CN1684252A - 用于电子器件冷却的循环流动型脉动热管 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子冷却技术领域，涉及便于冷却半导体或其他固体器件的零部件，脉动热管由相互平行排列的一组粗直管道14和细直管道15连接组成，每相邻的两个管道用弯管16连接起来；传热工作液在热作用产生的压力下在管道中形成单向塞状流动，在加热段17吸热蒸发，在散热段18放热冷凝。本发明脉动热管具有高的传热极限和低的热阻，并具有重量轻、成本低、加工方便、运行可靠和无噪声等优点，适合于现代高能耗电子设备的冷却。

Description

用于电子器件冷却的循环流动型脉动热管
技术领域：
本发明属于电子冷却技术领域，涉及便于冷却半导体或其他固体器件的零部件。
背景技术：
随着电子组装技术的不断发展，组件的物理尺寸愈来愈小，组装密度增加；芯片性能的提高，其产热量也相应增加，导致电子器件的高热密度形成。因此寻找电子器件的有效的散热方法显得越来越重要。
常规的散热方式主要是依靠散热器上的散热片通过热传导来散热，这种方式已经无法满足高热流密度的散热要求。
图4所示：循环型热管是一根蛇形管，它的两端密封连接形成一个回路。该热管流动的管路中，至少需要一个浮子式单向阀19来限制蒸气和液体的单向流动，在加热段蒸发，在冷却段凝结，在传热量大或传热量不稳定的情况下，浮子阀19的运动受到限制，会产生脉动，不但影响热管的稳定可靠性，还难于实现热管微型化。
如图5所示：回路型热管是将液体的通道和气体的通道分开而形成循环回路。流体的返回使管道内形成流阻及导引冷凝液体返回蒸发部的毛细组织。导致当吸热段的吸热量很大时，受毛细力极限的限制，加热段会得不到充分的供液。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种适合于现代高能耗电子设备冷却的脉动热管，它体积小、重量轻、成本低、加工方便、传热能力强，运行稳定可靠且无噪声。
本发明的技术方案是：
I.脉动热管由铝单元板1和平板2构成；在铝单元板1的一侧铣有包括相互平行排列的一组粗直管3，一组细直管4和一组连接弯通道5，从而构成毛细管槽；平板2覆盖着单元板1，由此毛细管槽成了一个封闭腔；封闭腔内充填30％～70％的工作流体；其一端的弯通道5作为热管的加热段6，另一端的弯通道5作为热管的散热段7；加热段6和散热段7之间的通道作为热管的绝热段。
II.脉动热管由相互平行排列的一组粗直管道14和细直管道15连接组成，每相邻的两个管道用弯管16连接起来；传热工作液在热作用产生的压力下在管道中形成单向塞状流动，在加热段17吸热蒸发，在散热段18放热冷凝。
本发明的优点是：脉动热管具有高的传热极限和低的热阻，并具有重量轻、成本低、加工方便、运行可靠和无噪声等优点，适合于现代高能耗电子设备的冷却。
附图说明：
图1是本发明脉动热管的结构示意图。
图2是图1的剖视图。
图3是本发明脉动热管的结构示意图。
图4是循环型热管的结构示意图。
图5是回路型热管的结构示意图。
具体实施方式：
图1、图2描述了本发明脉动热管的结构。脉动热管由铝单元板1和平板2构成；在铝单元板1的一侧铣有包括相互平行排列的一组粗直管3，一组细直管4和一组连接弯通道5而构成的毛细管槽；平板2覆盖着单元板1，由此毛细管槽构成了一个封闭腔；封闭腔内充填30％～70％的工作流体；其一端的弯通道5作为热管的加热段6，另一端的弯通道5作为热管的散热段7；加热段6和散热段6之间的通道作为热管的绝热段。
本发明脉动热管运行时，脉动热管的加热端被加热，散热端被冷却，由于管道有粗细之分，而形成不同的流动阻力，工作液在蒸发端气化形成的气液混合物(气体为主)选择粗通道向上呈塞状流动，而经过冷凝段部分冷凝后的混合物(液体为主)选择细通道向下呈塞状流动，形成连续的循环流动；脉动热管量工作液的蒸发和冷凝将热量从加热端传递到冷却端；整个封闭腔内的工作液在表面张力的作用下形成液塞和气塞，在加热段6吸热蒸发，长成大气泡8，液塞9逐渐变短；在加热段6和散热段8的压差作用下，大气泡8夹带着短液塞9沿着粗通道3向散热段7流动：当它们到达散热段7时，蒸汽放热冷凝，气泡8变小，液塞9变长。在惯性力和重力的作用下，变长的液塞12和变小的气泡11沿着细通道4向加热段6流动；当气泡8和液塞9到达加热段6时就完成了一个循环。在循环中，所有的气泡8和液塞9都是沿着一个方向流动。工作液体在加热段继续受热蒸发开始下一个循环。在工作液的循环流通中完成热量的传递。
图3展示了本发明脉动热管结构方式。脉动热管由相互平行排列的一组粗直管道14和细直管道15连接组成，每相邻的两个管道用弯管16连接起来；传热工作液在热作用产生的压力下在管道中形成单向塞状流动，在加热段17吸热蒸发，在散热段18放热冷凝。
本发明脉动热管，工作液通过交互排列粗管道和细管道来限制的流动方向，靠热作用下的压差在管道中作连续的单向循环流动，其气塞8和液塞9的流动方向均相同，流动阻力很小。因此，传热量很高，热管能够实现远距离传热。
在热管的运行中，没有止回阀之类的运动部件，只有工作液稳定的单向循环流动，保证了它的长期可靠性能。
它易于实现小型化，易于生产加工，只需在一块平板上形成一毛细管槽，或者把一组粗管道和细管道交替的连接在一起，热管就成形了。

Claims (2)

1.用于电子器件冷却的循环流动型脉动热管，其特征在于：脉动热管由铝单元板1和平板2构成；在铝单元板1的一侧铣有包括相互平行排列的一组粗直管3，一组细直管4和一组连接弯通道5，从而构成毛细管槽；平板2覆盖着单元板1，由此毛细管槽成了一个封闭腔；封闭腔内充填30％～70％的工作流体；其一端的弯通道5作为热管的加热段6，另一端的弯通道5作为热管的散热段7；加热段6和散热段7之间的通道作为热管的绝热段。
2.用于电子器件冷却的循环流动型脉动热管，其特征在于：脉动热管由相互平行排列的一组粗直管道14和细直管道15连接组成，每相邻的两个管道用弯管16连接起来；传热工作液在热作用产生的压力下在管道中形成单向塞状流动，在加热段17吸热蒸发，在散热段18放热冷凝。
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