微通道散热技术可以达到不断升高的热流耗散需求，但却以牺牲大量电力和水力资源作为代价，显然不符合碳达峰、碳中和的长远发展战略目标。此外，现有微通道散热器的微通道均为轴向直流通道，不仅会导致沿程流动距离过长，同时还存在沿流向温度分布不均匀的问题。因此，亟待改进。
发明内容
为解决现有微通道散热技术存在的上述不足和电子散热需求多元化的发展趋势，因受到蛛网分形结构高效液体传输能力的启发，本发明提供了一种仿蛛网分流式微通道液冷装置，该技术方案是将蛛网分形结构特征简化并与歧管式微通道结构相结合，可实现在强化传热基础上进一步实现仿生减阻的技术效果。本发明技术方案具体如下：
一种仿蛛网分流式微通道液冷装置，包括换热水箱和上盖板，所述换热水箱与所述上盖板之间密封连接，所述上盖板中心处开有进水口，所述换热水箱的内腔中部设置有蛛网形歧管式微通道组件，所述蛛网形歧管式微通道组件的上下两端面分别与所述上盖板的内壁和所述换热水箱的内腔底面之间密封连接，所述换热水箱的内腔侧壁上至少对称开有两个出水口，所述蛛网形歧管式微通道组件的最外侧竖直端面与所述换热水箱的内腔侧壁之间设有混流腔，所述换热水箱的底面外形与需冷却电子元件的外形相匹配。
本发明通过将现有微通道散热器的轴向直流微通道改进为由位于上盖板中心竖直方向的进水口进水，并经基于仿生学设置的蛛网形歧管式微通道组件和混流腔进行强化换热后从换热水箱的两侧对称设置的至少两个出水口流出的技术方案，取得了如下技术效果：一方面，通过借鉴仿生学设置的蛛网分流结构进一步优化流体流动路径，通过采用蛛网形歧管式微通道组件的布置方式不仅可便于流体均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果；另一方面，通过采用上部中心进水以及两侧出水的进出水结构，可有效缩短进水口至两出水口的散热路径，减小沿程流动阻力，同时结合在两出水口与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
进一步地，所述蛛网形歧管式微通道组件包括若干层歧管单元和导流组件，若干层所述歧管单元置于所述换热水箱的内腔中部呈中心对称且向外平行间隔排列，所述歧管单元上均布有若干微通道，所述导流组件设置在所述换热水箱的内腔中部，并由若干导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有若干导流通道的环形导流结构，所述上盖板采用矩形上盖板或正方形上盖板。
本发明通过设置包括基于仿生学的蛛网形歧管式微通道组件在内的液冷装置进行强化换热的技术方案，使得冷却液由本液冷装置上部进水口进入换热水箱后，先流经导流组件的环形导流结构进行首次均匀分流，随后再由内到外依次通过若干层歧管单元上均布的若干微通道进行若干次充分分流散热，随后经充分换热的冷却液流入在两出水口与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔进行充分混合，最后该冷却液从两出水口流出本液冷装置。可见，该蛛网形歧管式微通道的布置方式不仅可便于冷却液均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力。在该蛛网形歧管式微通道的基础上，同时结合混流腔还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
进一步地，所述换热水箱采用矩形换热水箱，在所述矩形的两宽边内腔侧面中部开有第一出水口和第二出水口，所述歧管单元采用第一双层歧管单元，所述第一双层歧管单元包括第一内层歧管单元和第一外层歧管单元，所述第一内层歧管单元包括第一内层夹角式歧管和第二内层夹角式歧管，所述第一内层夹角式歧管的外形由夹角为锐角的第一内层直歧管和第二内层直歧管拼接而成，所述第二内层夹角式歧管的外形由夹角为锐角的第三内层直歧管和第四内层直歧管拼接而成，所述第一内层夹角式歧管的两端与第二内层夹角式歧管的两端之间设有两块所述导流板，所述外层歧管单元包括第一外层夹角式歧管、第二外层夹角式歧管、第一外层直歧管和第二外层直歧管，所述第一外层夹角式歧管的外形由夹角为锐角的第三外层直歧管和第四外层直歧管拼接而成，所述第二外层夹角式歧管的外形由夹角为锐角的第五外层直歧管和第六外层直歧管拼接而成，所述第一外层夹角式歧管的两端与所述第二外层夹角式歧管的两端之间通过第一外层直歧管和第二外层直歧管拼接形成六边形，所述导流组件设置在所述矩形换热水箱的内腔中部，并由四块导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有四个导流通道的环形导流结构。
本发明通过设置包括矩形换热水箱以及第一双层歧管单元在内的基于仿生学的蛛网形歧管式微通道组件进行强化换热的技术方案，使得冷却液由本液冷装置上部进水口进入矩形换热水箱后，先流经导流组件的环形导流结构进行首次均匀分流，随后再由内到外依次通过第一内层歧管单元和第一外层歧管单元上均布的若干微通道进行两次充分分流散热，随后经充分换热的冷却液流入在矩形换热水箱四边内壁与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔进行充分混合，最后该冷却液从两侧的两出水口流出本液冷装置。可见，该蛛网形歧管式微通道的布置方式不仅可便于冷却液均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力。在该蛛网形歧管式微通道的基础上，同时结合混流腔还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
进一步地，所述换热水箱采用正方形换热水箱，在所述正方形的四边内腔侧面中部分别开有第三出水口、第四出水口、第五出水口和第六出水口，所述歧管单元采用第二双层歧管单元，所述第二双层歧管单元包括第二内层歧管单元和第二外层歧管单元，所述第二内层歧管单元和第二外层歧管单元外形均采用正六边形，所述导流组件设置在所述矩形换热水箱的内腔中部，并由四块导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有四个导流通道的环形导流结构，四块所述导流板上均开有若干微通道。
本发明通过设置包括正方形换热水箱以及第二双层歧管单元在内的基于仿生学的蛛网形歧管式微通道组件进行强化换热的技术方案，使得冷却液由本液冷装置上部进水口进入正方形换热水箱后，先流经带有若干微通道的导流组件及其环形导流结构进行首次均匀分流，随后再由内到外依次通过第二内层歧管单元和第二外层歧管单元上均布的若干微通道进行两次充分分流散热，随后经充分换热的冷却液流入在正方形换热水箱四边内壁与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔进行充分混合，最后该冷却液从四个出水口流出本液冷装置。可见，该蛛网形歧管式微通道的布置方式不仅可便于冷却液均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力。在该蛛网形歧管式微通道的基础上，同时结合混流腔还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
进一步地，所述歧管单元上的若干所述微通道高度相同且至少为100μm，每两个所述微通道的间距至少为500μm。
进一步地，所述矩形上盖板的内壁靠近边缘处设有第一密封槽，所述第一密封槽内装有第一密封圈，所述矩形上盖板与外形相匹配的所述换热水箱之间通过紧固件和所述第一密封圈进行密封固定连接。
进一步地，所述正方形上盖板的内壁靠近边缘处设有第二密封槽，所述第二密封槽内装有第二密封圈，所述正方形上盖板与外形相匹配的所述换热水箱之间通过紧固件和所述第二密封圈进行密封固定连接。
进一步地，所述液冷装置采用导热率＞200W/(m·K)、密度＜4g/cm3的金属制成。
进一步地，所述导热率＞200W/(m·K)、密度＜4g/cm3的金属采用铝合金。
进一步地，所述铝合金采用6063型铝合金。
本液冷装置采用导热率高、质量轻的金属制造，目的是为了兼顾本液冷装置的轻量化需求与传热性能。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的剖切立体图。
图2为本发明图1所示实施例的矩形换热水箱和蛛网形歧管式微通道组件的立体图。
图3为本发明图1所示实施例的俯视图。
图4为本发明图1所示实施例的上盖板内侧立体图。
图5为本发明另一优选实施例的正方形换热水箱和蛛网形歧管式微通道组件的立体图。
图6为本发明图5所示实施例带有上盖板的俯视图。
图7为现有微通道散热器的立体图。
附图标记说明：
图1-6中：1-矩形上盖板；2-进水口；3-第一密封槽；4-第一双层歧管单元；4.1-第一内层歧管单元；4.1.1-第一内层夹角式歧管；4.1.1.1-第一内层直歧管；4.1.1.2-第二内层直歧管；4.1.2-第二内层夹角式歧管；4.1.2.1-第三内层直歧管；4.1.2.2-第四内层直歧管；4.2-第一外层歧管单元；5-微通道；6-导流组件；7-矩形换热水箱；8-第一出水口；9-第二出水口；10-混流腔；11-正方形换热水箱；12-第三出水口；13-第四出水口；14-第五出水口；15-第六出水口；16-第二双层歧管单元；16.1-第二内层歧管单元；16.2-第二外层歧管单元；17-正方形上盖板。
图7中：18-进口联箱；19-出口联箱；20-流体进口；21-流体出口；22-轴向直流微通道。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
为解决现有微通道散热器存在的沿程流动距离长、沿流向温度分布不均匀的技术问题。本发明提供了一种仿蛛网分流式微通道液冷装置，如图1-6所示，一种仿蛛网分流式微通道液冷装置，包括换热水箱和上盖板，所述换热水箱与所述上盖板之间密封连接，所述上盖板中心处开有进水口2，所述换热水箱的内腔中部设置有蛛网形歧管式微通道组件，所述蛛网形歧管式微通道组件的上下两端面分别与所述上盖板的内壁和所述换热水箱的内腔底面之间密封连接，所述换热水箱的内腔侧壁上至少对称开有两个出水口，所述蛛网形歧管式微通道组件的最外侧竖直端面与所述换热水箱的内腔侧壁之间设有混流腔10，所述换热水箱的底面外形与需冷却电子元件的外形相匹配。
如图1-7所示，本发明通过将现有微通道散热器的轴向直流微通道22改进为由位于上盖板中心竖直方向的进水口2进水，并经基于仿生学设置的蛛网形歧管式微通道组件和混流腔进行强化换热后从换热水箱的两侧对称设置的至少两个出水口流出的技术方案，取得了如下技术效果：一方面，通过借鉴仿生学设置的蛛网分流结构进一步优化流体流动路径，通过采用蛛网形歧管式微通道组件的布置方式不仅可便于流体均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果；另一方面，通过采用上部中心进水以及两侧出水的进出水结构，可有效缩短进水口至两出水口的散热路径，减小沿程流动阻力，同时结合在两出水口与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔10还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
具体地，如图1-6所示，所述蛛网形歧管式微通道组件包括若干层歧管单元和导流组件6，若干层所述歧管单元置于所述换热水箱的内腔中部呈中心对称且向外平行间隔排列，所述歧管单元上均布有若干微通道5，所述导流组件6设置在所述换热水箱的内腔中部，并由若干导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有若干导流通道的环形导流结构，所述上盖板采用矩形上盖板1或正方形上盖板22。
具体地，相邻层所述歧管单元的间距根据热流密度需求调整，所述微通道5采用线切割、激光、机加工中的任一方式在所述歧管单元的侧壁加工成型，所述歧管单元与所述换热水箱的内腔底面之间焊接连接。
本发明通过设置包括基于仿生学的蛛网形歧管式微通道组件在内的液冷装置进行强化换热的技术方案，使得冷却液由本液冷装置上部进水口进入换热水箱后，先流经导流组件6的环形导流结构进行首次均匀分流，随后再由内到外依次通过若干层歧管单元上均布的若干微通道5进行若干次充分分流散热，随后经充分换热的冷却液流入在两出水口与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔进行充分混合，最后该冷却液从两出水口流出本液冷装置。可见，该蛛网形歧管式微通道的布置方式不仅可便于冷却液均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力。在该蛛网形歧管式微通道的基础上，同时结合混流腔10还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
具体地，如图1-4所示，所述换热水箱采用矩形换热水箱7，在所述矩形的两宽边内腔侧面中部开有第一出水口8和第二出水口9，所述歧管单元采用第一双层歧管单元4，所述第一双层歧管单元4包括第一内层歧管单元4.1和第一外层歧管单元4.2，所述第一内层歧管单元4.1包括第一内层夹角式歧管4.1.1和第二内层夹角式歧管4.1.2，所述第一内层夹角式歧管4.1.1的外形由夹角为锐角的第一内层直歧管4.1.1.1和第二内层直歧管4.1.1.2拼接而成，所述第二内层夹角式歧管4.1.2的外形由夹角为锐角的第三内层直歧管4.1.2.1和第四内层直歧管4.1.2.2拼接而成，所述第一内层夹角式歧管4.1.1的两端与第二内层夹角式歧管4.1.2的两端之间设有两块所述导流板，所述外层歧管单元4.2包括第一外层夹角式歧管4.2.1、第二外层夹角式歧管4.2.2、第一外层直歧管4.2.3和第二外层直歧管4.2.4，所述第一外层夹角式歧管4.2.1的外形由夹角为锐角的第三外层直歧管4.2.1.1和第四外层直歧管4.2.1.2拼接而成，所述第二外层夹角式歧管4.2.2的外形由夹角为锐角的第五外层直歧管4.2.2.1和第六外层直歧管4.2.2.2拼接而成，所述第一外层夹角式歧管4.2.1的两端与所述第二外层夹角式歧管4.2.2的两端之间通过第一外层直歧管4.2.3和第二外层直歧管4.2.4拼接形成六边形，所述导流组件6设置在所述矩形换热水箱7的内腔中部，并由四块导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有四个导流通道的环形导流结构。
本发明通过设置包括矩形换热水箱7以及第一双层歧管单元4在内的基于仿生学的蛛网形歧管式微通道组件进行强化换热的技术方案，使得冷却液由本液冷装置上部进水口2进入矩形换热水箱7后，先流经导流组件6的环形导流结构进行首次均匀分流，随后再由内到外依次通过第一内层歧管单元4.1和第一外层歧管单元4.2上均布的若干微通道5进行两次充分分流散热，随后经充分换热的冷却液流入在矩形换热水箱7四边内壁与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔10进行充分混合，最后该冷却液从两侧的两出水口流出本液冷装置。可见，该蛛网形歧管式微通道的布置方式不仅可便于冷却液均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力。在该蛛网形歧管式微通道的基础上，同时结合混流腔10还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
具体地，如图5、6所示，所述换热水箱采用正方形换热水箱11，在所述正方形的四边内腔侧面中部分别开有第三出水口12、第四出水口13、第五出水口14和第六出水口15，所述歧管单元采用第二双层歧管单元16，所述第二双层歧管单元16包括第二内层歧管单元16.1和第二外层歧管单元16.2，所述第二内层歧管单元16.1和第二外层歧管单元16.2外形均采用正六边形，所述导流组件6设置在所述矩形换热水箱7的内腔中部，并由四块导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有四个导流通道的环形导流结构，四块所述导流板上均开有若干微通道5。
本发明通过设置包括正方形换热水箱11以及第二双层歧管单元16在内的基于仿生学的蛛网形歧管式微通道组件进行强化换热的技术方案，使得冷却液由本液冷装置上部进水口2进入正方形换热水箱11后，先流经带有若干微通道5的导流组件6及其环形导流结构进行首次均匀分流，随后再由内到外依次通过第二内层歧管单元16.1和第二外层歧管单元16.2上均布的若干微通道5进行两次充分分流散热，随后经充分换热的冷却液流入在正方形换热水箱11四边内壁与蛛网形歧管式微通道组件最外端面之间设置的混流腔10进行充分混合，最后该冷却液从四个出水口流出本液冷装置。可见，该蛛网形歧管式微通道的布置方式不仅可便于冷却液均匀分配，同时还可进一步增大对流换热面积和内部流体扰动，有效减薄边界层厚度，提供大量气化核心点，增强对流换热效果，减小沿程流动阻力。在该蛛网形歧管式微通道的基础上，同时结合混流腔10还可提高本液冷装置的整体均温性，有效减小局部热点的发生概率，大幅提高本液冷装置以及被散热冷却的电子元器件的可靠性和工作寿命。
具体地，如图1-3、5、6所示，所述歧管单元上的若干所述微通道5高度相同且至少为100μm，每两个所述微通道5的间距至少为500μm。
具体地，如图4所示，所述矩形上盖板1的内壁靠近边缘处设有第一密封槽3，所述第一密封槽3内装有第一密封圈，所述矩形上盖板1与外形相匹配的所述换热水箱之间通过紧固件和所述第一密封圈进行密封固定连接。
具体地，所述正方形上盖板17的内壁靠近边缘处设有第二密封槽，所述第二密封槽内装有第二密封圈，所述正方形上盖板17与外形相匹配的所述换热水箱之间通过紧固件和所述第二密封圈进行密封固定连接。
具体地，所述液冷装置采用导热率大于200W/(m·K)、密度小于4g/cm3的金属制成。
具体地，所述导热率大于200W/(m·K)、密度小于4g/cm3的金属采用铝合金。
具体地，所述铝合金采用6063型铝合金。
本液冷装置采用导热率高、质量轻的金属制造，目的是为了兼顾本液冷装置的轻量化需求与传热性能。
虽然本发明披露如上技术方案，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，均可对上述技术方案作各种更动与修改，本发明的保护范围以权利要求书所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，包括换热水箱和上盖板，所述换热水箱与所述上盖板之间密封连接，所述上盖板中心处开有进水口(2)，所述换热水箱的内腔中部设置有蛛网形歧管式微通道组件，所述蛛网形歧管式微通道组件的上下两端面分别与所述上盖板的内壁和所述换热水箱的内腔底面之间密封连接，所述换热水箱的内腔侧壁上至少对称开有两个出水口，所述蛛网形歧管式微通道组件的最外侧竖直端面与所述换热水箱的内腔侧壁之间设有混流腔(10)，所述换热水箱的底面外形与需冷却电子元件的外形相匹配。
2.根据权利要求1所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述蛛网形歧管式微通道组件包括若干层歧管单元和导流组件(6)，若干层所述歧管单元置于所述换热水箱的内腔中部呈中心对称且向外平行间隔排列，所述歧管单元上均布有若干微通道(5)，所述导流组件(6)设置在所述换热水箱的内腔中部，并由若干导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有若干导流通道的环形导流结构，所述上盖板采用矩形上盖板(1)或正方形上盖板(17)。
3.根据权利要求2所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述换热水箱采用矩形换热水箱(7)，在所述矩形的两宽边内腔侧面中部开有第一出水口(8)和第二出水口(9)，所述歧管单元采用第一双层歧管单元(4)，所述第一双层歧管单元(4)包括第一内层歧管单元(4.1)和第一外层歧管单元(4.2)，所述第一内层歧管单元(4.1)包括第一内层夹角式歧管(4.1.1)和第二内层夹角式歧管(4.1.2)，所述第一内层夹角式歧管(4.1.1)的外形由夹角为锐角的第一内层直歧管(4.1.1.1)和第二内层直歧管(4.1.1.2)拼接而成，所述第二内层夹角式歧管(4.1.2)的外形由夹角为锐角的第三内层直歧管(4.1.2.1)和第四内层直歧管(4.1.2.2)拼接而成，所述第一内层夹角式歧管(4.1.1)的两端与第二内层夹角式歧管(4.1.2)的两端之间设有两块所述导流板，所述外层歧管单元(4.2)包括第一外层夹角式歧管(4.2.1)、第二外层夹角式歧管(4.2.2)、第一外层直歧管(4.2.3)和第二外层直歧管(4.2.4)，所述第一外层夹角式歧管(4.2.1)的外形由夹角为锐角的第三外层直歧管(4.2.1.1)和第四外层直歧管(4.2.1.2)拼接而成，所述第二外层夹角式歧管(4.2.2)的外形由夹角为锐角的第五外层直歧管(4.2.2.1)和第六外层直歧管(4.2.2.2)拼接而成，所述第一外层夹角式歧管(4.2.1)的两端与所述第二外层夹角式歧管(4.2.2)的两端之间通过第一外层直歧管(4.2.3)和第二外层直歧管(4.2.4)拼接形成六边形，所述导流组件(6)设置在所述矩形换热水箱(7)的内腔中部，并由四块导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有四个导流通道的环形导流结构。
4.根据权利要求2所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述换热水箱采用正方形换热水箱(11)，在所述正方形的四边内腔侧面中部分别开有第三出水口(12)、第四出水口(13)、第五出水口(14)和第六出水口(15)，所述歧管单元采用第二双层歧管单元(16)，所述第二双层歧管单元(16)包括第二内层歧管单元(16.1)和第二外层歧管单元(16.2)，所述第二内层歧管单元(16.1)和第二外层歧管单元(16.2)外形均采用正六边形，所述导流组件(6)设置在所述正方形换热水箱(11)的内腔中部，并由四块导流板沿圆周方向均匀间隔围成的带有四个导流通道的环形导流结构，四块所述导流板上均开有若干微通道(5)。
5.根据权利要求2所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述歧管单元上的若干所述微通道(5)高度相同且至少为100μm，每两个所述微通道(5)的间距至少为500μm。
6.根据权利要求2所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述矩形上盖板(1)的内壁靠近边缘处设有第一密封槽(3)，所述第一密封槽(3)内装有第一密封圈，所述矩形上盖板(1)与外形相匹配的所述换热水箱之间通过紧固件和所述第一密封圈进行密封固定连接。
7.根据权利要求2所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述正方形上盖板(17)的内壁靠近边缘处设有第二密封槽，所述第二密封槽内装有第二密封圈，所述正方形上盖板(17)与外形相匹配的所述换热水箱之间通过紧固件和所述第二密封圈进行密封固定连接。
8.根据权利要求1所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述液冷装置采用导热率大于200W/(m·K)、密度小于4g/cm3的金属制成。
9.根据权利要求8所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述导热率大于200W/(m·K)、密度小于4g/cm3的金属采用铝合金。
10.根据权利要求9所述的仿蛛网分流式微通道液冷装置，其特征在于，所述铝合金采用6063型铝合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111429714.0A CN114144034B (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种仿蛛网分流式微通道液冷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111429714.0A CN114144034B (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种仿蛛网分流式微通道液冷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114144034A CN114144034A (zh) | 2022-03-04 |
| CN114144034B true CN114144034B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=80388590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111429714.0A Active CN114144034B (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种仿蛛网分流式微通道液冷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114144034B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114854569B (zh) * | 2022-06-17 | 2023-04-07 | 南京溯远基因科技有限公司 | 一种热循环装置及pcr仪 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107172859A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-15 | 电子科技大学 | 一种微通道结构 |
| CN108172557A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-15 | 桂林电子科技大学 | 一种蛛网式微流道散热装置 |
| CN113175836A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-27 | 西安交通大学 | 一种用于电子器件冷却的螺旋仿生微通道换热器 |
-
2021
- 2021-11-29 CN CN202111429714.0A patent/CN114144034B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107172859A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-15 | 电子科技大学 | 一种微通道结构 |
| CN108172557A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-15 | 桂林电子科技大学 | 一种蛛网式微流道散热装置 |
| CN113175836A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-27 | 西安交通大学 | 一种用于电子器件冷却的螺旋仿生微通道换热器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114144034A (zh) | 2022-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105140194B (zh) | 热超导散热器及其制造方法 | |
| CN109192711B (zh) | 风冷液冷组合式热超导板式散热器 | |
| CN109152294B (zh) | 液冷式热超导散热器 | |
| CN215418156U (zh) | 一种微通道铜铝复合铲齿液冷散热器 | |
| CN114583326A (zh) | 储能电池模组、液冷板及液冷板组合 | |
| CN114144034B (zh) | 一种仿蛛网分流式微通道液冷装置 | |
| WO2022052535A1 (zh) | 一种液冷板散热器和计算设备 | |
| CN111092277A (zh) | 一种用于电池热管理的蜂窝型微通道冷却板及其应用 | |
| CN111506169B (zh) | 一种固态浸没式液冷服务器及固态浸没式液冷服务系统 | |
| CN111799238A (zh) | 一种双面水冷igbt散热器及其散热安装结构 | |
| CN104752374B (zh) | 一种散热器及散热器组 | |
| CN115966533B (zh) | 一种带有逆流区的歧管式微通道散热器 | |
| CN113840516B (zh) | 一种液冷冷板及板级液冷系统 | |
| CN213755477U (zh) | 液冷散热器 | |
| CN111750709B (zh) | 一种多回路集成吊舱环控换热装置 | |
| CN114615866A (zh) | 液冷板及电子设备 | |
| CN212084083U (zh) | 一种基于渐缩流道设计的高效浸没式液冷服务器 | |
| CN113871151A (zh) | 一种高效散热的变压器用片式散热器 | |
| CN209914351U (zh) | 一种变频器的水冷板散热器 | |
| CN112762752A (zh) | 改良型集液槽及多流道液冷排 | |
| CN221447156U (zh) | 一种铲齿液冷板、液冷散热组、液冷散热装置及液冷散热服务器 | |
| CN220874962U (zh) | 一种大截面带翅片流道液冷板 | |
| CN221354820U (zh) | 换热器、功率模块组件和车辆 | |
| CN218769769U (zh) | 液冷板、电池模组以及电池包 | |
| CN104768356A (zh) | 一种应用3d打印技术的新型水冷板结构 |
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 |