一種基於射流微通道混合散熱板的製作方法

2023-07-10 05:49:46 1

本發明涉及散熱部件，尤其涉及一種基於射流微通道混合散熱板。

背景技術：

隨著超大規模集成電路、聚光光伏、雷射、雷達等行業的迅猛發展，對高熱流密度器件散熱的需求也越來越高。這不僅要維持器件有較低的溫度，還要維持良好的溫度均勻性，以使器件能夠正常的工作。

單純的微通道散熱技術不僅壓降大，而且流體沿流動方向的溫度升高而造成均溫效果差。對於單純的射流散熱技術，射流衝擊區域外的換熱係數會急劇下降，造成整體均溫效果差。當多股射流以陣列方式散熱時，相鄰射流之間會產生幹擾，使得兩股射流交匯區域的換熱係數下降，進而造成均溫效果差。將微通道散熱技術和射流散熱技術相結合，整合了兩種技術的優點，具有降溫效果顯著、均溫效果好、壓降小等優點。

目前射流微通道混合散熱技術，所採用的通道截面形狀為矩形或圓形，尚未有截面形狀為梯形通道的使用情況。我們採用cfd軟體，經過模擬計算發現，在相同的泵功率和熱負荷的條件下，與矩形通道和圓形通道相比較，梯形通道具有更好的散熱效果。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種傳熱效果好、結構簡單的基於射流微通道混合散熱板。在相同的泵功率和熱負荷的條件下，與矩形通道和圓形通道相比較，梯形通道具有更好的散熱效果。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基於射流微通道混合散熱板，包括金屬基板1、金屬蓋板3；

在金屬基板1上刻有數條截面形狀呈梯形的梯形微通道2；

金屬蓋板3蓋合在微通道2上；金屬蓋板3的邊緣與金屬基板1的邊緣密封連接；

金屬蓋板3上開有與梯形微通道2相對應的射縫4；

在對發熱器件進行冷卻時，冷卻工質從射縫4被噴射進入梯形微通道2中，依靠射流的衝擊作用和梯形微通道2中的二次流作用進行換熱。

所述金屬基板1上的梯形微通道2呈平行分布，相鄰梯形微通道2之間的間隔為0.4mm；

所述金屬蓋板3上的射縫4呈平行分布，相鄰射縫4之間的間隔為1.6mm。

所述射縫4的寬度與梯形微通道2的下底寬度相等。

所述梯形微通道2為正梯形結構，其上底寬為1.6mm，下底寬為0.4mm，高度為1.5mm。

所述射縫4為矩形結構，其長度為3mm，寬度為0.4mm。

所述金屬基板1的整體厚度為2.5mm，金屬蓋板3的厚度為1mm。

所述金屬基板1與金屬蓋板3均為矩形結構。

所述冷卻工質為水。

本發明相對於現有技術，具有如下的優點及效果：

在相同泵功率和熱負荷的條件下，與具有相同截面積的矩形通道和圓形通道相比，梯形通道具有更低的底面溫度和更小的底面溫差。而且，隨著熱負荷的增加，梯形通道的冷卻效果會更加明顯。同樣，當採用較大的泵功率時，梯形的冷卻效果會更加顯著。

本發明技術手段簡便易行，獲得了在相同的泵功率和熱負荷的條件下，與矩形通道和圓形通道相比較，梯形通道具有更好的散熱效果。

附圖說明

圖1為現有常用矩形通道散熱板示意圖。

圖2為現有常用圓形通道散熱板示意圖。

圖3為本發明基於射流微通道混合散熱板示意圖。

圖4為本發明截面示意圖。

圖5為本發明梯形微通道計算所採用的局部網格分布。

圖6為常用矩形通道計算所採用的局部網格分布。

圖7為常用圓形通道計算所採用的局部網格分布。

圖8為泵功率(p＝0.2w)，不同底面熱通量條件下，三種通道形狀散熱板底面溫度對比。

圖9為泵功率(p＝0.2w)，不同底面熱通量下，三種通道形狀散熱板底面溫差對比。

圖10為熱通量(q＝250w)，不同泵功率，三種通道形狀散熱板底面溫度對比。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例

本發明公開了一種基於射流微通道混合散熱板，包括金屬基板1、金屬蓋板3；

在金屬基板1上刻有數條截面形狀呈梯形的梯形微通道2；

金屬蓋板3蓋合在微通道2上；金屬蓋板3的邊緣與金屬基板1的邊緣密封連接；

金屬蓋板3上開有與梯形微通道2相對應的射縫4；

在對發熱器件進行冷卻時，冷卻工質從射縫4被噴射進入梯形微通道2中，依靠射流的衝擊作用和梯形微通道2中的二次流作用進行換熱。

所述金屬基板1上的梯形微通道2呈平行分布，相鄰梯形微通道2之間的間隔為0.4mm；

所述金屬蓋板3上的射縫4呈平行分布，相鄰射縫4之間的間隔為1.6mm。

所述射縫4的寬度與梯形微通道2的下底寬度相等。

所述梯形微通道2為正梯形結構，其上底寬為1.6mm，下底寬為0.4mm，高度為1.5mm。

所述射縫4為矩形結構，其長度為3mm，寬度為0.4mm。

所述金屬基板1的整體厚度為2.5mm，金屬蓋板3的厚度為1mm。

所述金屬基板1與金屬蓋板3均為矩形結構。

所述冷卻工質為水。

採用商用cfd軟體對具有相同截面積的梯形通道、矩形通道和圓形通道，以水為工質，在相同的泵功率和熱負荷的條件下，進行數值計算。結果發現，梯形通道具有更低的底面溫度和更小的底面溫差。而且，隨著熱負荷的增加，梯形通道的冷卻效果會更加明顯；同樣，當採用較大的泵功率時，梯形的冷卻效果也會更加顯著。

表1：不同熱通量下，與矩形通道和圓形通道相比，梯形通道優化效果

表2：不同泵功率下，與矩形通道和圓形通道相比，梯形通道優化效果

如上所述，便可較好地實現本發明。

本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。