一種采用脈動(dòng)流及泡沫金屬板強(qiáng)化散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用脈動(dòng)流及泡沫金屬板強(qiáng)化散熱裝置，屬于工業(yè)散熱領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)電子設(shè)備的散熱和換熱要求越來越高，發(fā)熱功率已經(jīng)超過了 lOOW/cm2。從目前的研究看，電子芯片的散熱目前主要是采用風(fēng)冷、液冷、熱管和微通道等方式。風(fēng)冷散熱方式難以應(yīng)對(duì)高熱流密度器件的挑戰(zhàn)；熱管散熱模組受到攜帶極限和干涸極限等現(xiàn)象的限制；對(duì)于液冷散熱，一般是在穩(wěn)態(tài)工況下進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種采用脈動(dòng)流及泡沫金屬板強(qiáng)化散熱裝置，并采用垂直沖刷方式，使流動(dòng)和換熱的場(chǎng)協(xié)同達(dá)到更佳，這樣可大幅度強(qiáng)化流體與換熱載板之間的換熱，同時(shí)還能使換熱載板表面溫度分布更為均勻。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種采用脈動(dòng)流及泡沫金屬板強(qiáng)化散熱裝置，包括脈動(dòng)栗、熱沉室、積液腔和冷卻器，所述脈動(dòng)栗通過液體流入管將冷卻液送入積液腔連接，積液腔通過分液器將冷卻液噴入到熱沉室，熱沉室通過液體排出管將換熱后的液體送入冷卻器中冷卻，脈動(dòng)栗通過連接管從冷卻器吸入冷卻后的冷卻液；所述熱沉室包含泡沫金屬板、換熱載板和蓋板，所述換熱載板與高熱流密度器件連接，所述泡沫金屬板與換熱載板固定連接，泡沫金屬板通過蓋板形成密封空間，分液器與蓋板頂部垂直連接，蓋板的側(cè)面設(shè)有與液體排出管連接的圓孔。
[0005]作為優(yōu)選，所述泡沫金屬板包括底板，底板上延伸有若干個(gè)矩形凸臺(tái)，矩形凸臺(tái)之間形成橫縱交錯(cuò)的溝槽，采用這種兩層式泡沫金屬結(jié)構(gòu)有利于脈動(dòng)流的充分接觸，減少流動(dòng)阻力，使得溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的均勻性得到保證，能大大提高換熱效率。
[0006]作為優(yōu)選，所述底板的厚度為Imm?2mm，溝槽的深度與底板厚度相同。采用此種結(jié)構(gòu)有利于脈動(dòng)流體迅速?zèng)_刷整個(gè)泡沫金屬孔隙，將熱量迅速帶走，使高熱流密度散熱元件的表面溫度分布更為均勻，冷卻時(shí)間大大縮短，散熱效率更高，并且流動(dòng)阻力減小。
[0007]作為優(yōu)選，所述泡沫金屬板的金屬孔密度變化范圍為60PPI?100PPI，泡沫金屬孔隙率變化范圍為0.7?0.9。此范圍孔密度以及孔隙率范圍內(nèi)的泡沫金屬擾流能力強(qiáng)，從結(jié)構(gòu)上更易于脈動(dòng)流結(jié)合。
[0008]作為優(yōu)選，所述換熱載板為紫銅，脈動(dòng)栗為大振幅、低頻率的小型隔膜栗。在現(xiàn)有的脈動(dòng)研究中，認(rèn)為大振幅、低頻率具有鋸齒波形的脈動(dòng)流強(qiáng)化換熱效果最佳，并且所占空間不因過大，依據(jù)這個(gè)指導(dǎo)基礎(chǔ)進(jìn)行脈動(dòng)源的選擇。
[0009]作為優(yōu)選，所述積液腔為喇叭形腔體。喇叭形腔體有利于流體均勻沖刷泡沫金屬板作為優(yōu)選，所述分液器為圓柱筒，冷卻器為循環(huán)水冷卻器
[0010]在本發(fā)明中，該裝置主要利用脈動(dòng)栗產(chǎn)生的脈動(dòng)流，并在換熱載板上焊接泡沫金屬，并使冷流體垂直沖刷換熱載板上的泡沫金屬。泡沫金屬由于其中存在大量的微小孔隙通道，這樣就可從多重機(jī)制上對(duì)換熱進(jìn)行強(qiáng)化，一方面獲得極高的換熱比表面積，另一方面通過脈動(dòng)加強(qiáng)對(duì)流體的擾動(dòng)和摻混，而且由于冷流體采用垂直沖刷，而不是平行流過換熱載板，其速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)夾角近似O度，與場(chǎng)協(xié)同換熱強(qiáng)化機(jī)理完全符合。這樣，可達(dá)到大幅度流體與換熱載板之間的換熱，同時(shí)還能達(dá)到使其表面溫度分布更為均勻的效果。
[0011]本發(fā)明的強(qiáng)化散熱裝置，針對(duì)泡沫金屬的結(jié)構(gòu)以及液體流入與流出端口結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使得將脈動(dòng)流和泡沫金屬的優(yōu)點(diǎn)很好的結(jié)合，大大提高了散熱效率。本發(fā)明的泡沫金屬焊接于換熱載板上，泡沫金屬板上端設(shè)置了液體流入管道，對(duì)泡沫金屬進(jìn)行垂直沖刷，流入管道末端與積液腔和積液腔末端的分液器連接；流出管道經(jīng)主流管道分型成六根支路管道與蓋板底端的開孔進(jìn)行連接。發(fā)明中的泡沫金屬的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及管道端口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小了在泡沫金屬中的流動(dòng)阻力損失，增大了脈動(dòng)流體與泡沫金屬板的接觸面積，充分利用脈動(dòng)流縱向沖擊熱邊界層和泡沫金屬?gòu)?qiáng)大擾流能力的優(yōu)點(diǎn)，使得換熱效率大大提高，同時(shí)換熱載板的溫度場(chǎng)的分布均勻性得到了保證。
[0012]有益效果:本發(fā)明的采用脈動(dòng)流及泡沫金屬板強(qiáng)化散熱裝置，采用大振幅、低頻率的脈動(dòng)流垂直沖刷泡沫金屬，并采用垂直沖刷泡沫金屬換熱載板，最大化利用場(chǎng)協(xié)同效應(yīng)強(qiáng)化換熱過程；采用上層為分塊、下層整體的泡沫金屬，能夠大大增加對(duì)流換熱面積，減小流動(dòng)阻力，使溫度分布更為均勻；大振幅、低頻率的脈動(dòng)流配合上雙層泡沫金屬結(jié)構(gòu)能夠增大工質(zhì)的橫向和縱向擾動(dòng)和摻混，熱邊界層不斷重組，同時(shí)在擾動(dòng)過程中由于壓力的變化會(huì)導(dǎo)致空化和渦旋的形成，這些機(jī)制能夠大大的提高換熱效率；所選用的隔膜栗和循環(huán)水冷卻器體積小，效率高，使系統(tǒng)壽命大大提高同時(shí)節(jié)省出相應(yīng)的空間。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的積液腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明中泡沫金屬板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1、高熱流密度器件，2、蓋板，3、積液腔，5、冷卻器，7、液體排出管，8、液體流入管，9、脈動(dòng)栗，10、分液器，11、熱沉室出口，12、泡沫金屬板，13、連接管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種采用脈動(dòng)流及泡沫金屬板強(qiáng)化散熱裝置，包括脈動(dòng)栗9、熱沉室、喇叭形腔體的積液腔3和冷卻器5，所述脈動(dòng)栗9通過液體流入管8將冷卻液送入積液腔3連接，積液腔3通過圓柱筒狀的分液器10將冷卻液噴入到熱沉室，熱沉室通過液體排出管7將換熱后的液體送入冷卻器