[发明专利]一种基于弹性湍流的双流体回路错排波型微通道散热器

说明书

本发明公开了一种基于弹性湍流的双流体回路错排波型微通道散热器，包括外围基体，外围基体的内部空间分为三层，从上至下依次为第三层空间、第二层空间和第一层空间，所述第三层空间为液体冷却通道，第二层空间和第一层空间设置有一体化的内部基体，内部基体上布置有若干平行设置的波形微通道，且相邻波形微通道的波峰与波谷错排设置，所述波形微通道的波峰位于第二层空间，且波形微通道通过波峰与液体冷却通道连通，所述波形微通道的波谷位于第一层空间，相邻波形微通道的波峰之间以及波谷之间形成微肋，所述内部基体与液体冷却通道之间设置有纳米多孔薄膜。本发明具有占地面积小、低功耗、散热能力大的优点，可用于满足超过热流密度的散热需求。

技术领域

本发明涉及微小空间内的冷却散热领域，适用于超高热流密度散热技术，特别涉及一种基于弹性湍流的双流体回路错排波型微通道散热器。

背景技术

随着科学技术的发展，在能源、化工和电子等领域有越来越多的设备和零部件需要高效热管理。例如电子器件性能在日新月异提升的同时，发热量也越来越大，保证电子器件安全稳定工作的高效热管理仍然面临着严峻的技术挑战。近十年来，空调机组、激光器、电动汽车电池组件、大功率LED、5G设备等产品随着功率密度的逐步上升，开始受到高温带来的不利影响，亟需高效换热冷却来提高产品性能。因此，对高热流密度热源开展强化换热研究愈发重要。

微通道冷却技术由于其较强的换热能力、紧凑性、换热均匀性等优势而成为研究热点。一个微通道蒸发器的典型结构为：在一块基板上机加工或刻蚀出一条或多条并行的微槽道，再在基板顶部加上盖板形成密封，热源在基板底部加热，工质在微槽道内流动并吸收热量。由于其直接利用工质汽化吸热，且结构尺寸小，因此具有对换热系数高、热阻小、结构紧凑、工质充装量小等优点，特别适合用于高热流密度的电子器件的散热。因此，微通道蒸发器将会是下一代电子冷却系统的一种合理选择。

目前，微通道单相流冷却技术己经在市场上得到应用，但微通道单相流会引起器件表面温度梯度，造成局部温度偏高，产生较大的热应力。而基于相变传热机理的微通道流动沸腾冷却技术，可减小温度分布的不均匀性并可进一步降低换热热阻。另外微通道流动沸腾冷却系统的平均质量流量小于微通道单相流循环系统，这可大大降低驱动系统的功率要求。然而，由于微通道两相流动的复杂性，导致微通道中的流动沸腾仍然存在许多未解决的问题，例如较大的流动沸腾不稳定性、压降过高、临界热流密度难以进一步提高等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于弹性湍流的双流体回路错排波型微通道散热器，以克服现有技术存在的缺陷，本发明从高效热管理技术的实际应用角度出发，提出抑制微通道流动沸腾不稳定性、降低压降、提高换热系数和临界热流密度的方法，开发了适用于不同重力水平下的高效相变微通道散热技术。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于弹性湍流的双流体回路错排波型微通道散热器，包括外围基体，所述外围基体的内部空间分为三层，从上至下依次为第三层空间、第二层空间和第一层空间，所述第三层空间为液体冷却通道，第二层空间和第一层空间设置有一体化的内部基体，内部基体上布置有若干平行设置的波形微通道，且相邻波形微通道的波峰与波谷错排设置，所述波形微通道的波峰位于第二层空间，且波形微通道通过波峰与液体冷却通道连通，所述波形微通道的波谷位于第一层空间，相邻波形微通道的波峰之间以及波谷之间形成微肋，所述内部基体与液体冷却通道之间设置有纳米多孔薄膜。

进一步地，所述微肋的表面设置有多孔结构。

进一步地，所述波形微通道中换热工质采用黏弹性表面活性剂。

进一步地，所述外围基体的尺寸为l₁×w₁×h₁，长度l₁为25mm，宽度w₁为10～15mm，高度h₁为6～10mm，所述外围基体的壁厚δ₁为0.5mm。