[实用新型]一种压电驱动的自吸液换热器传热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及强化传热领域，尤其涉及一种压电驱动的自吸液换热器传热系统。

背景技术

在传统液体冷却散热系统回路中，换热器不具备液体驱动的作用。热源回路和冷源回路中工质的定向循环流动，主要依靠在管路中串接机械泵来驱动。因为机械泵具有体积较大、工作噪音大等诸多不足，不利于散热系统的微小化，制约了散热系统的集成度。另一方面，随着电子制造技术的微型化、集成化的不断提高，单位容积内发热量急剧增大，以计算机CPU 为例，其运行过程中产生的热流密度已经达到60~100W/cm²，而在半导体激光器中热流密度甚至达到103W/cm² 数量级。且电子器件工作的可靠性对温度十分敏感，器件温度在70~80℃水平上每增加1℃，可靠性就会下降5％，较高的温度水平已日益成为制约电子器件性能的瓶颈。因此散热系统的微小化和高集成度，对电子技术的发展尤为重要，开发集成度高的传热系统和微小化的传热原件具有重要的应用价值。

压电效应是一种电能和机械能相互转换的效应，其原理是，对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应；反之施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。如果交流电压加在压电陶瓷上时，则会产生周期性机械震动。压电泵是一种利用压电陶瓷的逆压电效应实现流体输送的新型微泵，在微小型流体泵中的应用日趋广泛。在压电陶瓷两端电极加上交流电压，工作时通过压电陶瓷的周期性变形改变泵腔容积，同时结合单向阀的截止性，实现流体的连续定向泵出。由于压电泵在结构上将传统的电机泵的驱动源部分、传动部分及泵体部分三者简化为一个整体，克服了由于传动部件多，而产生的机械能消耗、工作介质的压力损失、部件磨损和疲劳破坏。因此同传统机械泵相比，压电泵具有耗能低、结构简单、易于小型化、重量轻、无电磁干扰、可根据控制器施加的电压或频率控制输出流量等诸多优点。因此，将压电泵的液体驱动原理集成于换热器中，有利于换热系统的小型化，提高集成度，同时压电振动在换热腔体中产生的紊流，能有效提高换热效率。

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器按传热原理分类有间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器等，本实用新型属于间壁式换热器的范畴。间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。间壁式换热器是目前应用最为广泛的换热器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：间壁式换热器传热系统中，由于热源回路和冷源回路中的工质定向循环流动，需要分别串接外置机械泵，而机械泵具有传动部件多、能量损耗大、工作噪音大、体积较大等特点，导致集成度不高、难以小型化；同时，串接外置机械泵实现流体驱动，不利于传热系统提高换热器传热效率。

为解决上述问题，本实用新型提出一种压电驱动的自吸液换热器传热系统。

一种压电驱动的自吸液换热器传热系统，包括自吸液换热器、交流电源、热源、冷却头、热源管路、单向阀、工质、冷源管路和散热元件；

所述自吸液换热器包括压电振动隔板、热源换热腔体、强化传热结构、换热隔板和冷源换热腔体；所述热源换热腔体和冷源换热腔体由换热隔板和压电振动隔板分隔开，压电振动隔板的边缘区域安装在换热隔板上，换热隔板对压电振动隔板进行支撑固定；所述强化传热结构均匀分布在换热隔板的两面；所述工质填充满热源管路、热源换热腔体、冷源换热腔体和冷源管路；

所述冷却头与热源接触并导热，冷却头的两端通过热源管路分别连通热源换热腔体的进口和出口；所述散热元件的两端通过冷源管路分别连通冷源换热腔体的进口和出口；所述单向阀安装在热源换热腔体和冷源换热腔体的进口和出口，在热源换热腔体的进口安装方向为正向流入，在热源换热腔体的出口安装方向为正向流出，在冷源换热腔体的进口安装方向为正向流入，在冷源换热腔体的出口安装方向为正向流出；

所述压电振动隔板包括弹性密封薄膜、金属薄片和压电陶瓷片；所述压电陶瓷片的两面分别固定有金属薄片，金属薄片的外侧固定有弹性密封薄膜；所述交流电源的正负极通过导线分别与压电陶瓷片两侧的金属薄片连接。

进一步地，所述压电振动隔板的中间区域在接通交流电源后可发生振动，压电振动隔板的中间区域与工质接触。