[发明专利]一种瞬时脉冲超大功率电子收集级复合散热方法

权利要求书

1.一种瞬时脉冲超大功率电子收集级复合散热方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将金属主体(1)轴向竖直放置；

步骤二、在金属主体(1)的侧壁内加工双螺旋微通道；

步骤三、在金属主体(1)的内壁贴附石墨层(4)；

步骤四、调整金属主体(1)位置，实现外部电子束射在石墨层(4)内壁的电子束沉积加热区域(41)；

步骤五、双螺旋微通道中流动散热工质；

步骤六、外部电子束沿金属主体(1)轴向方向射向石墨层(4)；热量通过石墨层(4)的吸收以及通过石墨层(4)向金属主体(1)传递，最终通过双螺旋微通道流动的散热工质将热量带走，实现散热；

所述步骤一中，所述金属主体(1)为圆环状结构；金属主体(1)为不锈钢材料或钛材料；金属主体(1)外壁直径为60～150mm，轴向长度为10-50mm；壁厚为3-5mm；

所述步骤二中，所述双螺旋微通道包括第一螺旋微通道(2)和第二螺旋微通道(3)；第一螺旋微通道(2)与第二螺旋微通道(3)均为螺旋环状通道；且第一螺旋微通道(2)与第二螺旋微通道(3)交错设置；第一螺旋微通道(2)的入口(21)在金属主体(1)轴向底端；出口(22)在金属主体(1)轴向顶端；第二螺旋微通道(3)的入口(31)在金属主体(1)轴向顶端；出口(32)在金属主体(1)轴向底端；第一螺旋微通道(2)与第二螺旋微通道(3)的螺旋方向相反；

所述第一螺旋微通道(2)和第二螺旋微通道(3)的管道截面为矩形结构；管道截面尺寸为3mm*1mm；

所述步骤五中，散热工质为离子水，导热系数为0.6W/(K·m)，比热容为4183J/(kg·K)；

石墨层(4)为环形层状结构；石墨层(4)轴向长度为10-50mm；壁厚为1-2mm；熔点为3000℃；

所述步骤四中，所述电子束沉积加热区域(41)设置在石墨层(4)内壁的中部位置；电子束沉积加热区域(41)为环形区域；轴向长度为5-25mm；电子束沉积加热区域(41)的侧面积为石墨层(4)内壁面积的一半。

2.根据权利要求1所述的一种瞬时脉冲超大功率电子收集级复合散热方法，其特征在于：所述金属主体(1)与石墨层(4)采用分子扩散焊焊接；实现金属主体(1)与石墨层(4)之间的接触热阻降低；接触传热系数为5000～10000W/(K·m²)。

3.根据权利要求2所述的一种瞬时脉冲超大功率电子收集级复合散热方法，其特征在于：所述步骤六中，外部电子束采用瞬时脉冲发射方式，单次脉冲发射功率为1～9GW；单次发射时间为100-500ns；发射频率为10～50Hz。

4.根据权利要求3所述的一种瞬时脉冲超大功率电子收集级复合散热方法，其特征在于：整个散热机构实现了单次电子脉冲热流密度为10¹²-2×10¹²W/m²，平均热流密度为5×10⁶-10⁷W/m²的热量排散；石墨层(4)最高温不超过2000℃；低于石墨层(4)的熔点；金属主体(1)的最高温由2600℃降低至650℃。