[发明专利]一种自激励式相变热控散热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自激励式相变热控散热系统。

背景技术

对于每平方厘米数十瓦甚至百瓦级以上高热流密度下的热管理，传统的风冷技术需搭配大面积的散热翅片，散热模块庞大笨重；液冷技术虽然一定程度上可以满足要求，但必须用到抽运泵等有源技术，且对管路搭建设置等有着特定的要求。因此，必须寻求适宜尺寸的高效传热技术。

相变热控技术是一类高效的传热技术，利用的是相变原理，通过热端吸热驱使热端侧工质蒸发，产生液汽相变吸取热端热量，进而通过蒸汽压差驱使其运动，到达散热冷凝端后，发生汽液相变进而释放热量。这类技术的关键在于蒸发热端的换热能力、冷凝端的换热能力及填充工质于冷热端之间的有效循环。但目前蒸发热端的换热能力、冷凝端的换热能力及冷凝液回流方式还有待改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种自激励式相变热控散热系统，. 通过引入微细尺度下具备高强度相变取热的毛细微直槽，实现微尺度(一般指小于1mm以下)下的相变传热，微尺度结构通过形成耦合有核态沸腾和蒸发的相变热控体系，同时提升临界热流密度和换热系数，进而强化了热端的换热能力，同时在冷凝端构建滴状冷凝，能及时有效脱落并更新液滴，从而强化并提升冷凝换热效果。

本发明是这样实现的：一种自激励式相变热控散热系统，包括取热蒸发模块和冷凝散热模块，所述取热蒸发模块与冷凝散热模块之间形成用于灌充填充工质的封闭空腔，其特征在于：所述取热蒸发模块位于封闭空腔的一端部，并由取热底板和蒸发端面微结构组成，该蒸发端面微结构设在取热底板的内端面，且包括毛细微直槽和蓄液供液槽环；所述冷凝散热模块包括冷凝侧部与冷凝顶板，所述冷凝侧部位于封闭空腔的侧边，所述冷凝顶板位于封闭空腔的另一端部，且所述冷凝侧部与冷凝顶板的内端面为膜液区和滴液区间隔交替排列组合而成的表面。

其中，所述毛细微直槽数量为多个，并平行均匀分布；所述蓄液供液槽环为环形结构，设在毛细微直槽的周围。

其中，所述毛细微直槽的表面为糙化表面。所述毛细微直槽从两端槽口到槽中段为渐宽模式。 所述毛细微直槽的槽口宽度为槽中间宽度的50%-90%。毛细微直槽剖截面为四边形或三边形。

其中，所述蓄液供液槽环的环径不小于1mm。

其中，所述膜液区和滴液区间隔交替排列。所述膜液区的宽度不大于2mm，面积占比5-50%。所述冷凝顶板内端面沿径向倾斜，水平倾斜角为5~20°。所述冷凝侧部与冷凝顶板外侧带有一体化的发射状散热翅片。

其中，所述组合表面为下述任一种：

第1种：组合表面中滴液区为疏水区，膜液区为亲水区；

第2种：组合表面中滴液区为亲水区，膜液区为超亲水区；

第3种：组合表面中滴液区为超疏水区，膜液区为亲水区；

第4种：组合表面中滴液区为超疏水区，膜液区为超亲水区。

其中，所述填充工质为单一组分的液体物质，或为两种及两种以上的多组分的液体物质。所述液体物质在0~0.1MPa气压环境下，其沸点在30-95℃。

本发明具有如下优点：

1、取热蒸发模块引入毛细微直槽，实现微尺度下的相变传热，微尺度结构通过形成耦合有核态沸腾和蒸发的相变热控体系，同时提升临界热流密度和换热系数，进而强化了热端的换热能力。糙化毛细微直槽，进一步提升沸腾换热系数，降低热端的过热度。引入蓄液供液槽环，实现冷凝回流液滴的蓄积，并对毛细微直槽形成持续供液能力，避免液膜干涸；

2、冷凝散热模块通过调整设计冷凝表面汽液的冷凝模式，构建冷凝表面的滴状冷凝，可以强化冷凝换热系数，提升冷凝效率、改善冷凝效果。同时具备膜液区和滴液区的混杂表面或组合表面可以实现对冷凝液滴的液核量化生成与液滴的及时有效脱落更新，从而强化并提升冷凝换热效果。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明自激励式相变热控散热系统的轴向剖面结构示意图。

图2为本发明中取热蒸发模块的蒸发端微结构的结构示意图。

图2a和图2b分别为本发明中毛细微直槽的一种断面结构示意图。

图3为本发明中冷凝散热模块的冷凝顶板内端面的结构示意图。

图4为本发明中冷凝散热模块的冷凝侧部内端面展开状态结构示意图。

图5为本发明中冷凝散热模块一实施例的外部结构示意图。

具体实施方式