CN115474412A - 微通道相变换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微通道相变换热系统，其包括散热主体；散热主体具有微通道单元，微通道单元中设有起泡结构；散热主体还具有用于向微通道单元内添加射流的射流单元。由于在微通道单元中设置了起泡结构，能够使微通道单元中的冷媒保持在沸腾传热阶段，使得该相变换热系统的换热方式为相变传热，在提高了该相变换热系统的传热系数的同时还能够降低压降损耗；而且，由于设置了能够向微通道单元内添加射流的射流单元，还可以增加微通道单元内流体的湍动程度，提升气液两相流动均匀混合的程度，均温效果好，有效地解决了传统微通道换热器在相变传热过程中的流动沸腾不稳定的问题。

Description

微通道相变换热系统

技术领域

本发明涉及换热装置，具体涉及一种微通道相变换热系统。

背景技术

随着微电子行业的迅猛发展，微电子器件的集成度不断提高，微电子器件的体积越来越小，而发热功率却越来越大，这导致微电子器件自身的热流密度不断增大。如果微电子器件产生的热量不能及时释放到环境中去，积聚的热量将会使电子器件的温度不断升高。较高的温度，不仅会影响电子器件的性能正常发挥，严重的，还会烧毁电子器件，甚至引发火灾等安全事故。因此，高热流密度电子器件亟需一种高效的冷却装置，来确保其能安全、稳定地运行。

微通道热沉，因具有紧凑的结构和较大的散热面积，被认为是针对微电子器件最有效的散热方式之一。同时，由于与单相对流传热相比，相变传热具有更高的传热系数。因此，使微通道热沉内的冷媒保持在沸腾传热阶段，对于提高系统传热性能和降低压降损耗具有重要意义。

但是，传统的微通道热沉，进行相变换热时，会出现气液两相流分配不均、流道内气相阻塞、气泡迅速受限生长造成两相流回流等现象。这些现象导致了第一微流道内的流动沸腾不稳定，严重影响了传统微通道热沉冷却和均温性能。因此，如何增强微通道热沉在相变传热过程中流动沸腾稳定性，增强传热性能，满足高热流密度电子器件的冷却和均温需求，仍是目前亟需解决的技术难题。

发明内容

为了解决前述问题中的至少一种，根据本发明的一个方面，提供了一种微通道相变换热系统。

该微通道相变换热系统包括散热主体；散热主体具有微通道单元，微通道单元中设有起泡结构；散热主体还具有用于向微通道单元内添加射流的射流单元。

由于在微通道单元中设置了起泡结构，能够使微通道单元中的冷媒保持在核状沸腾传热阶段，使得该相变换热系统的换热方式为相变传热，在提高了该相变换热系统的传热系数的同时还能够降低压降损耗；而且，本发明通过将射流单元与具有起泡结构的微通道单元进行耦合，使得可以通过射流单元向微通道单元中添加的射流来增加微通道单元内流体的湍动程度，提升气液两相流动均匀混合的程度，均温效果好，有效地解决了传统微通道换热器在相变传热过程中的流动沸腾不稳定的问题。

在一些实施方式中，微通道单元包括至少两条平行排布的第一微流道；起泡结构为设置在第一微流道的壁面上的凹陷结构；示例性的，凹陷结构为凹穴或凹槽；第一微流道的壁面包括位于第一微流道的底部的第一底壁和位于第一微流道的侧部的相对设置的第一侧壁和第二侧壁；同一条第一微流道的第一底壁、第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构在沿第一微流道的长度方向交错排布。

由于凹穴和凹槽能够作为沸腾传热时的汽化核心，可以降低微通道热沉沸腾起始点时的壁面过热度；当第一侧壁、第二侧壁和第一底壁上均设置凹陷结构时，能够大大提高了凹陷结构的设置数量，既能大大提高气泡的产生数量，也可以提高气泡产生的均匀度；而且，通过交错排布的凹陷结构可以使第一微流道中产生气泡的位置交错分布，既可以避免气泡长大，还能更易于引发第一微流道内流体的振荡。

在一些实施方式中，第一底壁、第一侧壁和第二侧壁三者中的至少一者上的凹陷结构等间距分布，使在第一微流道中的流体的沸腾能够更加均匀地发生，以进一步提高该相变换热系统的流动沸腾稳定性。特别的，设置在第一侧壁和第二侧壁上的相邻两个凹陷结构的间距为设置在第一底壁上的相邻两个凹陷结构的间距的两倍，以使得每个第一底壁上的凹陷结构相邻的凹陷结构为不同侧壁上的凹陷结构，也即每个第一底壁上的凹陷结构的沿第一微流道的长度方向的其中一侧相邻的凹陷结构为第一侧壁上的凹陷结构，另一侧相邻的凹陷结构为第二侧壁上的凹陷结构，由此，当第一微流道中的流体沿第一微流道的长度方向流动时，会交替地遇到第一侧壁上的凹陷结构、第一底壁上的凹陷结构和第二侧壁上的凹陷结构上产生气泡，以进一步引发第一微流道内流体的振荡。进一步的，设置在第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构与位于设置在第一底壁上的相邻两个凹陷结构之间的距离相等，以使所有的凹陷结构在沿第一微流道的长度方向上的距离相等，进一步保证第一微流道中的流体的沸腾的均匀性。

在一些实施方式中，射流单元包括沿第一微流道的长度方向排布的射孔。由此，可以使得流体在沿第一微流道的长度方向流动的过程中能够得到新鲜流体的补充，从而能够有效抑制流体自身的温升效应，使流体中的气泡内部的气体发生冷凝，进而使气泡体积应降温而缩小，以增强该相变换热系统的核状沸腾状态，提高气液两相流分配均匀程度，避免流道内气相阻塞、气泡迅速受限生长造成两相流回流等现象的发生，进一步提高该相变换热系统的均温性。

在一些实施方式中，射孔位于第一微流道的上方；且射孔与第一底壁上的凹陷结构交错设置，和/或射孔与第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构在沿第一微流道的长度方向上对应设置。

由此，当射孔与第一底壁上的凹陷结构交错设置时，能够避免射流冲击对第一底壁的凹陷结构上产生气泡过程的干扰；当射孔和第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构在沿第一微流道的长度方向上对应设置时，射孔可以位于第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构的正上方，也可以与第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构相距一定距离，只要射孔在第一微流道的长度方向上存在与之位于同一第一微流道的长度上的、位于第一侧壁或第二侧壁上的凹陷结构即可，以使得第一侧壁和第二侧壁上的凹陷解耦股上产生的气泡可以使该处的射流束发生偏离，当该处的气泡消失后，该处的射流束又能够回到原来的位置，使得射流束能够自发地在第一微流道中发生与主流方向垂直的振荡，以进一步增强流体的湍动程度，使第一微流道内较大的气泡破碎，从而提高气液两相流混合的均匀性，进一步提高流动沸腾的稳定性。

在一些实施方式中，设在第一侧壁和第二侧壁上的凹陷结构为凹槽，且凹槽沿竖直方向设置；设在第一底壁上的凹陷结构为凹穴。

由此，可以通过提高凹穴在竖直方向上产生的气泡的数量和体积，提高该处气泡促使射流束发生偏离的能力，以提高射流束的振荡，进而增强流体的湍动程度，提高气液两相流混合的均匀性；而且，由于设置在第一底壁上的凹陷结构为横截面积比凹槽小的凹穴，可以避免因凹穴上产生较大的气泡导致第一微流道被阻塞。

在一些实施方式中，散热主体还具有将冷媒均匀分配到每条第一微流道中的流体分配腔。以便冷媒能够均匀地分配到每条第一微流道中，避免因冷媒无法均匀分配而导致无法达到最优的散热效果。

在一些实施方式中，散热主体还具有将流体分配腔与外部连通的第一入口；将冷媒均匀分配到每条第一微流道中的流体分配腔实现为：散热主体还具有由导流肋板和第二底壁合围成的、与第一微流道一一对应的第二微流道，第二微流道通过设在第二底壁上的射孔与第一微流道连通，第一入口设在其中一个最外侧的导流肋板上，导流肋板的高度随其与第一入口距离的增加而增加。

由此，可以使通过第一入口通入的冷媒均匀地分配到各个第二微流道中。

在一些实施方式中，至少部分凹陷结构的表面设置为超疏水表面；第一微流道的内表面的除凹陷结构以外的至少部分表面设置为超亲水表面。

由此，通过在第一微流道壁面上合理地组合亲疏水表面，即利用了汽化核心疏水表面易起泡的特性，使得系统能够在较低的热流密度下提早进入沸腾状态，降低壁面过热度；外围的亲水表面又能够及时地阻碍疏水点气泡的长大，有效地避免在壁面附近形成气膜，提高了系统的临界热流密度。

在一些实施方式中，散热主体还具有流体汇集腔，第一微流道通过流体汇集腔与外部连通；优选的，流体汇集腔设在第一微流道的长度方向的两端。

由此，通过射流单元射入微通道单元中的冷媒，可以先在微通道单元中发挥作用，再经流体汇集腔排出该相变换热系统的外部；而且，当流体汇集腔设至在第一微流道的长度方向的端部，流体在第一微流道内的主流方向是沿着第一微流道的长度方向流动的，而由于作为汽化核心的凹陷结构是设置在第一微流道的壁面上的，在凹陷结构上形成的气泡的运动方向是垂直于流体的主流方向的，这会对第一微流道内流体的流动产生扰动作用，使第一微流道内的流体产生振荡现象，从而进一步提高第一微流道内气液两相的混合的均匀程度，增强第一微流道流动沸腾的稳定性，强化沸腾换热，避免气液两相分配不均、流道内气相阻塞、气泡迅速受限生长造成两相流回流等现象的发生。当流体汇集腔设在第一微流道的长度方向的两端，可以进一步提高第一微流道内气液两相的混合的均匀程度。

在一些实施方式中，散热主体包括可拆卸连接的射流板和微通道换热板；微通道单元设在微通道换热板上；射流单元设在射流板上。以便于微通道单元和射流单元的加工。

在一些实施方式中，散热主体还包括与射流板可拆卸连接的盖板；盖板、射流板和微通道换热板从上至下依次排布；流体汇集腔包括设在微通道换热板上的第一汇集腔，以及设在射流板上的与第一汇集腔连通的第二汇集腔；第二汇集腔通过设在盖板上的第一出口与外部连通。

使用时，冷媒首先由射流板一侧壁面上的第一入口进入流体分配腔内，而后，在导流肋板的作用下，冷媒被均匀分配到各条第二微流道内，进入射流板的第二微流道内的冷媒，在压力的作用下，以射流冲击的方式通过射孔进入下方微通道换热板上的第一微流道内，进行流动沸腾换热。在微通道换热板上，各条第一微流道内，换热后的流体沿着第一微流道的长度向第一微流道的两端流动，分别汇集于第一微流道两端的第一汇集腔中；微通道换热板两端第一汇集腔中的流体，在压力的作用下向上流动，穿过射流板两端的第二汇集腔，最后由盖板上的第一出口排出系统，实现该系统的换热。

附图说明

图1为本发明一实施方式的微通道相变换热系统的结构示意图；

图2为图1所示微通道相变换热系统的沿A-A方向的剖面结构示意图；

图3为图1所示微通道相变换热系统的另一方向的剖面结构示意图；

图4为图1所微通道相变换热系统的拆卸状态结构示意图；

图5为图4所示微通道相变换热系统的微通道换热板的结构示意图；

图6为图5所示微通道换热板的纵截面的结构示意图；

图7为图5所示微通道换热板的使用状态的横截面结构示意图；

图8为图4所示微通道相变换热系统的射流板的结构示意图；

图9为图8所示射流板的沿B-B方向的剖面结构示意图；

附图标记：20、散热主体；21、盖板；211、第一出口；22、射流板；220、第二微流道；221、射孔；222、第一入口；223、导流肋板；224、第二底壁；225、第二汇集腔；226、第二外侧板；227、第一内侧板；23、微通道换热板；230、微通道单元；231、第一微流道；232、凹穴、233、第一侧壁；234、第一底壁；235、第一汇集腔；236、第一外侧板；237、凹槽；238、第二侧壁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本文中所用的术语一般为本领域技术人员常用的术语，如果与常用术语不一致，以本文中的术语为准。

在本文中，术语“自振荡”又称自持振荡，自激振荡或自振，是指在没有外界周期变化信号的作用时，系统内产生的具有固定频率和振幅的稳定周期运动。

在本文中，术语“微通道”也称为微通道换热器，就是通道当量直径在10-1000μm的换热器。这种换热器的扁平管内有数十条细第一微流道,在扁平管的两端与圆形集管相联。集管内设置隔板,将换热器流道分隔成数个流程。

在本文中，术语“耦合”是指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。

在本文中，术语“射流”是指流体从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。

在本文中，术语“热流密度”也称热通量，一般用q表示，定义为:单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量。

在本文中，术语“热沉”是指它的温度不随传递到它的热能的大小变化而变化，它可以是大气、大地或其他用于散热的物体。

在本文中，术语“流动不稳定性”是指流量发生震荡、飘移或者反流的现象。流量震荡有多种原因，可能是由于气泡产生引起的，也可能是由于设计或者加工导致的不合理机械阻力引起的。

在本文中，术语“过热度”是指制冷循环中相同蒸发压力下制冷剂的过热温度与饱和温度之差。

在本文中，术语“超疏水”是一种新型材料，它可以自行清洁需要干净的地方，还可以放在金属表面防止外界的腐蚀。

在本文中，术语“交错”是指两者不是相对应设置的，也不是相向设置的，也就是两者是相错开的。

在本文中，术语“起泡结构”是指能够使微通道单元中的流体产生起泡的结构，例如在微通道单元的壁面上的凹穴。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1至图9示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的微通道相变换热系统。

如图2至图4所示，该微通道相变换热系统包括散热主体20；散热主体20具有微通道单元230，微通道单元230中设有起泡结构，起泡结构用于使微通道单元230中流过的流体在起泡结构所在处优先形成气泡；散热主体20还具有用于向微通道单元230内添加射流的射流单元。

作为微通道单元230的其中一种实施例，如图4和图5所示，微通道单元230包括至少两条平行排布的第一微流道231，例如，包括两条、四条、五条、七条、八条等依次平行并排的第一微流道231；起泡结构为一体成型或加工在第一微流道231的壁面上的凹陷结构，例如凹穴232或凹槽237，在本文中，第一微流道231的壁面是指合围成第一微流道231的实体结构的内表面，示例性的，第一微流道231的壁面包括位于第一微流道231的底部的第一底壁234，第一微流道231的壁面还包括位于第一微流道231的侧部且相对设置的第一侧壁233和第二侧壁238，以便流体在流经第一微流道231时，能够优先在凹穴232或凹槽237的表面形成气泡，缩短气泡的生成时间，降低微通道热沉沸腾起始点时的壁面过热度。示例性的，凹穴232或凹槽237的形状可以根据需要进行选择，例如凹穴232或凹槽237为横截面为半圆形的弧形槽(如图6和图7所示)、为横截面为“匚”字型的矩形槽、或为横截面为“V”字型的凹槽，也可以是其他任意形状的凹陷结构，只要使凹穴232或凹槽237上具有凹陷部位即可。在本发明中，第一微流道231的设置方式可以参考现有技术中微流道的设置方式，本发明对第一微流道231的具体设置方式不作限定。

本发明的微通道相变换热系统通过在微通道单元230中设置起泡结构，同时，将具有起泡结构的微通道单元230与能够向微通道单元230中注入射流的射流单元耦合，使得能够使微通道单元230中的冷媒保持在核状沸腾传热阶段，使该相变换热系统的换热方式为相变传热的同时，能够通过射流增加微通道单元230内流体的湍动程度，提升气液两相流动均匀混合的程度，有效地解决了传统微通道换热器在相变传热过程中的流动沸腾不稳定的问题。

作为凹陷结构的其中一种优选实施例，如图2和图4至图7所示，每一条第一微流道231中的凹陷结构均设有至少两个，且同一条第一微流道231中的凹陷结构(凹穴232和/或凹槽237)沿第一微流道231的长度方向排布，以使第一微流道231中的流体在第一微流道231中流动时，能够不断地在凹陷结构上产生气泡，保证沸腾传热效果。进一步的，同一条第一微流道231中的凹陷结构在沿第一微流道231的长度方向上交错排布，即在第一微流道231的不同壁面上的凹陷结构在沿第一微流道231的长度方向上的设置位置是不同的，以使第一微流道231中产生气泡的位置交错分布，从而更易于引发第一微流道231内流体的振荡。

作为凹陷结构的另一种优选实施例，如图2和图4至图7所示，每一条第一微流道231的任一壁面上的凹陷结构(凹穴232和/或凹槽237)等间距排布，可以是将第一底壁234、第一侧壁233和第二侧壁238三者中的任一者上的凹陷结构等间距排布，也可以是将第一底壁234、第一侧壁233和第二侧壁238三者中的任两者上的凹陷结构等间距排布，还可以是将第一底壁234、第一侧壁233和第二侧壁238三者上的凹陷结构均等间距排布，例如，可以以下列方式中的至少一种方式进行排布：凹陷结构沿第一微流道231的长度方向等间距排布，或沿第一微流道231的宽度方向等间距排布，或沿第一微流道231的高度方向等间距排布。以使在第一微流道231中的流体的沸腾能够更加均匀地发生，以进一步提高该相变换热系统的流动沸腾稳定性。优选的，设置在第一侧壁233上的相邻两个凹陷结构的间距为设置在第一底壁234上的相邻两个凹陷结构的间距的两倍，设置在第二侧壁238上的相邻两个凹陷结构的间距为设置在第一底壁234上的相邻两个凹陷结构的间距的两倍，以使得每个第一底壁234上的凹陷结构相邻的凹陷结构为不同侧壁上的凹陷结构，由此，当第一微流道231中的流体沿第一微流道231的长度方向流动时，会交替地遇到第一侧壁233上的凹陷结构、第一底壁234的凹陷结构和第二侧壁238上的凹陷结构上产生气泡，以进一步引发第一微流道231内流体的振荡。进一步的，设置在第一侧壁233上的凹陷结构与位于设置在第一底壁234上的相邻两个凹陷结构之间的距离相等，设置在第二侧壁238上的凹陷结构与位于设置在第一底壁234上的相邻两个凹陷结构之间的距离相等，以使所有的凹陷结构在沿第一微流道231的长度方向上的距离相等，进一步保证第一微流道231中的流体的沸腾的均匀性和气液两相混合的均匀性。

作为凹陷结构的又一种优选实施例，将凹陷结构的至少表面设置为超疏水表面，例如，在凹陷结构的表面涂覆超疏水材质的涂层，以进一步提升气泡在凹陷结构的表面形成的速度，其中，超疏水材质采用现有技术中常用的超疏水材质即可，本发明对超疏水材质的具体材质不作限定。

作为第一微流道231的其中一种实施例，将第一微流道231的壁面的除凹陷结构以外的至少部分表面设置为超亲水表面，例如，在第一微流道231的壁面的除凹陷结构以外的至少部分表面涂覆超亲水材质的涂层，以保证该相变换热系统具有较高的临界热流密度，其中，超亲水材质采用现有技术中常用的超亲水材质即可，本发明对超亲水材质的具体材质不作限定。

作为第一微流道231的另一种实施例，将凹陷结构的至少表面设置为超疏水表面，并将第一微流道231的壁面的除凹陷结构以外的至少部分表面设置为超亲水表面。本发明通过在微通道的壁面上设置起泡结构的同时设置了亲疏水组合表面，起到了强化沸腾传热的作用；而且，设置的超亲水表面还能够及时地阻碍超疏水表面处气泡的长大，能够有效地避免在壁面附近形成气膜，从而提高该相变换热系统的临界热流密度。

作为第一微流道231的又一种实施例，如图4和图5所示，第一微流道231为第一侧壁233、第二侧壁238和第一底壁234合围而成的槽状结构，具体的，第一微流道231由隔板和第一底侧板合围而成，第一侧壁233为隔板的其中一个侧面，第二侧壁238为隔板的与其第一侧壁233相背离的侧面，第一底壁234为第一底侧板的其中一个表面，第一微流道231的壁面包括第一侧壁233、第二侧壁238和第一底壁234；凹陷结构设置在第一侧壁233、第二侧壁238和第一底壁234三者中的至少一者上。当第一侧壁233、第二侧壁238和第一底壁234上均设置凹陷结构时，可以大大增加了凹陷结构的设置数量，既能大大增加气泡的产生数量，也可以提高气泡产生的均匀度。当凹陷结构沿第一微流道231的长度方向排布时，由于流体在第一微流道231中的主流方向是沿第一微流道231的长度方向流动的，在凹陷结构上形成的气泡的运动方向是垂直于流体的主流方向的，这会对第一微流道231内流体的流动产生扰动作用，使第一微流道231内的流体产生振荡现象，从而进一步提高第一微流道231内气液两相的混合的均匀程度，增强第一微流道231流动沸腾的稳定性，强化沸腾换热，避免气液两相分配不均、流道内气相阻塞、气泡迅速受限生长造成两相流回流等现象的发生(如图7所示)。优选的，设置在第一侧壁233和第二侧壁238上的凹陷结构沿第一侧壁233和第二侧壁238的高度方向将第一侧壁233的上方贯穿，即第一侧壁233和第二侧壁238上的凹陷结构为竖直设置的凹槽237，以通过提高凹陷结构的横截面积来提高产生的气泡的数量和大小，提高该处气泡促使射流束发生偏离的能力，以提高射流束的振荡，进而增强流体的湍动程度，提高气液两相流混合的均匀性；而且，第一侧壁233和第二侧壁238上的凹陷结构设置成竖直设置且将第一侧壁233和第二侧壁238的顶部贯穿的凹槽238，能够使得凹槽238的加工更加方便和快捷。

在一些优选实施例中，如图2和图4所示，散热主体20还具有流体汇集腔，第一微流道231通过流体汇集腔与外部连通，优选的，流体汇集腔至少设在第一微流道231的长度方向的至少一端。由此，通过射流单元射入微通道单元230中的冷媒，可以先在微通道单元230中发挥作用，再经流体汇集腔排出该相变换热系统的外部；而且，当流体汇集腔设至在第一微流道231的长度方向的端部，流体在第一微流道231内的主流方向是沿着第一微流道231的长度方向流动的，而由于作为汽化核心的凹陷结构是设置在第一微流道231的壁面上的，在凹陷结构上形成的气泡的运动方向是垂直于流体的主流方向的，这会对第一微流道231内流体的流动产生扰动作用，使第一微流道231内的流体产生振荡现象。更优选的，流体汇集腔设在第一微流道231的长度方向的两端，以进一步提高第一微流道231内气液两相的混合的均匀程度。

作为射流单元的其中一种优选实施例，如图2和图4所示，射流单元包括沿第一微流道231的长度方向排布的射孔221。以使得流体在沿第一微流道231流动的过程中能够得到新鲜冷流体的补充，从而能够有效抑制流体自身的温升效应，使流体中的气泡内部的气体发生冷凝，进而使气泡体积应降温而缩小，以增强该相变换热系统的核状沸腾状态，提高气液两相流分配均匀程度，避免流道内气相阻塞、气泡迅速受限生长造成两相流回流等现象的发生，进一步提高该相变换热系统的均温性。进一步的，射孔221位于第一微流道231的上方，也即射孔221位于第一微流道231的与第一底壁234背离的一侧，以使得当由射孔221射入的冷媒可以沿垂直于射孔221的射入方向(第一微流道231的长度方向)流动，以提高冷媒与第一微流道231中设置的凹陷结构接触的概率，进而增强冷媒的核状沸腾状态；而且，射流自上而下地射入第一微流道231中，可以使通过射孔221射入第一微流道231中的冷媒在自身重力的作用下保持较好的射流效果。更进一步的，射孔221与第一底壁234上的凹陷结构交错设置，和/或射孔221与第一侧壁233和/或第二侧壁238上的凹陷结构在沿第一微流道231的长度方向上对应设置；其中，交错设置与前述的交错分布具体实施方式类似，在此不再赘述；射孔221与第一侧壁233和第二侧壁238上的凹陷结构在沿第一微流道231的长度方向上对应设置，可以是两者在竖直方向上对齐也可以是两者在竖直方向上相互错开，只要两者在第一微流道231的同一长度位置上即可。由此，当射孔221与第一底壁234上的凹陷结构交错设置时，能够避免射流冲击对第一底壁234的凹陷结构上产生气泡过程的干扰，示例性的，第一底壁234上的凹陷结构为凹穴232或延伸方向垂直于第一微流道231的长度方向的沉槽，优选的，第一底壁234上的凹陷结构为横截面较小的凹穴232，以避免因凹陷结构的尺寸较大而导致产生的气泡较大，进而导致第一微流道231被大气泡阻塞；当射孔221与第一侧壁233或第二侧壁238上的凹陷结构在沿第一微流道231的长度方向上对应设置时，第一侧壁233或第二侧壁238上的凹陷结构上产生的气泡可以使该处的射流束发生偏离，当该处的气泡消失后，该处的射流束又能够回到原来的位置，使得射流束能够自发地在第一微流道231中发生与主流方向垂直的振荡，以进一步增强流体的湍动程度，使第一微流道231内较大的气泡破碎，从而提高气液两相流混合的均匀性，进一步提高流动沸腾的稳定性；优选的，第一侧壁233和第二侧壁238上的凹陷结构为横截面比凹穴232大的凹槽237，以增大第一侧壁233和第二侧壁238上的凹陷结构产生的气泡的体积，从而增强该处气泡促使射流束发生偏离的能力，提高射流束的振荡；进一步的，凹槽237沿竖直方向设置，以使凹槽237上产生的气泡能够持续作用在射流束上。

在一些实施例中，散热主体20还具有将冷媒均匀分配到每条第一微流道231中的流体分配腔。示例性的，如图3、图4、图8和图9所示，散热主体20还具有将流体分配腔与外部连通的第一入口222；将冷媒均匀分配到每条第一微流道231中的流体分配腔实现为：散热主体20还具有由导流肋板223和第二底壁224合围成的、与第一微流道231一一对应的第二微流道220，第二微流道220通过设在第二底壁224上的射孔221与第一微流道231连通，第一入口222设在其中一个最外侧的导流肋板223上，导流肋板223的高度随其与第一入口222距离的增加而增加。具体的，设置在第二底壁224上的射孔221为将第二微流道220与第一微流道231连通的通孔，以作为射流冲击的喷嘴使用，通孔的形状可以根据需要进行选择，例如，横截面为圆形、方形或三角形等形状的通孔，优选的，通孔的横截面为圆形，以减小通孔对冷媒的阻力，和减少冷媒在通孔上的残留。

作为散热主体20的其中一种优选实施例，如图1至图4所示，散热主体20包括可拆卸连接的射流板22和微通道换热板23；微通道单元230设在微通道换热板23上；射流单元设在射流板22上。以便于微通道单元230和射流单元的加工。具体的，如图2至图6所示，微通道换热板23由第一外侧板236和第一底侧板合围而成的具有第一容纳腔和将第一容纳腔与外部连通的上部开口的盒装结构。位于最外侧的第一微流道231的第一侧壁233或第二侧壁238构成第一外侧板236的至少一部分，第一底壁234构成第一底侧板的至少一部分。微通道单元230设在微通道换热板23的第一容纳腔中，设置在第一容纳腔中的隔板将第一容纳腔分隔成数个第一微流道231。当微通道换热板23中还具有流体汇集腔时，构成微通道单元230的至少一部分隔板的至少一端不与微通道换热板23的至少一个侧壁相连接，以通过微通道换热板23的第一外侧板236、第一底侧板和隔板在微通道单元230的至少一端合围成与微通道单元230连通的流体汇集腔的至少一部分。如图2、图3、图4、图8和图9所示，射流板22由第二外侧板226和第二底侧板合围而成的具有第二容纳腔和将第二容纳腔与外部连通的上部开口的盒装结构。位于最外侧的第二微流道220的导流肋板223构成第二外侧板226的至少一部分，第二底壁224构成第二底侧板的至少一部分。第二微流道220设在射流板22的第二容纳腔中，示例性的，通过设置在第二容纳腔中的导流肋板223在第二容纳腔中分隔出数个第二微流道220。当射流板22中也具有部分流体汇集腔时，在射流板22的第二容纳腔内部还设置有将形成第二微流道220的导流肋板223与位于导流肋板223的端部的第二外侧板226隔开的第一内侧板227，以通过第一内侧板227、第二外侧板226合围成流体汇集腔的部分。

优选的，如图1至图4所示，散热主体20还包括与射流板22可拆卸连接的盖板21；盖板21、射流板22和微通道换热板23从上至下依次排布；流体汇集腔包括设在微通道换热板23上的第一汇集腔235，以及设在射流板22上的与第一汇集腔235连通的第二汇集腔225，第一汇集腔235即前述的微通道换热板23中部分的流体汇集腔，第二汇集腔225即前述射流板22中部分的流体汇集腔，在此不再赘述；第二汇集腔225通过设在盖板21上的第一出口211与外部连通。使用该散热主体20时，将冷媒自第一入口222注入第二微流道220中，第二微流道220中的冷媒经由射孔221射入第一微流道231中；接着，第一微流道231中的冷媒依次流经第一汇集腔235和第二汇集腔225之后，自第一出口211流出散热主体20的外部，完成换热过程。本发明通过将第一汇集腔235设在第二汇集腔225的下部，将第二汇集腔225设在第一出口211的下部，通过增加冷媒流出该系统的时间实现充分利用冷媒的目的。

在本发明中，连接或安装在没有特殊强调的情况下为固定连接。固定连接可以实现为现有技术中常用的可拆卸连接或不可拆卸连接。可拆卸连接可以采用现有技术实现，例如螺纹连接或键连接等方式。不可拆卸连接也可以采用现有技术实现，例如焊接或胶粘等方式。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.微通道相变换热系统，其特征在于，包括散热主体(20)；

所述散热主体(20)具有微通道单元(230)，所述微通道单元(230)中设有起泡结构；

所述散热主体(20)还具有用于向所述微通道单元(230)内添加射流的射流单元。

2.根据权利要求1所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述微通道单元(230)包括至少两条平行排布的第一微流道(231)；

所述起泡结构为设置在所述第一微流道(231)的壁面上的凹陷结构；

示例性的，所述凹陷结构为凹穴(232)或凹槽(237)；

所述第一微流道(231)的壁面包括位于所述第一微流道(231)的底部的第一底壁(234)和位于所述第一微流道(231)的侧部的相对设置的第一侧壁(233)和第二侧壁(238)；

同一条第一微流道(231)的第一底壁(234)、第一侧壁(233)和第二侧壁(238)上的凹陷结构在沿所述第一微流道的长度方向交错排布。

3.根据权利要求2所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述第一底壁(234)、第一侧壁(233)和第二侧壁(238)三者中的至少一者上的凹陷结构等间距分布；

特别的，设置在所述第一侧壁(233)和第二侧壁(238)上的相邻两个凹陷结构的间距为设置在所述第一底壁(234)上的相邻两个凹陷结构的间距的两倍；

进一步的，设置在所述第一侧壁(233)和第二侧壁(238)上的凹陷结构与位于设置在所述第一底壁(234)上的相邻两个凹陷结构之间的距离相等。

4.根据权利要求2或3所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述射流单元包括沿所述第一微流道(231)的长度方向排布的射孔(221)。

5.根据权利要求4所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述射孔(221)位于所述第一微流道(231)的上方；

且所述射孔(221)与所述第一底壁(234)上的凹陷结构交错设置，和/或所述射孔(221)与第一侧壁(233)和第二侧壁(238)上的凹陷结构在沿所述第一微流道(231)的长度方向上对应设置。

6.根据权利要求5所述的微通道相变换热系统，其特征在于，设在所述第一侧壁(233)和第二侧壁(238)上的凹陷结构为凹槽(237)，且所述凹槽(237)沿竖直方向设置；设在所述第一底壁(234)上的凹陷结构为凹穴(232)。

7.根据权利要求4至6任一项所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述散热主体(20)还具有将冷媒均匀分配到每条第一微流道(231)中的流体分配腔。

8.根据权利要求7所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述散热主体(20)还具有将所述流体分配腔与外部连通的第一入口(222)；

所述将冷媒均匀分配到每条第一微流道(231)中的流体分配腔实现为：所述散热主体(20)还具有由导流肋板(223)和第二底壁(224)合围成的、与所述第一微流道(231)一一对应的第二微流道(220)，所述第二微流道(220)通过设在所述第二底壁(224)上的射孔(221)与所述第一微流道(231)连通，所述第一入口(222)设在其中一个最外侧的导流肋板(223)上，所述导流肋板(223)的高度随其与所述第一入口(222)距离的增加而增加。

9.根据权利要求2至8任一项所述的微通道相变换热系统，其特征在于，至少部分所述凹陷结构的表面设置为超疏水表面；

所述第一微流道(231)的内表面的除凹陷结构以外的至少部分表面设置为超亲水表面。

10.根据权利要求2至9任一项所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述散热主体(20)还具有流体汇集腔，所述第一微流道(231)通过所述流体汇集腔与外部连通；

优选的，所述流体汇集腔设在所述第一微流道(231)的长度方向的两端。

11.根据权利要求4至10任一项所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述散热主体(20)包括可拆卸连接的射流板(22)和微通道换热板(23)；

所述微通道单元(230)设在所述微通道换热板(23)上；

所述射流单元设在所述射流板(22)上。

12.根据权利要求11所述的微通道相变换热系统，其特征在于，所述散热主体(20)还包括与所述射流板(22)可拆卸连接的盖板(21)；

所述盖板(21)、射流板(22)和微通道换热板(23)从上至下依次排布；

所述流体汇集腔包括设在所述微通道换热板(23)上的第一汇集腔(235)，以及设在所述射流板(22)上的与所述第一汇集腔(235)连通的第二汇集腔(225)；

所述第二汇集腔(225)通过设在所述盖板(21)上的第一出口(211)与外部连通。

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