CN212253773U - 一种微通道换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种微通道换热器,属于电子元件散热技术领域。本微通道换热器包括:壳体,所述壳体上设有冷流入口、冷流出口、热流入口和热流出口;微通道板,所述微通道板设在所述壳体内,所述冷流入口和所述冷流出口与所述微通道板的两端连通;换热器件,所述换热器件设在所述微通道板上,所述热流入口和所述热流出口与所述换热器件的两端连通,所述换热器件上设有一次换热通道和二次换热通道。本微通道换热器提高了换热效果以及换热效率,散热效果应用更广泛。
Description
技术领域
本实用新型属于电子元件散热技术领域,具体涉及一种微通道换热器。
背景技术
随着电子元器件越来越向小型化、集成化方向发展,使得电子器件在单位面积上的热流密度越来越高。根据研究,大部分电子器件功能降低或者损坏是因为其表面的热量不能及时散发所致。
由于微通道换热器具有体积小、高比表面和高传热传质效率,因此它被广泛应用于半导体产业高热流密度的微电子芯片、新能源利用、医疗器件的热管理。
目前的微通道换热器依然存在换热效率低的问题,使得电子元器件的散热问题依然较严峻。
因此,需要提出一种高散热效率的微通道换热器。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述技术问题提供一种微通道换热器,提高了换热效果以及换热效率,散热效果应用更广泛。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种微通道换热器,包括:
壳体,所述壳体上设有冷流入口、冷流出口、热流入口和热流出口;
微通道板,所述微通道板设在所述壳体内,所述冷流入口和所述冷流出口与所述微通道板的两端连通;
换热器件,所述换热器件设在所述微通道板上,所述热流入口和所述热流出口与所述换热器件的两端连通,所述换热器件上设有一次换热通道和二次换热通道。
本实用新型的有益效果是:(1)通过设置的冷流入口和热源入口,使得冷源从冷流入口进入到壳体内,并沿着微通道板移动,在移动过程中与换热器件进行热交换,而热源经热流入口进入到壳体中,在换热器件中移动;
(2)通过设置的一次换热通道和二次换热通道,加强热交换的效果,提高了换热效率,从而利于电子元器件进行快速降温,有效的保护了电子元器件
(3)本微通道换热器结构设计紧凑,换热效率高,利于集成化应用,应用范围广。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进。
进一步,所述换热器件包括本体,所述本体上设有多个换热翅片,多个所述换热翅片成阵列排布,相邻两个所述换热翅片之间形成的换热空间为一次换热通道。
采用上述进一步方案的有益效果是:从而实现高效的换热,实现更好散热效果。
进一步,多个所述换热翅片的侧壁上均设有多个凹槽,多个所述凹槽形成的换热空间为二次换热通道。
采用上述进一步方案的有益效果是:有效的增加了换热效率以及换热效果,增加了散热效果。
进一步,所述换热翅片的宽度为1mm,相邻两个所述换热翅片的间距为1mm,所述凹槽的宽度为0.5mm,深度为0.5mm。
采用上述进一步方案的有益效果是:结构小且紧凑,更利于集成化设计。
进一步,所述微通道板上设有换热槽,所述换热器件连接在所述换热槽内。
采用上述进一步方案的有益效果是:利于热源的流动,更利于与换热器件接触,换热效果更好。
进一步,所述换热槽的两端向外延伸有分流腔,两个所述分流腔分别与所述热流入口和所述热流出口连通。
采用上述进一步方案的有益效果是:热源在分流腔内分散,更利于与换热器件接触,从而有效的提高了换热效率,换热效果更好。
进一步,所述微通道板包括第一微通道板和第二微通道板,所述第一微通道板的一侧面和所述第二微通道板的一侧面上均设有所述换热槽,两个所述换热槽内均设有换热器件,所述第一微通道板的另一侧面与所述第二微通道板的另一侧面贴合连接。
采用上述进一步方案的有益效果是:第一微通道板用于热源经过,第二微通道板用于冷源通过,使得冷源与热源分别进入和排出,从而不会对电子元器件等产生影响。
进一步,所述第一微通道板的两端设有两个第一通孔,所述第二微通道板的两端设有两个第二通孔,所述冷流入口和所述冷流出口与两个所述第一通孔和两个所述第二通孔连通,所述冷流入口和所述冷流出口与所述第二微通道板上的所述换热器件的两端连通,所述热流入口和所述热流出口与所述第一微通道板上的所述换热器件的两端连通。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过设置的第一通孔和第二通孔,能够方便冷源进入到第二微通道板上的换热槽中。
进一步,所述壳体包括第一盖板和第二盖板,所述微通道板位于所述第一盖板和所述第二盖板之间,所述第一盖板、所述微通道板与所述第二盖板通过螺栓连接。
采用上述进一步方案的有益效果是:能够对微通道板和换热器件进行保护。
进一步,所述第一盖板、所述第二盖板分别与所述微通道板之间均设有密封垫。
采用上述进一步方案的有益效果是:避免出现热源泄漏的情况,以及避免出现冷源泄漏的情况。
附图说明
图1为本实用新型微通道换热器的爆炸示意图;
图2为本实用新型换热器件的结构示意图;
图3为本实用新型AA位置的剖视图;
图4为本实用新型B位置的局部放大图;
图5为本实用新型检测数据折线图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、第一盖板,2、第一微通道板,3、换热槽,4、换热器件,5、第二微通道板,6、第二盖板,7、热流入口,8、冷流入口,9、第一通孔,10、换热翅片,11、凹槽,12、第二通孔,13、热流出口,14、冷流出口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
实施例
如图1-图4所示,本实施例提供一种微通道换热器,其特征在于,包括:壳体,微通道板和换热器件4。
壳体上设有冷流入口8、冷流出口14、热流入口7和热流出口13。微通道板设在壳体内,冷流入口8和冷流出口14与微通道板的两端连通;换热器件4设在微通道板上,热流入口7和热流出口13与换热器件4的两端连通,换热器件4上设有一次换热通道和二次换热通道。
其中冷源从冷流入口8进入到壳体内,并沿着微通道板移动,在移动过程中与换热器件4进行热交换,而热源经热流入口7进入到壳体中,在换热器件4中移动,通过设置的一次换热通道和二次换热通道,加强热交换的效果,提高了换热效率,从而利于电子元器件进行快速降温,有效的保护了电子元器件。
优选地,本实施例中,换热器件4包括本体,本体上设有多个换热翅片10,多个换热翅片10成阵列排布,相邻两个换热翅片10之间形成的换热空间为一次换热通道。从而实现高效的换热,实现更好散热效果。
其中,本体为平板,平板的一面与微通道板的表面固定连接,换热翅片10固定设在平板的另一面上。其中换热翅片10为长条形。当热源经热流入口7进入到壳体内后,从换热翅片10之间流过,实现热交换。
优选地,本实施例中,多个换热翅片10的侧壁上均设有多个凹槽11,多个凹槽11形成的换热空间为二次换热通道。其中一个换热翅片10上设有3个凹槽11,3个凹槽11并排设置,3个凹槽11内的空间为二次换热通道,从而有效的增加了换热效率以及换热效果,增加了散热效果。
其中,微通道板的厚度为6mm,微通道板的长为100mm,宽为80mm。其中换热翅片10的个数为25个,并且等距分布,凹槽11总数为26条。其中微通道板为紫铜制成。换热器件4同样为紫铜制成。
优选地,本实施例中,换热翅片10的宽度T为1mm,相邻两个换热翅片10的间距W为1mm,凹槽11的宽度Ws为0.5mm,深度Hs为0.5mm。换热效果好,同时结构小且紧凑,利于集成化设计。其中换热翅片10的高度H为3.5mm,本体的厚度B为1.5mm。
优选地,本实施例中,微通道板上设有换热槽3,换热器件4连接在换热槽3内。其中换热槽3的宽度为51mm,长度为60,深度为5mm。其中本体与换热槽3的槽底固定连接,热源进入到换热槽3后,在多个换热翅片10之间流过,而冷源从微通道板的另一侧流过,从而实现换热,散热效果好。
优选地,本实施例中,换热槽3的两端向外延伸有分流腔,两个分流腔分别与热流入口7和热流出口13连通,其中热源经热流入口7进入到壳体内后,在分流腔内分散,分别进入到不同的一次换热通道内,从而有效的提高了换热效率,换热效果更好。换热之后经分流腔汇合从热流出口13排出。
优选地,本实施例中,微通道板包括第一微通道板2和第二微通道板5,第一微通道板2的一侧面和第二微通道板5的一侧面上均设有换热槽3,两个换热槽3内均设有换热器件4,第一微通道板2的另一侧面与第二微通道板5的另一侧面贴合,并固定连接。从而第一微通道板2上的换热槽3与第二微通道板5上的换热槽3相对设置。其中第一微通道板2用于热源经过,第二微通道板5用于冷源通过,使得冷源与热源分别进入和排出,从而不会对电子元器件等产生影响。
优选地,本实施例中,第一微通道板2的两端设有两个第一通孔9,第二微通道板5的两端设有两个第二通孔12,冷流入口8和冷流出口14与两个第一通孔9和两个第二通孔12连通,冷流入口8和冷流出口14与第二微通道板5上的换热器件4的两端连通,热流入口7和热流出口13与第一微通道板2上的换热器件4的两端连通。通过设置的第一通孔9和第二通孔12,能够方便冷源进入到第二微通道板5上的换热槽3中。
优选地,本实施例中,壳体包括第一盖板1和第二盖板6,微通道板位于第一盖板1和第二盖板6之间,第一盖板1、微通道板与第二盖板6通过螺栓连接。其中第一盖板1盖在第一微通道板2上,第二盖板6位于第二微通道板5上。其中第一盖板1和第二盖板6将第一微通道板2和第二微通道板5夹持住。其中第一盖板1、第二盖板6、第一微通道板2和第二微通道板5上均设有螺孔,螺孔内设有螺栓,从而将第一盖板1、第二盖板6、第一微通道板2和第二微通道板5牢牢固定在一起。
优选地,本实施例中,第一盖板1、第二盖板6分别与微通道板之间均设有密封垫。其中第一盖板1与第一微通道板2之间设有密封垫,第二盖板6与第二微通道板5之间设有密封垫,通过密封垫能够对第一微通道板2和第一盖板1之间的缝隙进行封闭,避免出现热源泄漏的情况,以及能够对第二微通道板5和第二盖板6之间的缝隙进行封闭,避免出现冷源泄漏的情况。
本实用新型还对本实施例提供微通道换热器进行测试,具体测试方案如下。
采用计算流体动力学软件CFD分析微通道换热器里面流体的流动和热传导。纯铜由于其具有优良的导热性能被选为制造换热器的材料,工作流体为液态水。冷流入口8和热流入口7均设为速度入口,且流速相等,冷流出口14和热流出口13均设为压力出口。热流入口7的温度为333K,且保持恒定;冷流入口8的温度为303K,且保持恒定。其它外壁面均设置为绝热。控制方程采用非滑移边界条件,且使用SIMPLE算法进行求解,采用二阶迎风格式对动量方程和能量守恒方程中的对流项进行修正;当流动方程的归一化残差小于10-6,能量方程归一化残差小于10-7时,计算被认为收敛。
换热性能主要通过单位体积换热系数Kv进行评价。Kv越大说明换热器的换热性能越好,
其定义如下:
式中,Q是冷热流体间的换热速率;V是换热器的体积;ΔTm是对数平均温度,其定义如下:
Tci和Tco分别表示冷流入口8和出口温度,Thi和Tho分别表示热流的入口和出口温度。对流换热速率Q的计算表达式如下:
Q=cpqm(Tco-Tci)
qm是冷流的质量流量,cp是冷流的比热容。
另外,压降也是一个重要的换热性能评估参数,换热器冷热流体出入口的压降越大,意味着需要提供更大的泵功率来克服压降引起的能量损失,所以在满足换热要求的情况下压降越小越好。压降ΔP和泵功率Qpum定义如下:
ΔP=Rn-Pout=Rf*qv
Qpum=ΔP·qv
Pin和Pout是出入口压降,qv是体积流量,Rf是流阻。
采用本实施例与只有一次换热通道的微通道换热器进行测试比较,具体结果如图5所示。
其中,图5的纵轴为热流出口13的温度,其中有表示,有二次换热通道在不同的入口流量时对应的温度,无表示没有二次换热通道时在不同入口流量下对应的温度。从图中可知,从整体而言,有二次换热通道的微通道换热器,其出口温度略低于没有二次换热通道的微通道换热器,这说明设置有二次换热通道的微通道换热器换热性能优于没有设置有二次换热通道的微通道换热器。这是因为有二次换热通道时增大了流体和通道壁面间的传热面积,使得传热性能得到了提升。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、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 (10)
1.一种微通道换热器,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体上设有冷流入口(8)、冷流出口(14)、热流入口(7)和热流出口(13);
微通道板,所述微通道板设在所述壳体内,所述冷流入口(8)和所述冷流出口(14)与所述微通道板的两端连通;
换热器件(4),所述换热器件(4)设在所述微通道板上,所述热流入口(7)和所述热流出口(13)与所述换热器件(4)的两端连通,所述换热器件(4)上设有一次换热通道和二次换热通道。
2.根据权利要求1所述的微通道换热器,其特征在于,所述换热器件(4)包括本体,所述本体上设有多个换热翅片(10),多个所述换热翅片(10)成阵列排布,相邻两个所述换热翅片(10)之间形成的换热空间为一次换热通道。
3.根据权利要求2所述的微通道换热器,其特征在于,多个所述换热翅片(10)的侧壁上均设有多个凹槽(11),多个所述凹槽(11)形成的换热空间为二次换热通道。
4.根据权利要求3所述的微通道换热器,其特征在于,所述换热翅片(10)的宽度为1mm,相邻两个所述换热翅片(10)的间距为1mm,所述凹槽(11)的宽度为0.5mm,深度为0.5mm。
5.根据权利要求1所述的微通道换热器,其特征在于,所述微通道板上设有换热槽(3),所述换热器件(4)连接在所述换热槽(3)内。
6.根据权利要求5所述的微通道换热器,其特征在于,所述换热槽(3)的两端向外延伸有分流腔,两个所述分流腔分别与所述热流入口(7)和所述热流出口(13)连通。
7.根据权利要求6所述的微通道换热器,其特征在于,所述微通道板包括第一微通道板(2)和第二微通道板(5),所述第一微通道板(2)的一侧面和所述第二微通道板(5)的一侧面上均设有所述换热槽(3),两个所述换热槽(3)内均设有换热器件(4),所述第一微通道板(2)的另一侧面与所述第二微通道板(5)的另一侧面贴合连接。
8.根据权利要求7所述的微通道换热器,其特征在于,所述第一微通道板(2)的两端设有两个第一通孔(9),所述第二微通道板(5)的两端设有两个第二通孔(12),所述冷流入口(8)和所述冷流出口(14)与两个所述第一通孔(9)和两个所述第二通孔(12)连通,所述冷流入口(8)和所述冷流出口(14)与所述第二微通道板(5)上的所述换热器件(4)的两端连通,所述热流入口(7)和所述热流出口(13)与所述第一微通道板(2)上的所述换热器件(4)的两端连通。
9.根据权利要求1-8任一项所述的微通道换热器,其特征在于,所述壳体包括第一盖板(1)和第二盖板(6),所述微通道板位于所述第一盖板(1)和所述第二盖板(6)之间,所述第一盖板(1)、所述微通道板与所述第二盖板(6)通过螺栓连接。
10.根据权利要求9所述的微通道换热器,其特征在于,所述第一盖板(1)、所述第二盖板(6)分别与所述微通道板之间均设有密封垫。
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CN116447753A (zh) * | 2023-04-21 | 2023-07-18 | 易集康健康科技(杭州)有限公司 | 一种射频脉冲热交换设备以及使用方法 |
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