[发明专利]一种高热流密度器件用热沉

说明书

技术领域

本发明涉及热能工程技术领域，特别涉及一种适用于高热流密度器件用热沉。

背景技术

对于高热流密度器件的冷却，传统散热方式主要以风冷散热为主，其它还包括液冷、热管散热、半导体制冷以及微型制冷系统冷却等冷却方式，其中风冷和液冷是最为常见和廉价的高热流密度器件冷却方式。

风冷是通过风扇强制驱动空气流经被冷却器件表面，以对流换热的方式带走被冷却对象表面所产生的热量，但风冷散热本身具有一定的局限性，例如在热流密度超过一定值时，普通风冷散热将达到极限，无法工作在更高热流密度条件下工作。与风冷散热器相比较，传统液冷散热器主要通过循环泵驱动流体带走发热元件表面的热量，液冷散热器具有噪音小、热阻低以及对周围环境温度影响小等优点。传统液冷散热主要是通过在蒸发器底板上加工出数量众多、形状各异的导热肋柱，不仅增加了液体的流阻和散热器本身的体积，增加了循环泵的功耗，且传热效果不佳，发热元器件表面容易出现热点，限制了液冷散热器的进一步的推广与应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种具有自动调节散热能力，可有效避免发热表面热点产生的热沉。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种高热流密度器件用热沉，包括由上盖和底盖组成的中空密封的工作腔，所述上盖上设置有喷射组件，所述底盖上设置有出口，所述底盖的底板上设置有多个肋柱，所述底盖的底板内为中空的蒸发腔，所述喷射组件包括喷管、喉管、调节杆和挡板，所述喷管沿流动方向包括缩径段和扩径段，所述缩径段与扩径段相交处设置有所述喉管，所述挡板位于所述扩径段下方，所述调节杆为中空结构，所述调节杆的下端与所述蒸发腔连通，所述调节杆上端位于所述喉管下方，所述调节杆上端密封安装有弹性膜片，所述弹性膜片与通过上下移动改变所述喉管喷射面积的调节端子连接，所述挡板与所述扩径段之间形成雾化空间，所述调节杆和蒸发腔内充注有相变工质。

所述底盖的围板部分为中空的蒸汽上升腔，所述蒸汽上升腔的上端连接有多根换热管束，多根所述换热管束的下端与液体回流腔连通，所述液体回流腔的下端位于所述蒸发腔内液体液面的下方。

所述肋柱下端固定安装于所述蒸发腔的底部，所述肋柱上端穿过所述蒸发腔位于所述工作腔内。

所述工作腔为圆柱形，所述肋柱沿所述工作腔的周向均匀分布，沿径向交错分布。

多根所述换热管束按一定坡度坡向所述底盖的中心，多根所述换热管束整体呈放射状沿周向均匀布置。

所述液体回流腔为一环状中空腔体，所述中空腔体中心部位形成喷射液回收器，所述喷射液回收器通过穿过所述液体回流腔的泄流管与所述工作腔连通。

所述调节杆设置于所述底板的中心位置。

所述上盖与底盖由铜加工而成。

本发明具有下述有益效果：

1、本发明的热沉通过可变喷嘴喉管截面积的设计，可以有效帮助热沉应对高热流密度器件功率上升或非正常工作时出现的热流急剧上升情况，通过强化换热表面射流冲击换热的方式，匹配热负荷与热沉的散热能力和效率，提升了高热流密度器件的运行稳定性和安全性。

2、本发明的热沉通过调节杆及弹性膜片和调节端子的设计，能够根据热负荷的变化自动调节热沉散热能力，能够避免发热表面产生热点，稳定性好。

3、本发明的热沉采用射流冲击与相变传热相结合的换热方式，使得热沉的单位体积散热量大幅增加，可有效应对具有大功率、高负荷特征的高热流密度器件散热。

4、本发明的热沉通过底板设置的相变空间不仅使得底板传热速率大幅提升，同时相变空间能够起到热管均温的效果，可以有效避免器件表面热点的产生。

附图说明

图1所示为本发明高热流密度器件用热沉的外观示意图；

图2所示为本发明高热流密度器件用热沉的俯视图；

图3所示为图2的A-A剖视图；

图4所示为图3的B-B剖视图；

图5所示为本发明高热流密度器件用热沉的喷射组件的剖视图；

图6所示为本发明高热流密度器件用热沉的三维图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。