[发明专利]一种泵流体回路用复合槽道热管结构的微通道冷板

说明书

技术领域

本发明涉及泵流体回路冷板设计技术，具体是指用复合槽道热管结构的微通道换热器作为泵流体回路中的冷板。泵流体回路可用于长距离冷、热量的传输，如用于大规模集成电路、大功率电子器件、高功率固体激光器、星上载荷等的冷却散热。

背景技术

流体回路根据驱动方式不同可主要分为毛细力驱动和机械泵驱动两种。两种回路中提供的驱动力不同，由此产生可负担热负荷的差异。毛细力驱动的流体回路工质流速慢、流量小，适用于小热负荷下的冷却散热。机械泵可为流体回路提供较大的扬程和驱动力，可用于大热负荷下的冷却散热。

常见的毛细力驱动流体回路如毛细抽吸两相流体回路(CPL)和环路热管(LHP)，CPL最早在20世纪60年代由美国的F.J.Stenger首先提出，1971年前苏联提出了类似LHP的热管，正式命名为LHP是在1989年由前苏联科学院Yu.F.Maidanik提出。CHL的蒸发器常采用多层粗丝网填充液体流道，细丝网包裹固体颗粒形成毛细结构形成弯月面提供毛细力。LHP中使用粒径和孔径更小的多孔烧结材料，常见的如镍粉、Si₃N₄陶瓷吸液芯，可提供更高的毛细力，但其相应的蒸发器内阻力损失也增大。

机械泵驱动的流体回路主要使用各种叶片式、容积式泵驱动工质循环。流体在蒸发器内受热相变，吸热气化后工质流向热沉后冷凝，在泵作用下重新回流入蒸发器，不断将热源热量带至热沉。常见的微通道换热器截面多为矩形、三角形或圆形等单一几何形状，其可提供的毛细能力有限。同时，在发生工质相变时，随着通道中气相分数不断增大，形成的气泡体积过大时会形成气塞堵塞液体流动使传热恶化并造成沿流动方向温度不均。

发明内容

本发明的目的是提出了一种能够同时提供一定毛细力并保持较大换热能力、可同时用于毛细力驱动和机械泵驱动的流体回路的微通道冷板。

为达到上述目的，本发明的设计思路为：

1.可参考槽道热管槽道结构设计低流动阻力、可提供一定毛细力的微通道结构。

2.根据已有微通道换热器结构，结合槽道热管气、液流道设计，设计出含蒸气腔的微通道换热器，分离气、液流道。

根据上述思路，本发明采用下述技术步骤。

一种泵流体回路用微通道冷板，包括：微通道底板11、结构支架12、扰流挡板13、蒸气腔14、密封垫片15、耐热盖板16、紧固螺栓17、入口管线18、出口管线19。当工作时，冷板的底部安装面吸收热源热量并将其均匀传至微通道底部，通道内的液态工质受热发生相变成为气态工质。随着气态工质不断形成并离开通道聚集在上部蒸气腔，当压力增大至一定程度时，气态工质沿出口管线流出，冷板内工质的量减小，新的液体工质在驱动力的作用下重新流入。

当热源加热热流较小时，微通道自身Ω形槽道对工质产生毛细力作用，毛细力为工质循环提供驱动力，此时冷板可作为毛细泵驱动的环路热管中的蒸发器。当热源加热热流较大时，需增大工质流量以增加冷板的散热能力，系统采用机械泵驱动工质流动，此时冷板可作为机械泵流体回路中的蒸发器。

具体结构设计如下：

一种泵流体回路用复合槽道热管结构的微通道冷板包括微通道底板11、结构支架12、扰流挡板13、蒸气腔14、密封垫片15、耐热盖板16、紧固螺栓17、入口管线18、出口管线19，其中：

所述的微通道冷板的微通道底板11、结构支架12和耐热盖板16使用紧固螺栓17联结在一起，微通道底板11和结构支架12以及结构支架12和耐热盖板16间有密封垫片15,进口管线18和出口管线19分别安装在结构支架12的两端。

所述的微通道底板11上有多个沿垂直入口管线方向排列的Ω形槽道，槽间距为1.6mm，槽道数目由冷板宽度决定；所述的Ω形槽道剖面包含矩形和圆形两部分，其中，圆形部分直径D＝0.8-1.2mm，矩形部分宽L＝0.2mm，高H＝0.5-2mm，Ω形槽道总深度不小于入口管线18外径。

所述的结构支架12在垂直Ω形槽道的边即短边端面上各开一大小不同的圆孔，其中小孔与入口管线18相连，大孔与出口管线19相连。

所述的扰流挡板13为带圆形开孔的半圆管，开孔关于挡板中线左右对称，从内至外孔洞直径关于对称轴渐扩，孔间距成等差数列依次增大；扰流挡板13焊接固定于靠近小孔一侧的结构支架12上，与其短边平行。

所述的耐热盖板16下表面为一U型凸台，凸台短边靠近入口管线18侧。

本发明的优点是：