[发明专利]一种智能泡沫金属强化沸腾换热冷却装置

说明书

本发明提供了一种智能泡沫金属强化沸腾换热冷却装置，该装置包括密封腔体(5)，在密封腔体(5)内部盛有制冷工质(2)，底层智能泡沫金属(3)固定在密封腔体(5)底部的内表面并浸没于制冷工质(2)内，在密封腔体(5)顶部内表面固定有顶层泡沫金属(7)，在密封腔体(5)侧面的上端设置有导管(6)，在密封腔体(5)顶部外表面设置有风机(1)，其中底层智能泡沫金属(3)具有全程记忆效应，泡沫金属的孔隙率和孔径大小随温度而改变。本发明所提供的冷却装置利用智能泡沫金属来强化沸腾换热，既增加汽化核心和换热面积，又减少流动阻力，有效提高气泡逃逸速度，使换热量显著增大，大大增强冷却能力。

技术领域

本发明涉及一种智能泡沫金属强化沸腾换热冷却装置，属于换热技术领域。

背景技术

随着微电子技术快速发展，电子芯片集成化程度高，运行速度更快，性能迅速提高，因此热流密度增大，功率也随之增大，随之而来的发热问题也越来越严重，散热问题已经成为微电子工业发展的制约因素之一；同时，针对功率突然增大、芯片突然升温的情况，目前的散热装置无法及时反应，迅速散热。优化电子设备散热装置、降低关键元器件温度，对延长设备使用寿命、提高设备运行稳定性有着重大意义。

沸腾换热主要通过液相变为气相时工质吸收汽化潜热来传递热量，沸腾换热能以较低的过热度获得较高的换热系数；泡沫金属由于其多孔结构，具有较大的换热面积、更多的汽化核心数目和良好的流通性能，可以加强换热；因此，在冷却装置中采用沸腾换热，并加入泡沫金属进行强化，可以有效提高换热能力。

目前，已存在相关专利，如申请号为CN201210100441.X，名称为“基于泡沫金属强化沸腾换热的芯片冷却装置”的专利，在沸腾面和冷凝面上都布置了泡沫金属，大大增强换热能力；再如申请号为CN201410452687.2，名称为“一种带有多孔泡沫金属的强化沸腾换热结构”的专利，多孔泡沫金属层的多孔泡沫孔隙当量直径由与导热基板贴合的一侧向另一侧逐渐增大，既增加汽化核心数目，又便于沸腾中气泡脱离和上升，大大增强沸腾换热。

以上专利虽然改善了冷却装置的散热效果，但仍存在不足：泡沫金属孔隙增大会降低换热面积和导热率，孔隙减小则会增大气泡流动阻力，难以找到两全方法，泡沫金属强化沸腾换热的潜力没有充分发挥，针对芯片突然升温的问题，目前尚没有一个良好解决方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种智能泡沫金属强化沸腾换热冷却装置，该换热结构能提高沸腾换热效果，并且充分发挥泡沫金属的换热性能，针对突然升温也具有较快的反应和处理能力，达到高效换热的目的。

技术方案：本发明提供了一种智能泡沫金属强化沸腾换热冷却装置，该装置包括密封腔体，在密封腔体内部盛有制冷工质，底层智能泡沫金属固定在密封腔体底部的内表面并浸没于制冷工质内，在密封腔体顶部内表面固定有顶层泡沫金属，在密封腔体侧壁的上端设置有导管，在密封腔体顶部外表面设置有风机。

其中：

所述的密封腔体为方形腔体，由金属焊接制成，其尺寸为长50～200mm、宽50～200mm、高50～80mm；密封腔体的顶部与密封腔体的侧壁转角处以曲面形式存在，密封腔体底面为平面。

所述的底层智能泡沫金属具有全程记忆效应，其孔隙率和孔径随温度升高而增大，底层智能泡沫金属通过焊接方式固定于密封腔体的底部，其材质为铜、镍或铝，且底层智能泡沫金属的长度不超过密封腔体底部长度的2/3、其宽度不超过密封腔体底部宽度的2/3、其高为3～5mm。

底层智能泡沫金属通过焊接方式固定于密封腔体的底部中，焊接过程中加入金属焊锡，使二者紧密贴合，减少接触热阻。