CN211090460U - 一种泵驱动两相流散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泵驱动两相流散热系统，包括工作液、管路和依次与管路连接的蒸发器、冷凝器、储液分液器以及驱动装置，本系统中将储液分液器安装在主回路上，介于泵与冷凝器之间，使得系统冷凝器中不完全冷却的气体不能进行机械泵，对泵产生气蚀发器由上下两个板组成，采用扩散焊等可靠的焊接方式进行连接。内部结构为微通道，在蒸发器微槽道的液体入口处，设置有缩口，加速液体雾化，加强了蒸发器的蒸发效应。本实用新型通过泵的驱动力来克服系统受到的加速度度阻力，从而实现了受到加速度影响设备中高热流密度设备进行高效换热。

Description

一种泵驱动两相流散热系统

技术领域

本实用新型涉及热控技术领域，具体涉及一种泵驱动两相流散热系统。

背景技术

随着电子设备综合化方向发展和使用要求的不断提高，芯片集成度越来越高，电子设备的热流密度也越来越大，导致其散热问题日益突出，需要开发高效冷却技术来对产品进行散热。现有的泵驱动两相流散热系统中只有储液器，无分液器，使系统中不完全冷却的气体容易进入泵，从而对泵产生气蚀，影响泵的寿命，蒸发器吸热较慢，效率不高；并且系统回路结构较复杂，所需装置较多。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是原有系统只有储液器，无分液器，系统中不完全冷却的气体容易进入泵，从而对泵产生气蚀，影响泵的寿命，蒸发器吸热慢，效率不高，并且系统结构复杂，目的在于提供一种泵驱动两相流散热系统，解决上述问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种泵驱动两相流散热系统回路，包括环形管路和依次与管路连接的蒸发器、冷凝器、储液分液器以及驱动装置；

所述蒸发器由蒸发上板和蒸发下板焊接构成；所述蒸发下板采用微通道的结构形式，在蒸发下板上端面设置有若干平行的微槽道；所述微槽道的入口设置有缩口，微槽道的两端对称设置有2个凹槽，凹槽底部和四侧未贯通；所述缩口宽度比微槽道尺寸小；所述两个凹槽中间都设置有一列加强筋；所述蒸发上板的上端面两端对称设置有第一凸块；所述第一凸块开有第一侧面孔和第一底侧孔，第一侧面孔和第一底侧孔贯通。

本实用新型的蒸发器下板采用微通道的结构形式。将一些微槽道(水力半径小于1mm)制作在铝薄片上，形成平行流道的蒸发器。由于微通道内部存在大量的槽道、肋片，有很大的比表面积，系统内液体在微通道吸收大量的热量产生蒸发，将蒸发器上的热量带离，使蒸发器的温度降低。在蒸发器微槽道的液体入口处，设置有缩口(宽度比槽道尺寸小)，当液体通过缩口流入微槽时，由于缩口效应，加速液体雾化，在蒸发器中受热成为气体，加强了蒸发器的蒸发效应。蒸发器的进出口处应设计有集液区，主要目的为分流与集液，以更好的分流与汇集。

所述冷凝器由两个蒸发的冷凝上板和冷凝下板焊接而成；所述冷凝上板和冷凝下板均采用微通道的结构形式，在冷凝上板和冷凝下板连接的一侧设置有若干平行的微槽道；所述微槽道两端对称设置有2个凹槽，凹槽底部和四侧未贯通；所述两个凹槽中间都设置有一列加强筋；所述冷凝上板和冷凝下板外侧设置有多个蒸发散热板；所述冷凝上板上端面两端对称设置有第二凸块；所述第二凸块开有第二侧面孔和第二底侧孔，第二侧面孔和第二底侧孔贯通。

本实用新型的冷凝器上下板均采用微通道的结构形式。将一些微槽道制作在铝薄片上，形成平行流道的蒸发器。由于微通道内部存在大量的槽道、肋片，有很大的比表面积，系统内气体工质在微通道释放大量的热量，将热传递给冷凝器。冷凝器的进出口处应设计有集液区，主要目的为分流与集液，以更好的分流与汇集。

所述储液分液器包括本体，在本体内部设置有螺旋状管路，在本体侧面上端设置有进口，在本体侧面下端设置有出口，在本体内部下侧正中间设置分液机构；所述螺旋状管路圈数至少3圈；所述分液机构为一个倒放的空心圆台。

本实用新型的储液器的气液两相分离采用离心原理，气液混合物进行管道，在一定速度下进入气液分离腔，气液混合物受到离心力的作用，液体集聚在出口边缘，通过边缘出液口进行集液腔，从而保证储液器出口流出的为液体；而气体则集聚在气液分离腔中心处，从而实现气液分离。为了实现以上功能，储液器整形结构为圆形，进液口与出液口分别设置在两端，且进液口应设置在上端，使重力的方向与液体流动方向一致。一般内部螺旋管路圈数不少于3圈，使流体在管路中充分形成漩涡流态，以实现在气液分离腔中分离。

本实用新型应用时，通过泵的驱动力来克服系统受到的加速度度阻力，从而实现了受到加速度影响设备(如机载产品)中高热流密度设备进行高效换热。

进一步的，所述蒸发器和冷凝器的微槽道制作在铝薄片上，并形成平行流道。

进一步的，所述驱动装置采用机械泵。

进一步的，所述蒸发器和冷凝器的微槽道的水力半径小于1mm。

进一步的，所述储液分液器位于主管路上。

进一步的，所述蒸发散热板竖直均匀分布在冷凝上板和冷凝下板外侧。

进一步的，所述蒸发器的蒸发上板和蒸发下板采用扩散焊连接。

进一步的，所述冷凝器的冷凝上板和冷凝下板采用扩散焊连接。

本实用新型采用工作液为水或丙酮或氨或甲醇，这些工作液挥发性较强，能加快散热效率。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.散热效率高，适用高集成度高热流密度设备或芯片的散热。

2.解决系统中不完全冷却的气体对泵产生气蚀现象，提高机械泵的寿命。

3.解决系统在高加速度环境条件下的失效问题，以实现机载产品上高热流密度设备进行高效换热。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型泵驱动两相流散热系统示意图；

图2为本实用新型蒸发板下板俯视图；

图3为本实用新型蒸发板侧视图；

图4为本实用新型蒸发板正视图；

图5为本实用新型冷凝板正视图；

图6为本实用新型冷凝板侧视图；

图7为本实用新型冷凝下板俯视图；

图8为本实用新型储液分液器结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-蒸发器，2-冷凝器，3-储液分液器，4-驱动装置，5-蒸发上板，6-蒸发下板，7-微通道，8-加强筋，9-冷凝上板，10-冷凝下板，11-蒸发散热板，12-螺旋状管路，13-进口，14-出口，15-分液机构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，一种泵驱动两相流散热系统回路，包括环形管路和依次与管路连接的蒸发器1、冷凝器2、储液分液器3以及驱动装置4；

如图2、图3、图4所示，所述蒸发器1由蒸发上板5和蒸发下板6焊接构成；所述蒸发下板6采用微通道的结构形式，在蒸发下板6上端面设置有若干平行的微槽道7；所述微槽道7的入口设置有缩口，微槽道7的两端对称设置有2个凹槽，凹槽底部和四侧未贯通；所述缩口宽度比微槽道7尺寸小；所述两个凹槽中间都设置有一列加强筋8；所述蒸发上板5的上端面两端对称设置有第一凸块；所述第一凸块外侧开有第一侧面孔，底侧也开有第一底侧孔，第一侧面孔和第一底侧孔贯通；

如图5、图6、图7所示，所述冷凝器有两个蒸发的冷凝上板9和冷凝下板10焊接而成；所述冷凝上板9和冷凝下板10均采用微通道的结构形式，在冷凝上板9和冷凝下板10连接的一侧设置有若干平行的微槽道7；所述微槽道7两端对称设置有2个凹槽，凹槽底部和四侧未贯通；所述两个凹槽中间都设置有一列加强筋8；所述冷凝上板9和冷凝下板10外侧设置有多个蒸发散热板11；所述冷凝上板9上端面两端对称设置有第二凸块；所述第二凸块外侧开有第二侧面孔，底侧也开有第二底侧孔，第二侧面孔和第二底侧孔贯通；

如图8所示，所述储液分液器3包括本体，在本体内部设置有螺旋状管路12，在圆柱体侧面上端设置有进口13，在圆柱体侧面下端设置有出口14，在圆柱体内部下侧正中间设置分液机构15；所述螺旋状管路12圈数至少3圈；所述分液机构15为一个倒放的空心圆台。

该实用新型泵驱动两相流散热系统由机械泵、蒸发器1、冷凝器2、储液分液器3、管路以及工作液体组成。系统蒸发器1与冷凝器2采用微通道7的形式，将一些微槽道7制作在铝薄片上，形成平行流道的换热器，工作液体在微通道7内流动，并产生气液相变吸收或放出大量的热量，在较小的面积范围内，对大热流密度器件进行高效散热，工作液为水或丙酮或氨或甲醇。

该实用新型泵驱动两相流散热系统储液分液器4在系统中起到补偿液体与气液分离的作用，以维持系统稳定工作，同时避免气体进入泵对泵的产生气蚀。储液分液器4外形为圆形，出液口的高度不得低于进液口的高度。储液分液器4的体积应大于系统管路回路内部流道体积，以容纳系统中多与的液体，同时储存系统中的气体。储液分液器4内部为环形管路，采用离心原理实现气液两相分离，避免气体进入泵对泵的产生气蚀。

该实用新型泵驱动两相流散热系统实现对高热流密度设备进行散热。系统内液体的充液量需要根据设备的工作环境进行确定。充液量的大小主要影响系统的稳定工作，当系统处于正常工作状态下，系统充液量的大小对系统性能的影响较小，故在保证系统正常工作的情况下，充液量可在一定范围内的波动。当系统在不受到加速度影响的情况下，充液量应大于系统回路的体积，使得储液分液器4中具有一定的液体。当系统在受到加速度影响的情况下，需要提高系统的充液量，充液量应大于储液器的容积，保证系统在加速度影响下，内部液体集聚在储液器内后，系统管路回路中仍具有一定的液体，避免系统回路干涸，从而失效。

通过泵的驱动力来克服系统受到的加速度度阻力，从而实现了受到加速度影响设备中高热流密度设备进行高效换热。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，所述蒸发器1和冷凝器2的微槽道7制作在铝薄片上，并形成平行流道；所述驱动装置4采用机械泵；所述蒸发器1和冷凝器2的微槽道7的水力半径小于1mm；所述储液分液器3位于主管路上；所述蒸发散热板11竖直均匀分布在冷凝上板9和冷凝下板10外侧；所述蒸发器1的蒸发上板5和蒸发下板6采用扩散焊连接；所述冷凝器2的冷凝上板9和冷凝下板10采用扩散焊连接。

铝薄片导热系数高，散热效果好；采用挥发性较强的气体，加快散热效率；蒸发散热板竖直均匀分布在冷凝上板和冷凝下板外侧，这种分布方式散热快，效果较好；采用扩散焊这种可靠的焊接方式进行连接，装置气密性更好。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种泵驱动两相流散热系统，包括环形管路和依次与管路连接的蒸发器(1)、冷凝器(2)、储液分液器(3)以及驱动装置(4)，其特征在于，

所述蒸发器(1)由蒸发上板(5)和蒸发下板(6)焊接构成；所述蒸发下板(6)采用微通道的结构形式，在蒸发下板(6)上端面设置有若干平行的微槽道(7)；所述微槽道(7)的入口设置有缩口，微槽道(7)的两端对称设置有2个凹槽，凹槽底部和四侧未贯通；所述缩口宽度比微槽道(7)尺寸小；所述两个凹槽中间都设置有一列加强筋(8)；所述蒸发上板(5)的上端面两端对称设置有第一凸块；所述第一凸块开有第一侧面孔和第一底侧孔，第一侧面孔和第一底侧孔贯通；

所述冷凝器由两个蒸发的冷凝上板(9)和冷凝下板(10)焊接而成；所述冷凝上板(9)和冷凝下板(10)均采用微通道的结构形式，在冷凝上板(9)和冷凝下板(10)连接的一侧设置有若干平行的微槽道(7)；所述微槽道(7)两端对称设置有2个凹槽，凹槽底部和四侧未贯通；所述两个凹槽中间都设置有一列加强筋(8)；所述冷凝上板(9)和冷凝下板(10)外侧设置有多个蒸发散热板(11)；所述冷凝上板(9)上端面两端对称设置有第二凸块；所述第二凸块开有第二侧面孔和第二底侧孔，第二侧面孔和第二底侧孔贯通；

所述储液分液器(3)包括本体，在本体内部设置有螺旋状管路(12)，在本体侧面上端设置有进口(13)，在本体侧面下端设置有出口(14)，在本体内部下侧正中间设置分液机构(15)；所述螺旋状管路(12)圈数至少3圈；所述分液机构(15)为一个倒放的空心圆台。

2.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述蒸发器(1)和冷凝器(2)的微槽道(7)制作在铝薄片上，并形成平行流道。

3.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述驱动装置(4)采用机械泵。

4.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述蒸发器(1)和冷凝器(2)的微槽道(7)的水力半径小于1mm。

5.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述储液分液器(3)位于主管路上。

6.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述蒸发散热板(11)竖直均匀分布在冷凝上板(9)和冷凝下板(10)外侧。

7.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述蒸发器(1)的蒸发上板(5)和蒸发下板(6)采用扩散焊连接。

8.根据权利要求1所述的一种泵驱动两相流散热系统，其特征在于，所述冷凝器(2)的冷凝上板(9)和冷凝下板(10)采用扩散焊连接。

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