[发明专利]一种叶脉仿生微通道耦合射流换热系统

说明书

本发明公开了一种叶脉仿生微通道耦合射流换热系统，包括依次叠压连接的盖板、射流板和微通道板。本发明的叶脉仿生微通道耦合射流换热系统通过仿生植物叶脉网络结构，有效提高了换热系统内流体的分配均匀程度，使得冷媒能够快速、均匀地进入和排出换热系统，从而大大提升了换热系统整体的冷却和均温效果。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种叶脉仿生微通道耦合射流换热系统。

背景技术

随着集成电路、IGBT、激光、大功率LED、相控阵雷达等微电子行业的迅猛发展，电子器件尺寸越来越小，同时，其发热功率却越来越大。如果产生的热量不能及时地散发到外界环境中去，积聚的热量会使电子器件的温度迅速升高。这不仅会影响电子器件的稳定运行，严重的还会烧毁电子器件甚至引发火灾等安全事故。因此，高热流密度电子器件的散热问题严重限制了微电子行业的发展。

目前，用于高热流密度电子器件冷却的技术主要是微通道热沉冷却。尽管该技术具有极高的换热系数，但是，却面临着由于局部冷却不均匀而造成的均温效果较差的问题。这主要由两方面原因造成，其一，传统的微通道热沉为单层构造，冷媒在热沉内沿着细长的流道流动时吸收外界热量，使得自身温度不断升高，这使得冷媒与外界热源之间的温差不断缩小，导致局部换热效果不断变差。另一方面，由于热沉内部冷媒分流不均，使得到达热沉不同部位的冷媒流量不同，导致换热不均匀。

用于高热流密度电子器件冷却的另一种技术是射流冲击冷却。尽管该技术在射流冲击驻点区域具有极高的换热系数，但是，在射流冲击驻点区域之外，换热系数随着与驻点距离的增加而急速下降。此外，对于多股阵列射流冲击冷却，由于各射流之间相互影响，交界处的换热效果急剧变差；另一方面，冷媒在各喷嘴之间如何分配也会对整体均温效果产生较大影响。因此，射流冲击冷却技术也同样面临着冷却不均匀的问题。

综上所述，高热流密度电子器件冷却，亟需一种新型冷却技术，来提高热沉的整体均温效果。

发明内容

本发明旨在提供一种叶脉仿生微通道耦合射流换热系统，以解决上述技术问题，从而能够有效提升换热系统整体的冷却和均温效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种叶脉仿生微通道耦合射流换热系统，包括依次叠压连接的盖板、射流板和微通道板；

所述射流板靠近所述盖板的一面的中间位置设有一条一级流道，且该一级流道的一端与设于所述射流板一侧的冷媒入口相连通；所述一级流道的两侧分别设有多条二级流道，且位于所述一级流道同一侧的二级流道之间通过肋板相互间隔；所述射流板上的每一所述二级流道的底部设有贯穿所述射流板的冷媒喷嘴；

所述微通道板靠近所述射流板的一面设有与所述射流板完全相对应一级流道和二级流道，且所述微通道板上的一级流道的一端与设于所述微通道板一侧的冷媒出口相连通。

作为优选方案，所述盖板与所述射流板之间、所述射流板与所述微通道板之间为采用密封圈或密封胶进行密封。

作为优选方案，所述射流板上的一级流道和二级流道呈植物叶脉网络形状。

作为优选方案，所述射流板上位于所述一级流道同一侧的多条二级流道相互平行。

作为优选方案，所述射流板上的一级流道与所述二级流道之间所成夹角的范围为30°～90°。

作为优选方案，所述冷媒入口位于所述射流板的一侧与所述冷媒出口位于所述微通道板的一侧为同一侧。

作为优选方案，所述射流板上的一级流道的横截面积，从靠近所述冷媒入口一端至远离所述冷媒入口一端逐渐缩小。

作为优选方案，每一所述冷媒喷嘴的中心均位于其所在二级流道的中轴线上。

作为优选方案，所述冷媒喷嘴为射缝或射孔。