[发明专利]基于筒状双层分流结构微通道的换热系统

说明书

本发明公开了一种基于筒状双层分流结构微通道的换热系统，包括稳压高压罐、冷源装置、循环泵以及筒状双层分流结构微通道热沉；筒状双层分流结构微通道热沉包括内层分流结构微通道、外层分流结构微通道和内外层连接微通道，内层分流结构微通道配置有微通道流体入口，外层分流结构微通道配置有微通道流体出口，内层分流结构微通道通过内外层连接微通道与外层分流结构微通道相连通。本发明采用双层分流微流道结构，实现了大面积热源的小面积化细分，解决了流体的均匀分配和收集问题。同时采用微汽泡喷射过冷沸腾技术及冷源装置，在实现高效冷却散热的同时还保证了散热器件温度的均匀性，保证了柱体内高功率微小元器件工作的安全性、稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于电子器件散热技术领域，具体涉及一种适用于筒状小空间内高热流密度条件的散热装置。

背景技术

随着高性能超级计算机运行速度和容量的快速提升以及导弹、军用雷达、激光武器等装备对大功率器件性能的要求不断提高，现代电子设备器件的集成度在持续快速增加，其局部热流密度已高达近千W/cm²,传统散热技术已无法满足散热需求。电子器件中热量的堆积将导致器件和系统温度迅速升高，严重影响电子器件的工作状态和系统的稳定性。并且，该类器件对温度均匀性也提出了新的要求，器件温度的不均匀将影响器件工作稳定性和可靠性，甚至有可能由于热应力作用而导致器件失效。

在某些极端应用条件，大量的高功率微小元器件(局部热流密度达近千W/cm²)呈环形镶嵌于柱体的内表面，只有柱体外部的狭小封闭夹层空间(即筒体)可供热控使用，并且由于使用空间限制，流体工质只能从筒体的一端进出，如图1所示。现有的研究表明，只有小面积热源的微汽泡喷射过冷沸腾的换热能力才能达到近千W/cm²。针对此大面积高热流密度散热问题，需要在微流道设计时实现大面积热源的小面积化细分，并考虑流体的均匀分配和收集问题。只有解决了此二问题，才能使得通道内发生的流动沸腾处于微汽泡喷射过冷沸腾区而不进入饱和沸腾区、膜态沸腾区，进而实现大面积高热流密度的高效冷却散热。另外，对于该柱体环形热源的冷却散热还需配置有冷源装置将产生的热量排向大气环境。

发明内容

要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是柱体内呈环状分布的大面积高热流密度热源的高效冷却散热。针对此问题，需要考虑能实现大面积热源的小面积化细分的微流道设计，并解决流体的均匀分配和收集问题，同时还需配置有冷源装置将产生的热量排向大气环境。为此，本发明提供了一种基于筒状双层分流结构微通道的换热系统，该型换热系统能实现大面积高热流密度热源的高效冷却散热并保证其温度均匀性，进而保证柱体内高功率微小元器件工作的安全性、稳定性和可靠性。

技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于筒状双层分流结构微通道的换热系统，其特征在于，包括稳压高压罐、冷源装置、循环泵以及筒状双层分流结构微通道热沉；所述的筒状双层分流结构微通道热沉出口与稳压高压罐入口连接，所述的稳压高压罐之后依次连接冷源装置和循环泵，所述循环泵出口与筒状双层分流结构微通道热沉入口相连，整个换热系统形成一个循环回路；所述的筒状双层分流结构微通道热沉包括内层分流结构微通道、外层分流结构微通道和内外层连接微通道，所述内层分流结构微通道配置有微通道流体入口，所述外层分流结构微通道配置有微通道流体出口，所述内层分流结构微通道通过内外层连接微通道与外层分流结构微通道相连通，所述的微通道流体出口和所述的微通道流体入口位于筒状双层分流结构微通道热沉的同一端。