流线型微通道微型换热装置

本技术属于强化换热领域，涉及一种流线型微通道微型换热装置。

背景技术：

0、技术背景

1、换热技术广泛应用于电子芯片技术，随着电子设备技术的不断发展与壮大，各种微电子和微能源系统不断微型化，相同体积内电子元件数量越来越多，体积越来越小，密度越来越大，以此热流密度也越来越大，对换热要求也越来越高，这导致其冷却装置也不断向细微化发展，以保障微电子器件正常运行。传统换热器为换热材料与物件直接接触达到换热目的，难以实现高效换热以及微小元件的换热，在此基础上，针对微电子元件局部温度过高、分布不均以及微尺度器件及其冷却装置的兴起与发展，对在微小空间内强化传热技术提出了更高的需求。

2、针对微电子和微能源系统不断微型化，为了满足电子工业发展需要，科研工作者提出微通道概念，它具有结构紧凑、轻巧、换热效率高等特点，本实用新型对微通道肋壁进行了优化设计，达到增大扰动，消除沸腾不稳定性，强化传热的目的。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本实用新型旨在采用主道辅道双通道模式对微通道肋壁进行了优化设计，以达到增大扰动，消除沸腾不稳定性，强化传热的目的，实现更高效的换热。

2、本实用新型通过一下技术实现：

3、一种流线型微通道微型换热装置，本装置结构依次包括堆叠封闭的：顶板(1)，底板(4)，顶板上有与外接管道连接的进液口(3)以及出液口(2)，底板上部加工带辅道弯曲型微通道、进口储液池(5)出口储液池(10)。进口储液池、出口储液池分别位于带辅道弯曲型微通道两侧，所述弯曲型微通道设主道(6)与辅道(7)，在弯曲肋壁处设置射流孔(9)，用于换热介质从辅道流入主道，在射流空出口处设置肋柱(8)；所述肋柱(8)采用双层肋柱，外层由带孔的隔板阵列成六边形，内层为圆柱肋柱，每个射流孔前阵列三个所述肋柱。

4、进一步的，所述弯曲型肋壁阵列在底板上，共计有四个大弯曲，每个弯曲弯曲角度约为120度，所述辅道长度为四分之三肋壁长，主道长度与肋壁长度相等，所述辅道为整体嵌入肋壁中央，主道与辅道通过四个射流孔相连接，每个开口均在肋壁最大弯曲出，对辅道开口大于对主道开口，第四个射流孔位于辅道末端。其目的是，介质通过进口储液池进入换热段后，分别进入主道与辅道，再通过开口汇聚于主道，以达到增大流体扰动，消除沸腾不稳定性，提高传热效率。

5、进一步的，在最大弯曲壁面处设置开孔，射流孔对辅道开口大于对主道开口，所述射流孔位于弯曲型微通道最大弯曲处，主道开口小于辅道开口，两相邻射流孔方向相反，在每一个所述弯曲壁面处均设置射流孔，射流孔对主道开口0.06mm，对辅道开口0.22mm，射流孔斜边长0.3mm，高度0.5mm，射流孔斜边角度约为16度，流体通过射流孔流回主道，其目的是液体通过射流孔形成冲击射流，使受冲击的区域产生很强的换热效果。

6、进一步的，在主道所述射流孔口处设置肋柱，所述肋柱采用双层肋柱，外层由带阵列孔的隔板阵列成六边形，内层为圆柱肋柱，内层圆柱与外层六边形的顶点通过厚度为0.002mm的隔板相连接，内层圆柱以圆柱轴为中心，设置宽为0.002mm的通路，沿轴向贯穿，共计三条，呈圆周阵列，外层带孔隔板厚度为0.002mm，每个隔板带有直径为0.003mm，每个所述射流孔前阵列三个所述肋柱。其目的是肋柱有效的增大了换热面的面积，同时增大了流体的扰动性，提高了换热效率。

7、进一步的，在所述顶板两端设置冷却介质进液口、出液口，进液口、出液口分别于进口储液池、出口储液池通过五个直径为2.4mm的圆孔相连接。

8、进一步的，所述每个射流孔前的肋柱间隔为0.01mm。

9、进一步的，主道宽0.2mm，深度0.5mm。

10、进一步的，辅道宽0.04mm，深度0.5mm。

11、进一步的，流线型微通道微型换热装置换热段长度15mm，宽度15mm。

12、进一步的，进口储液池、出口储液池长度均为17mm。

13、相比于现有技术，本实用新型同时设置肋壁、射流孔、肋柱，有效的结合三者的优点，通过主道与辅道相结合通路，增大了流体的扰动性，提高了换热效率，设置射流孔与肋柱，有效的拓展了有效换热面积，并且也可以增大流体的扰动性，提高换热效率同时肋柱与肋壁的存在可以提高微通道内温度的分布均匀性，消除沸腾不稳定性。从多方面提高换热效率。

技术特征：

1.一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于：本装置结构依次包括堆叠封闭的：顶板(1)，底板(4)，顶板上有与外接管道连接的进液口(3)以及出液口(2)，底板上部加工带辅道弯曲型微通道、进口储液池(5)出口储液池(10)，所述弯曲型微通道设主道(6)与辅道(7)，在弯曲处设置射流孔(9)，用于换热介质从辅道流入主道，在射流空出口处设置肋柱(8)；所述肋柱(8)采用双层肋柱，外层由带孔的隔板阵列成六边形，内层为圆柱肋柱，每个射流孔前阵列三个所述肋柱。

2.按照权利要求1所述的一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于，所述流线型微通道由主道(6)和辅道(7)共同组成，弯曲处角度为120度，共计四个弯曲，在最大弯曲壁面处设置开孔，两条主道间设置一条辅道，两条主道与辅道通过射流孔(9)相连接。

3.按照权利要求1所述的一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于，所述射流孔(9)位于弯曲型微通道最大弯曲处，主道开口小于辅道开口，两相邻射流孔(9)方向相反，在每一个所述弯曲壁面处均设置射流孔(9)。

4.按照权利要求1所述的一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于，底板(4)厚度为0.8mm，弯曲壁面高度0.5mm。

5.按照权利要求1所述的一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于，换热介质从进液口(3)处进入进口储液池(5)，流进主道(6)以及辅道(7)，其中，流经辅道(7)的介质通过最大弯曲处设置的所述射流孔(9)流回主道，并冲击在所述肋柱(8)上，以到达增大流体扰动，辅道(7)尽头设置在第四个弯曲肋壁面处，通过射流孔(9)流回主道(6)，在通过主道流入出口储液池(10)与出液口(2)相连接。

6.按照权利要求1所述的一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于，所述流线型微通道微型换热装置为20mmx60mm矩形。

7.按照权利要求1所述的一种流线型微通道微型换热装置，其特征在于，换热部分，共有20条所述主道(6)，19条所述辅道(7)。

技术总结
流线型微通道微型换热装置，属于微电子机械强化换热领域，本装置结构依次包括堆叠封闭的：顶板(1)，底板(4)，顶板上有与外接管道连接的进液口(3)以及出液口(2)，底板上部加工带辅道弯曲型微通道、进口储液池(5)出口储液池(10)。所述弯曲型微通道设主道(6)与辅道(7)，在弯曲处设置射流孔(9)，用于换热介质从辅道流入主道，在射流空出口处设置肋柱(8)。本发明能有效提高流体的扰动，从而有效的提高换热效率，使高热流电子器件实现更高效热管理。

技术研发人员：孙瑞奇,刘萍
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：20221204
技术公布日：2024/1/12