[发明专利]一种主动控制微通道相变散热系统

说明书

本发明涉及一种主动控制微通道相变散热系统，其中，包括：双循环超亲水相变换热器；超疏水冷凝器；储液缸位于超疏水冷凝器下方，通过多点的工质出口与超疏水冷凝器联通；驱动泵通过液冷管路与双循环超亲水相变换热器和储液缸连接，双循环超亲水相变换热器的蒸气出口通过蒸气管路与超疏水冷凝器的冷凝腔连接，双循环超亲水相变换热器的液冷出口通过管路与超疏水冷凝器的液冷热交换器连接，控制器连接位于双循环超亲水相变换热器与储液缸(6)上的温度传感器，并控制驱动泵的流量。本发明可在较为严苛的环境中使用，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电子器件冷却技术领域，涉及一种主动控制气液双循环微通道相变散热系统。

背景技术

微通道换热器通常指水力直径在微米到亚毫米量级的通道，由于微通道的流通的水力直径较小，与常规的宏观尺度换热器相比，具有更大的比表面积，因而具有更高的热质传输速率，在相同的换热量条件下，微通道换热器具有更小的体积。作为典型的高效紧凑式换热器，微通道换热器在超临界流体传热、高热流电子器件冷却等领域具有广阔的应用前景。

微通道相变换热利用液态工质在微通道内蒸发吸热实现对热源的冷却，结合了微通道换热技术和相变高效换热模式，在高效紧凑换热领域更具应用潜力。然而，液态工质相变温度是工质本身的特性决定的。选用的工质相变温度高，当芯片热量不足以将工质加热到相变状态时，整个就处于一种不稳定的低效状态。选用的工质相变温度低，当环境温度升高到相变温度时，系统会失效。工业、军工等领域的电子设备的特点就是使用环境恶劣，不仅内部芯片功耗在不同时刻差异较大，外部环境也很恶劣，使用环境温度很多在-40℃～65℃，同时还有振动、冲击等力学应力。温度差异较大、芯片热功率随负载高低变化较大，这大大制约了微通道相变散热技术的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动控制微通道相变散热系统，用于解决芯片变功耗问题。

本发明一种主动控制微通道相变散热系统，其中，包括：双循环超亲水相变换热器(1)、驱动泵(2)、控制器(3)、温度传感器(4)、液冷管路(5)、储液缸(6)、超疏水冷凝器(7)以及蒸气管路(8)；双循环超亲水相变换热器(1)设置液冷微通道换热器(11)、相变微通道换热器(12)、蒸气通道(13)、记忆合金阀(14)、工质进口(15)以及工质出口(16)；超疏水冷凝器(7)设置有超疏水冷凝腔(71)、液冷换热器(72)、散热翅片(73)、工质进口(74)、蒸气进口(75)以及工质出口(76)；储液缸(6)位于超疏水冷凝器(7)下方，通过多点的工质出口(76)与超疏水冷凝器(7)联通；驱动泵(2)通过液冷管路(5)与双循环超亲水相变换热器(1)和储液缸(6)连接，双循环超亲水相变换热器(1)的蒸气出口通过蒸气管路(8)与超疏水冷凝器(7)的冷凝腔(71)连接，双循环超亲水相变换热器(1)的液冷出口通过管路与超疏水冷凝器(7)的液冷热交换器连接，控制器(3)连接位于双循环超亲水相变换热器(1)与储液缸(6)上的温度传感器，并控制驱动泵(2)的流量。

根据本发明的主动控制微通道相变散热系统的一实施例，其中，相变微通道换热器(12)的相变蒸发腔内的微通道表面经过超亲水处理，表面与工质的接触角θ＞5°。

根据本发明的主动控制微通道相变散热系统的一实施例，其中，液冷微通道换热器(11)与相变微通道换热器(12)的通道上设置有记忆合金阀(14)，记忆合金阀(14)控制工质进入超亲水微通道相变蒸发腔。

根据本发明的主动控制微通道相变散热系统的一实施例，其中，记忆合金阀(14)的开启温度与工质相变温度相同。

根据本发明的主动控制微通道相变散热系统的一实施例，其中，超疏水冷凝腔(71)与散热翅片(73)连接的面具有倾角θ。

根据本发明的主动控制微通道相变散热系统的一实施例，其中，超疏水冷凝腔(71)与散热翅片(73)连接的腔体内表面经过超疏水处理，与工质的接触角θ＞150°。