[实用新型]带微槽道的脉动热管散热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子元器件的无源驱动散热冷却技术，尤其是一种脉动动散热技术，具体地说是一种带微槽道的脉动热管散热器。

背景技术

目前，随着各种电子元器件集成度的不断提高，其工作热负荷和单位面积发热量也显著增加，严重影响了器件的工作性能及正常使用，导致散热问题越来越突出，并成为制约其发展的瓶颈。而脉动热管结构简单，无内部毛细芯，具有小型化、成本低的优点，非常适合于高热流密度下的散热冷却领域，但其工作性能也会受工作环境（如重力场倒置、微重力场）的一定影响。而传统的吸液芯热管，可借助毛细作用实现工质自冷凝段向蒸发段的自发回流，从而有效克服了微重力场及重力场变化等环境因素的不利影响。

申请号201310626276.6、名称为“一种具有粗化结构的脉动热管”公开了一种蒸发段内壁面为颗粒状的脉动热管，用以实现对电子元器件进行散热。传统的脉动热管由内壁光滑的毛细管弯制而成，热流密度需达到一定程度后才能启动，而采用这种颗粒状结构后能有效降低脉动热管启动所需的最低温度，进而缩短了启动时间。但是在整个散热冷却过程中，蒸发段内部采用颗粒结构后对脉动热管的整体传热性能并没有明显改善，并且无法克服重力场变化等因素的不利影响。上述专利所述的脉动热管，仅在蒸发段部位使用了吸液芯颗粒结构，未将其应用于整个脉动热管内部。而Xu等在《ASME Journal of Heat Transfer》（2009年卷131编号121012）上发表的“Effect of Internal Wick Structure on Liquid-Vapor Oscillatory Flow and Heat Transfer in an Oscillating Heat Pipe”一文则模拟研究了内壁面整体具有颗粒吸液芯结构后脉动热管的工质运动和传热性能，发现与光管相比此类脉动热管在潜热和显热传递方面均得到提高，从而有效增强了热管的传热性能。虽然以上理论研究表明添加颗粒吸液芯结构在增强脉动热管传热能力方面行之有效，但鉴于该热管内径较小（通常1~5 mm），实际加工存在较大困难，并将提高其应用成本。因此，寻找或采用其它更加简易实用的吸液芯结构，在推广脉动热管技术方面具有很高的潜在应用价值。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的脉动式热管启动状态差，尤其是在水平或反重力放置时无法正常工作的问题，设计一种兼具吸液芯热管和普通脉动热管的特点，能明显改善脉动热管的启动状况，提高其传热性能的带微槽道的脉动热管散热器，以便能够改进传统脉动热管水平和反重力模式放置时难以启动和工作性能严重下降的缺陷，增强其实际应用能力。

本实用新型的技术方案是：

一种带微槽道的脉动热管散热器，它包括由毛细管弯曲一体成型的蒸发段、绝热段和冷凝段，冷凝段通过三通连接有抽真空/注液口，其特征是所述的毛细管的内壁面具有微槽道结构，微槽道结构的尺寸大小为数十至数百微米量级。

所述的微槽道结构布满毛细管的整个内壁面，通过表面机械处理、腐蚀或烧结的方式形成。

所述的毛细管内的微槽道结构的横截面形状为方形、矩形、三角形、椭圆形或梯形。

所述的三角形微槽道结构的齿高e=0.14 mm，齿顶角β=40°，齿根宽T_b=0.102 mm。

所述的微槽道结构的长度方向与毛细管轴向平行或呈螺旋形布置在毛细管内壁上。 

所述的毛细管内充注纯水、醇水溶液或自润湿液体工质，体积充液率在30~70%。

所述的毛细管弯曲成蛇形或椭圆形、圆形结构。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在继承传统脉动热管结构简单、传热能力强、易于小型化等优点的同时，与现有脉动热管技术相比主要还具有以下优点或效果：

（1）在继承传统脉动热管基本功能的同时，可由内壁面微槽道结构的毛细作用实现工质由冷凝段向蒸发段的自发回流作用，实现类似普通热管吸液芯的功能。这对高热流负荷情况下避免蒸发段的烧干、提高传热极限极为有利，增强了脉动热管工作时的稳定性，提高了传热性能。同时，该微槽毛细作用还利于实现脉动热管水平或反重力加热模式下的运行，而传统脉动热管在弯头数量较小情况下则难以实现此效果。