一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面的制作方法

本发明涉及喷雾冷却技术，具体涉及一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面。

背景技术：

在电子产品使用过程中会产生大量热量，这部分热量若不能及时散出，会导致电子器件温度急剧升高，极大降低电子产品的稳定性和寿命，甚至损坏。随着半导体电子产品的小型化、集成化，电器器件局部热流密度越来越高，电子产品热安全问题日益突出。因此解决高功率、高热流密度电子设备的散热问题尤为重要。

很多研究证明喷雾冷却具有较高的换热系数、较低的流量、冷却均匀等优点，是解决此类电子设备散热问题的一种有效途径，但是现有的喷雾冷却技术存在以下缺点：(1)目前喷雾冷却表面主要采用光滑平板表面或者具有微结构的平板表面，光滑平板表面加工较为简单，然而换热面积有限，微结构表面能够有效增加换热面积，提高喷雾冷却性能，但是加工较为复杂；(2)平板和微结构喷雾表面排液效果较差，易导致部分液滴不能完全蒸发而留在热源表面产生水膜，降低换热效果；(3)平板结构面积越大越容易产生水膜导致散热不充分，可应用的热源面积有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，有效增加了喷雾冷却换热面积。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。

作为一种优选实施方式，每个散热单元上方设置一个喷嘴，所述喷嘴喷液面积覆盖整个散热单元。

作为一种优选实施方式，所述散热单元为光滑凹面，排液口设置在每个散热单元的最低点处。

作为一种优选实施方式，所述散热单元是球面的一部分，关于横轴纵轴均对称。

作为一种更优选实施方式，所述喷嘴位于散热单元的球心处。

作为一种更优选实施方式，所述散热单元的结构均相同。

所述散热单元的纵向投影是正方形。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明采用三维曲面结构的散热单元，相比光滑平板表面增加了换热面积，提升了换热效果，同时相比微结构平板其表面加工更为简单，节约了成本；2)本发明散热面上设置排液孔，能够抑制喷雾冷却表面形成积水，有助于降低液膜厚度，提高喷雾冷却表面换热系数；3)本发明通过阵列组合和多排液口的布置生成较大的喷雾冷却表面，且换热效果不受影响，可应用的热源面积不受限制，适用于较大热源情况。

附图说明

图1是本发明阵列式2×3的喷雾散热面的俯视图。

图2是本发明阵列式2×3的喷雾散热面的立体图。

图3是本发明喷雾散射面的喷嘴设置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

本发明基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。本发明将散热表面做成立体曲面结构，然后通过阵列式组合形成所需大小的散热面。在散热过程中，液滴经喷嘴喷射到散热表面快速气化吸热，未气化的液体顺着工作表面流向排液口，经排液管道排走。

在一些实施例中，每个散热单元上方设置一个喷嘴，喷嘴与散热单元一一对应，每个喷嘴喷液面积覆盖整个散热单元。

三维曲面可以由多个曲面和平面拼接而成，为了更好的排出液体，在一些实施例中，将三维曲面设计成光滑的凹面，排液口与散热单元数量一致，设置在每个散热单元的最低点处。

为了提高喷液的效率，一些实施例中，将三维曲面设计成球面，将喷嘴设置在球面的球心处，保证喷液都曲面每个点的距离均相等。理论上，散热单元的球面半径可以不同，只要保证连接边以及喷嘴设置在球心处即可。但是在实际操作中，将每个散热单元的球面设计成相同的结构，便于量化生产，也便于喷嘴的安装和喷液的设计，不用每个球面规划一个安装高度和喷液的量。

作为一种更具体的实施例，三维球面的底面可以为正方形或者其他的形状，只要便于片接即可。图1-3给出了底面是正方形的情况，在建模过程中通过横截面是正方形的管道穿过球心截取球面得到。如果用其他形状的柱体截取，会得到其他球面结构，但必须保证截取柱形穿过球心。

此外，在实现过程中，每个散热单元的面积、弧度及喷嘴的高度可以按照所需要的面积合理安排，排液口及排液管道直径可以根据实际情况调整。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于三维曲面的阵列式喷雾散热面，包括若干散热单元，所述散热单元是三维曲面，按照阵列排布拼接成完整的散热面；所述散热面上方设置喷嘴，下方设置排液管道，散热面凹陷处设置排液口，其中排液口与排液管道连接，散热面上未气化的液体通过排液口和排液管道排出。本发明采用三维曲面结构的散热单元，相比光滑平板表面增加了换热面积，提升了换热效果，同时相比微结构平板其表面加工更为简单，节约了成本；在散热面上设置排液孔，能够抑制喷雾冷却表面形成积水，有助于降低液膜厚度，提高喷雾冷却表面换热系数；并且可以根据需要设计成不同大小的散热面，适用于各种不同的工作环境。

技术研发人员：胡定华;阮家双;李强
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2018.11.27
技术公布日：2019.03.26