CN211295322U - 一种对称h型微通道液冷板 - Google Patents

一种对称h型微通道液冷板 Download PDF

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陈凯
陈逸明
汪双凤
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Abstract

本实用新型公开了一种对称H型微通道液冷板，包括金属基板和金属盖板，所述金属基板设有凹槽，带有凹槽的金属基板与金属盖板密封连接，形成液冷板；所述金属基板中的凹槽与金属盖板的贴合表面共同构成微通道；所述微通道截面均为矩形；所述液冷板还包括第一进口段、第二进口段、进口歧管、出口歧管、第一出口段和第二出口段；液冷板一侧的第一、第二进口段与进口歧管相连接，进口歧管和出口歧管通过并行微通道相连接，另一侧的第一、第二出口段与出口歧管相连接；所述出口歧管的宽度大于等于进口歧管的宽度；所述液冷板边宽的宽度均相等。本实用新型提供的对称H型微通道液冷板具有结构简单，并行微通道内流量均匀，换热性能好，压降低等优点。

Description

一种对称H型微通道液冷板
技术领域
本实用新型涉及电动汽车中的动力电池组散热领域，具体涉及一种对称H型微通道液冷板。
背景技术
近些年，随着全球经济的高速发展，能源危机以及环境污染等问题日益突出，人们的环保意识逐渐增强，政府越发重视企业对清洁能源的利用，新能源电动汽车产业的发展受到广泛关注。电池是电动汽车的核心部件，其受温度的影响很大，电池在恶劣的温度下工作甚至将引发安全事故。电池热管理系统是保障电动汽车安全可靠运行的重要系统，其作用是将电池温度控制在理想的工作范围内。根据冷却介质的不同，电池热管理系统大致可分为风冷系统、液冷系统和相变冷却系统三类，而液冷系统凭借其噪声小、均温性强和换热效率高等优势成为目前最具发展前景的散热系统之一。液冷系统根据冷却剂与被冷却物是否直接接触，分为直接冷却和间接冷却两类。
直接冷却的冷却剂与发热体直接接触，冷却效果较好，但该冷却方式系统的集成度低，容易引发漏液问题，因此要求冷却剂具备绝缘性好、无毒无害和无腐蚀性等物理化学特性，应用范围相对较小；间接冷却的冷却剂具有固定的管路，不与电池包直接接触，因此对冷却剂的要求较低，只要液体管路密封性好，即可降低漏液风险。其中，液冷板是一种间接式液冷系统，具有集成度高、换热性能强等优点。目前，在电动汽车、电子元件等高热流密度器件的散热中液冷板得到了广泛的使用。
但传统液冷板存在以下几点缺陷：1、传统液冷板多为单进口单出口结构，流道总长度较长，造成流体沿程阻力大，且液冷板内部较多的拐角结构又增加了局部压降，使液冷板的总压降较大；2、传统液冷板流道的总长度较长，冷却剂沿程温升较大，使冷却剂进口温度较低，换热效果好，而使冷却剂出口温度较高，换热效果差。液冷板进口附近和出口附近的温差较大，均温效果差；3、传统液冷板的各流道内流量分配较不均匀，液冷板温度一致性差；4、传统液冷板在厚度方向上尺寸较大，液冷板的体积和重量大，适用性小。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种结构简单，微通道内流量分配均匀，换热性能好且能耗低的高效的对称H型微通道液冷板。
本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：
一种对称H型微通道液冷板，包括金属基板和金属盖板，所述金属基板设有凹槽，所述带有凹槽的金属基板与所述金属盖板密封连接，形成液冷板；所述金属基板中的凹槽与所述金属盖板的贴合表面共同构成微通道；
所述微通道截面均为矩形；所述液冷板还包括第一进口段、第二进口段、进口歧管、出口歧管、第一出口段和第二出口段；所述液冷板一侧的第一进口段、第二进口段与进口歧管相连接，进口歧管和出口歧管通过并行微通道相连接，液冷板另一侧的第一出口段、第二出口段与出口歧管相连接；所述出口歧管的宽度大于等于进口歧管的宽度；所述液冷板边宽的宽度均相等。
进一步地，所述两个进口段和两个出口段分别与进口歧管和出口歧管垂直连接。
进一步地，所述第一进口段与第一出口段在一条水平线上，第二进口段与第二出口段在一条水平线上，且均与并行微通道平行。
进一步地，所述两个进口段的中心线和两个出口段的中心线离液冷板边缘的距离与液冷板总宽度的比值均为0.125～0.375。
进一步地，所述第一进口段、第二进口段和第一出口段、第二出口段的长度、宽度均相同，且两个进口段的冷却剂进口流量相同。
进一步地，所述液冷板为中心对称结构。
进一步地，所述金属基板中凹槽的截面均为矩形，槽深为0.3mm～0.9mm；所述金属基板厚度为1mm～1.6mm；所述金属盖板厚度为0.4mm～1mm。
进一步地，所述并行微通道的宽度和进口歧管的宽度相同，为8mm～15mm；出口歧管的宽度与进口歧管宽度的比值为1～8。
进一步地，所述并行微通道的宽度与并行微通道包夹的固体的宽度的比值为0.6～1。
进一步地，所述液冷板边宽的宽度为1mm～7mm。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本实用新型提供的对称H型微通道液冷板，具有双进口和双出口结构。相比于单进口单出口液冷板，双进口双出口液冷板相当于加倍了进口段和出口段微通道的截面积，使液冷板压降大幅降低。且液冷板为中心对称结构，从而使上下两半对称结构的速度场和温度场均相同，微通道内流量分布均匀，液冷板温度场的一致性高，从而提供给被冷却物稳定、均匀的散热条件，换热效率更高。
2、本实用新型提供的对称H型微通道液冷板，其中微通道截面均为矩形，且出口歧管宽度大于等于进口歧管宽度和并行微通道宽度，冷却剂在并行微通道下游的流阻减小，从而进一步降低了液冷板的压降，且由于并行微通道所包夹的固体体积减小，流体在并行微通道中的沿程温升下降，换热性能提高，液冷板均温性更佳。
3、本实用新型提供的对称H型微通道液冷板，具有体积小、重量轻、结构紧凑、运行成本低、节能环保、换热效果好、均温能力强、运行安全可靠等优点，可应用在电动汽车、电子元件等高热流密度器件的散热中，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型实施例对称H型微通道液冷板中金属基板的示意图。
图2为本实用新型实施例对称H型微通道液冷板中金属盖板的示意图。
图3为本实用新型实施例对称H型微通道液冷板的示意图。
图4为本实用新型实施例对称H型微通道液冷板的参数命名示意图。
图5为本实用新型实施例对称H型微通道液冷板的正视图。
图6为常规I型单进口单出口液冷板的正视图。
图7为常规I型液冷板和本实用新型对称H型微通道液冷板中并行微通道内的流量分配对比图。
其中，1-金属基板，2-凹槽，3-金属盖板，4-第一进口段，5-第二进口段，6-进口歧管，7-并行微通道，8-出口歧管，9-第一出口段，10-第二出口段，11-液冷板边宽，12-并行微通道包夹的固体。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例：
如图1至图3所示，本实施例提供了一种对称H型微通道液冷板，包括金属基板(1)和金属盖板(3)，所述金属基板(1)设有凹槽(2)，所述带有凹槽(2)的金属基板(1)与所述金属盖板(3)密封连接，形成液冷板；所述金属基板(1)中的凹槽(2)与所述金属盖板(3)的贴合表面共同构成微通道；
所述微通道截面均为矩形；所述液冷板还包括第一进口段(4)、第二进口段(5)、进口歧管(6)、出口歧管(8)、第一出口段(9)和第二出口段(10)；所述液冷板一侧的第一进口段(4)、第二进口段(5)与进口歧管(6)相连接，作用是将冷却剂从液冷板外经第一进口段(4)、第二进口段(5)引入进口歧管(6)内；进口歧管(6)和出口歧管(8)通过并行微通道(7)相连接，作用是将冷却剂经进口歧管(6)分流送入并行微通道(7)与热源充分换热，随后在出口歧管(8)处汇流；液冷板另一侧的第一出口段(9)、第二出口段(10)与出口歧管(8)相连接，作用是将换热后的冷却剂经第一出口段(9)、第二出口段(10)排出液冷板；所述出口歧管(8)的宽度大于等于进口歧管(6)的宽度，使冷却剂在并行微通道(7)下游的流阻减小，从而进一步降低了液冷板的压降，且由于并行微通道包夹的固体(12)体积减小，流体在并行微通道(7)中的沿程温升下降，换热性能提高，液冷板均温性更佳；所述液冷板边宽(11)的宽度均相等，液冷板为中心对称结构，从而使上下两半对称结构的速度场和温度场均相同，微通道内流量分布均匀，液冷板温度场的一致性高，换热效率也更高。
具体考虑如图4所示的液冷板，进口段长度(lin)和出口段长度(lout)均为65mm；进口段中心线和出口段中心线离液冷板边缘的距离与液冷板总宽度的比值均为0.25；液冷板的长(l)为176mm，宽(w)为130mm，厚度(δ)为2mm；液冷板内微通道的深度为0.6mm；液冷板包含五条并行微通道；进口歧管宽度(wdc)和并行微通道宽度(wpc)均为12mm；出口歧管宽度(wcc)为60mm；液冷板边宽(wec)为1mm；并行微通道包夹的固体宽度(d)为17mm；液冷板金属基板和金属盖板与热源的接触面积均为176mm×130mm，等效加热功率大小为7000W/m2；液冷板材料为铝，密度为2702kg/m3，热容为903J/(kg·K)，热导率为237W/(m·K)；冷却剂为液态水，其密度为997.56kg/m3，热容为4181.72J/(kg·K)，热导率为0.62W/(m·K)，动力粘度为8.89×10-4kg/(m·s)；两个进口段冷却水流量相等，均为0.025kg/s，进口水温为303.15K。
采用数值模拟方法分别计算本实施例的对称H型微通道液冷板(如图5所示)与常规I型单进口单出口液冷板(如图6所示)的温度场。图7为本实施例的对称H型微通道液冷板和常规液冷板的并行微通道内流量分配情况对比。结果显示，本实施例的液冷板流量分配明显较常规液冷板更均匀。此外，I型单进口单出口液冷板与本实施例的液冷板的热点温度分别为309.4K和306.3K，本实施例的液冷板的热点温度下降了3.1K；两个液冷板对应的最大温差分别为6.2K和3.0K，本实施例的液冷板的最大温差减小了52％。此外，本实施例的液冷板功耗为4.13W，相较于常规I型单进口单出口液冷板的功耗10.51W，下降了61％。由此可见，本实施例的液冷板在较低功耗的情况下能得到更佳的散热性能，冷却效率更高。
以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种对称H型微通道液冷板，包括金属基板和金属盖板，所述金属基板设有凹槽，所述带有凹槽的金属基板与所述金属盖板密封连接，形成液冷板；所述金属基板中的凹槽与所述金属盖板的贴合表面共同构成微通道；其特征在于：所述微通道截面均为矩形；所述液冷板还包括第一进口段、第二进口段、进口歧管、出口歧管、第一出口段和第二出口段；所述液冷板一侧的第一进口段、第二进口段与进口歧管相连接，进口歧管和出口歧管通过并行微通道相连接，液冷板另一侧的第一出口段、第二出口段与出口歧管相连接；所述出口歧管的宽度大于等于进口歧管的宽度；所述液冷板边宽的宽度均相等。
2.根据权利要求1所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述两个进口段和两个出口段分别与进口歧管和出口歧管垂直连接。
3.根据权利要求2所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述第一进口段与第一出口段在一条水平线上，第二进口段与第二出口段在一条水平线上，且均与并行微通道平行。
4.根据权利要求3所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述两个进口段的中心线和两个出口段的中心线离液冷板边缘的距离与液冷板总宽度的比值均为0.125～0.375。
5.根据权利要求4所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述第一进口段、第二进口段和第一出口段、第二出口段的长度、宽度均相同。
6.根据权利要求1所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述液冷板为中心对称结构。
7.根据权利要求1所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述金属基板中凹槽的截面均为矩形，槽深为0.3mm～0.9mm；所述金属基板厚度为1mm～1.6mm；所述金属盖板厚度为0.4mm～1mm。
8.根据权利要求7所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述并行微通道的宽度和进口歧管的宽度相同，为8mm～15mm；出口歧管的宽度与进口歧管宽度的比值为1～8。
9.根据权利要求1所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述并行微通道的宽度与并行微通道包夹的固体的宽度的比值为0.6～1。
10.根据权利要求1所述的对称H型微通道液冷板，其特征在于：所述液冷板边宽的宽度为1mm～7mm。
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Assignor: HANGZHOU ZHONGNENG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Denomination of utility model: A symmetrical H-shaped microchannel liquid cooling plate

Granted publication date: 20200818

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Assignee: Zhejiang Zhongneng Optical Storage Technology (Group) Co.,Ltd.

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License type: Common License

Record date: 20250123

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Denomination of utility model: A symmetrical H-shaped microchannel liquid cooling plate

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