[发明专利]具有自组织性的热动力学系统

说明书

本发明公开了一种用于电子设备的热管理系统，更具体地，该热动力学系统具有两相流体回路，该两相流体回路具有自组织性，其内部流体运动可以将热量从吸热区域传递到散热区域。该热动力学系统包括毗邻于一个或多个热源的多个热能吸收(TEA)节点，通过一个封闭两相流体的毛细管通道系统连通到多个热能耗散(TED)节点。当热能在单个TEA节点处被两相流体所吸收，诸如压力和/或体积等局部条件的变化会驱动对流，载着所吸收的热能离开各个TEA节点。当热能在各个TED节点处从两相流体中消散时，局部条件变化(例如压力和/或体积减小)会进一步引起额外吸收的热能TE朝向各个TED节点的对流。

技术领域

本发明涉及一种用于但不限于电子设备热管理的热动力学系统，更具体地，涉及一种具有自组织性的热动力学系统，该热动力学系统由封闭两相流体的回路构成，系统内部流体运动具有自组织性，通过流动将热量从吸热区域传递到散热区域，属于热管理技术领域。

背景技术

热管理技术的进步对于高性能微电子器件的发展至关重要。例如，超级计算机、航空电子和移动电子等应用都可以从提升热管理系统的有效性或效率中获益。在这些领域，同时追求电子封装的紧凑性和计算能力以及功能的增加，在许多情况下会导致单位体积内产生热能的增加。因此，有效地管理这些增长的热能(TE)是一个挑战。此外，过多的热量累积在计算机部件上会导致部件故障，其后果严重程度根据不同的应用环境可以是单纯的小麻烦，也可能导致危及生命的重大事故。

因此，在微电子设备追求更小和更强大计算能力的道路上热管理解决方案将持续扮演非常重要的角色。而一个可以增加热管理的有效性或效率，同时还适应微电子器材的尺度的新方法就显得尤为必要。

发明内容

本发明的一个目的是基于各个单一热能吸收(TEA)和/或热能耗散(TED)节点处的本地条件(例如，温度、压力、两相液体状态等)以自组织方式实现从多个TEA节点到多个TED节点的高效热传递。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种热动力学系统，包括：

第一组热能吸收(TEA)节点，第一组热能吸收TEA节点中的每个节点封有两相流体，第一组热能吸收节点位于毗邻第一热(TE)源的第一热能吸收区域内；

第二组热能吸收(TEA)节点，第二组热能吸收节点中的每个节点封有两相流体，第二组热能吸收节点位于毗邻第二热(TE)源的第二组热能吸收区域内；

第一组热能耗散(TED)节点，第一组热能耗散节点中的每个节点封有两相流体，第一组热能耗散节点位于第一热能耗散(TED)区域内；以及

一组毛细通道，用于连接第一热能吸收节点到第二热能吸收节点和第一热能耗散节点，形成闭合流体回路。

优选地，所述的热动力学系统，进一步包括嵌于至少第一个毛细通道内的毛细芯结构，通过两相流体中液体部分和两相流体中气体部分交界面上的毛细力，将液体部分从第一TED节点吸到一个TEA节点，在该节点处液体部分汽化成为气体部分，此后，通过至少第二个毛细通道，交界面上的毛细力驱动气体部分流向第二个TED节点。

优选地，所述的热动力学系统，进一步包括嵌于至少一个第一个毛细通道内第一部分的毛细芯结构，其中第一毛细通道进一步包括没有毛细芯结构的第二部分，其中具备毛细芯结构的第一部分和没有毛细芯结构的第二部分从一个TEA节点延续到一个TED节点。

优选地，所述的热动力学系统，其中毗邻于第一热(TE)源的第一个TEA节点通过一个流体通路非直接地连接到毗邻于第二热源(TE)的第二个TEA节点，该流体通路包括：

一组毛细通道中的第一个毛细通道，直接连接第一个TEA节点到第一个TED节点；和

一组毛细通道中的第二个毛细通道，直接连接第一个TED节点到第二个TEA节点。