專利名稱：具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱能工程領(lǐng)域，具體涉及一種具有高效傳熱效應(yīng)的熱管式散熱器裝置。
背景技術(shù)：
高性能計(jì)算機(jī)的CPU芯片可以作為高熱流密度發(fā)熱器件的典型代表，一臺(tái)大型服務(wù)器通常具有幾十枚甚至數(shù)百枚多核式CPU芯片，在強(qiáng)勁性能的背后，伴隨著更高的發(fā)熱量和熱流密度。增加芯片的散熱面積并不能等比例地達(dá)到強(qiáng)化換熱的效果，因此將熱管施用于高熱流密度器件冷卻的散熱技術(shù)得到了空前的發(fā)展。目前熱管用于大功率CPU冷卻的散熱方式是散熱器底板嵌有熱管，底板上表面鑲有翅片。熱管的主要作用并非是直接散熱，而是通過(guò)散熱底板中心(與CPU直接接觸)的熱管以導(dǎo)熱的方式迅速將熱量擴(kuò)展至整個(gè)底板，最終借助于風(fēng)扇通過(guò)散熱器底板上部鑲有的翅片將熱量帶走。因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)空間的嚴(yán)格要求，熱管散熱面積不能增加，但伴隨著CPU性能的不斷提高，其熱流密度卻在大幅提高，在此情況下如何提高熱管式散熱器的性能，就成為國(guó)內(nèi)外研究高熱流密度器件冷卻問(wèn)題的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效提高熱管式散熱器的性能，本發(fā)明的目的是提出一種具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器。具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器其技術(shù)方案與原理是散熱器具有熱管和翅片，散熱器設(shè)有兩種熱管，一種是直管，另一種是U形熱管。直管的中間段鑲嵌于散熱底板內(nèi)，直管的兩端鑲?cè)氤崞?，U形熱管1/2段的中間部分鑲嵌于散熱底板內(nèi)，其余管段鑲?cè)氤崞?。鑲?cè)氤崞械臒峁芊譃樯舷聝蓪?，翅片下層是直管的全部和U形熱管的1/2段；翅片上層是U形熱管的另外1/2段。U形熱管成45°鑲嵌于散熱器內(nèi)。散熱底板的中心設(shè)有矩形凸臺(tái)，矩形凸臺(tái)的面積與被散熱器件的面積相等。熱管的工作原理是本熱管的結(jié)構(gòu)是一個(gè)密封的空腔圓柱體，空腔的內(nèi)壁加工成多孔表面用于吸附液體循環(huán)工質(zhì)，通常將熱管分為蒸發(fā)、絕熱和冷凝三個(gè)工作段。當(dāng)蒸發(fā)段受熱時(shí)，通過(guò)管壁使腔內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)氣化，蒸汽通過(guò)傳輸段(絕熱段)流向冷凝段放熱凝結(jié)成液體，液體再靠多孔表面毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)反復(fù)，不斷地將熱量從蒸發(fā)段傳輸至冷凝段。而且熱管的熱流方向具有可逆性，水平放置的熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力，因此任意一端受熱就可作為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。因?yàn)闊峁苁强抗べ|(zhì)相變過(guò)程中來(lái)吸收、釋放汽化潛熱，所以其傳熱能力較強(qiáng)。本發(fā)明可進(jìn)行強(qiáng)化傳熱的原理是，散熱底板的凸臺(tái)部分與高熱流密度發(fā)熱器件緊密固定，利用熱管的中間段作為蒸發(fā)段，在其冷凝段上加裝翅片。熱管內(nèi)腔的蒸汽處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，故其溫降亦很小，根據(jù)熱力學(xué)原理可知該熱管結(jié)構(gòu)能夠具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱能力。如前所述，熱管的主要作用并非是直接散熱，而是熱管(嵌入底板)通過(guò)散熱器下面的散熱底板以高導(dǎo)熱的方式將熱量擴(kuò)展至整個(gè)散熱底板，使散熱器的翅片均有更好的均溫效果，以此提高翅片的散熱效率。本發(fā)明的特點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是，在熱管的冷凝端設(shè)有散熱翅片，進(jìn)一步強(qiáng)化了熱管內(nèi)部的熱質(zhì)傳遞過(guò)程，極小的溫差可傳遞大量的潛熱，因而有高導(dǎo)熱性。將兩根U形熱管穿入翅片中，不僅提高了散熱底板的熱擴(kuò)散能力，更重要的是提高了翅片散熱效率，使得換熱增強(qiáng)。該種散熱器與其他散熱器相比不僅可以使散熱器自身溫度降低，而且散熱底板的均溫效果更好，可以更有效地降低高熱流密度發(fā)熱器件的工作溫度。


所示附圖是本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，具有熱管和翅片，其結(jié)構(gòu)是散熱器散熱器設(shè)有兩種熱管，一種是直管1-1，另一種是U形熱管1-2。直管的中間段鑲嵌于散熱底板2內(nèi)，直管的兩端鑲?cè)氤崞?。U形熱管1/2段的中間部分鑲嵌于散熱底板內(nèi)，其余管段鑲?cè)氤崞?。鑲?cè)氤崞械臒峁芊譃樯舷聝蓪映崞聦邮侵惫艿娜亢蚒形熱管的1/2段；翅片上層是U形熱管的另外1/2段。U形熱管成45°鑲嵌于散熱器內(nèi)。散熱器上部的翅片為一個(gè)整體，散熱器兩邊留出4個(gè)緊固螺栓的空間；散熱器下部的翅片因散熱底板而分為三段，散熱底板上部的翅片與散熱底板固定為一體，散熱底板兩邊的翅片通過(guò)直管和U形熱管固定為一體。散熱底板設(shè)有連接件4用于熱管式散熱器與被散熱器件的固定。直管的直徑大于U形熱管的直徑。散熱底板的中心設(shè)有矩形凸臺(tái)，矩形凸臺(tái)的面積與被散熱器件的面積相等。為了減小接觸熱阻，直管或U形熱管與散熱底板之間的間隙、以及直管或U形熱管與翅片之間的間隙通過(guò)浸錫封堵，并起到固定的作用。本實(shí)施例直管設(shè)有3根；U形熱管設(shè)有2根，U形熱管置于兩個(gè)直管之間，U形熱管成450 (分別為第三和第四象限)鑲嵌于散熱器內(nèi)。直管和U形熱管的直徑分別為6mm和4mm。散熱器下部的翅片因散熱底板而分為三段，散熱底板上部的翅片占1/2 ;直管與U形熱管直管段部分占1/3 ;U形熱管的U形段那一端占1/6。散熱底板矩形凸臺(tái)的面積為40X40mm。使用時(shí)散熱底板那一側(cè)為上面，散熱底板的矩形凸臺(tái)與被散熱器件接觸，凸臺(tái)與被散熱器件之間設(shè)有高導(dǎo)熱率的熱結(jié)合層材料，利用散熱器兩邊的4個(gè)空間，通過(guò)連接件將散熱器與高熱流密度器件的框架裝置用螺栓進(jìn)行緊固。
權(quán)利要求
1.具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，具有熱管和翅片，其特征是散熱器設(shè)有兩種熱管，一種是直管(1-1)，另一種是U形熱管(1-2)，直管的中間段鑲嵌于散熱底板(2)內(nèi)，直管的兩端鑲?cè)氤崞?3 )，U形熱管1/2段的中間部分鑲嵌于散熱底板內(nèi)，其余管段鑲?cè)氤崞側(cè)氤崞械臒峁芊譃樯舷聝蓪?，翅片下層是直管的全部和U形熱管的1/2段，翅片上層是U形熱管的另外1/2段，U形熱管成45°鑲嵌于散熱器內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，其特征是所述散熱器上部的翅片為一個(gè)整體，散熱器兩邊留出4個(gè)緊固螺栓的空間；散熱器下部的翅片因散熱底板而分為三段，散熱底板上部的翅片與散熱底板固定為一體，散熱底板兩邊的翅片通過(guò)直管和U形熱管固定為一體。
3.按照權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，其特征是所述直管(1-1)的直徑大于U形熱管(1-2)的直徑。
4.按照權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，其特征是所述散熱底板(2)的中心設(shè)有矩形凸臺(tái)，矩形凸臺(tái)的面積與被散熱器件的面積相等。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，其特征是所述散熱底板(2 )設(shè)有連接件(4 )，用于熱管式散熱器與被散熱器件的固定。
6.按照權(quán)利要求1至4之一所述的具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，其特征是所述直管(1-1)或U形熱管(1-2)與散熱底板(2)之間的間隙、以及直管或U形熱管與翅片(3)之間的間隙通過(guò)浸錫封堵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有強(qiáng)化換熱效應(yīng)的熱管式散熱器，其技術(shù)方案是具有兩類結(jié)構(gòu)與直徑不同的熱管，第一種為直管，第二種為U形熱管。直行熱管的中間段鑲嵌于散熱底板內(nèi)，兩端鑲?cè)氤崞?，U形熱管1/2段的中間部分鑲嵌于散熱底板內(nèi)，其余管段鑲?cè)氤崞?。鑲?cè)氤崞械臒峁芊譃樯舷聝蓪?，翅片下層是直管的全部和U形熱管的1/2段；翅片上層是U形熱管的另外1/2段。散熱底板的中心設(shè)有矩形凸臺(tái)，凸臺(tái)與高熱流密度發(fā)熱器件緊密固定。由于在熱管的冷凝端設(shè)有散熱翅片，強(qiáng)化了熱管內(nèi)部的熱質(zhì)傳遞過(guò)程，將兩根U形熱管穿入翅片中，提高了翅片散熱效率，使得換熱增強(qiáng)。與其他散熱器相比散熱底板的均溫效果好，可有效降低高熱流密度器件的溫度。
文檔編號(hào)F28D15/04GK103019345SQ201210572870
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者諸凱, 魏杰 申請(qǐng)人:天津商業(yè)大學(xué)