CN107677152B - 一种微通道液冷冷板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微通道液冷冷板,包括冷板基体，冷板基体内部设有内部流道，内部流道包括流道入口、流道出口和至少一个微通道单元，微通道单元分别与流道入口和流道出口连通，冷却液从流道入口进入，通过微通道单元后，从流道出口流出,微通道单元的水平截面呈蝶形，流道入口和流道出口分别与外部环境连通。本发明所提供的一种微通道液冷冷板，采用仿生学设计，仿蝶翅微通道单元，通过合理的流量分配，使冷却液的流动方向方式改变，紊流程度增加，减薄了边界层厚度，受热面均温性和换热效率都得到了提高和强化。

Description

一种微通道液冷冷板
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种微通道液冷冷板。
背景技术
随着电子设备集成度的提高，大量规则排列的组件排布在有限的空间内，热流密度达百瓦级别。微通道液冷冷板具有体积小，散热性能高、重量轻等优势，是目前常用的解决高热流密度问题的散热方式。
微通道液冷冷板在设计和工艺上的不足，影响了其在电子散热设备散热领域的应用和发展。
首先在设计方面，自Tucherman等提出微通道散热技术以来，一直沿用截面是矩形的平行直状微通道，结构简单，但是通道容易堵塞，使其散热能力受到限制，并且通道内流体温度沿流动方向增大，且各流道间的流量分配不均，难以保证受热面的均温性，影响电子设备的工作性能。目前出现了许多仿生新型流道结构，包括树形网络微通道、河流分叉微通道、蜂窝型微通道、蜘蛛网微通道等。与传统的平行直状微通道相比，这类仿生结构都能不同程度地改善热源面的均温性，并且提高散热效率。因此将仿生学应用到微通道液冷冷板的设计研究中具有广阔的前景。
其次在工艺方面，目前液冷冷板的加工，主要是采用分体式制造，即在基板上加工出流道后，与盖板经过焊接或螺栓连接而成，往往存在密封不便，漏液的风险，而且工艺复杂，制造周期长。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种结构简单,制造成本较低的一种微通道液冷冷板。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种微通道液冷冷板，包括冷板基体，冷板基体内部设有内部流道，内部流道包括流道入口、流道出口和至少一个微通道单元，微通道单元分别与流道入口和流道出口连通，冷却液从流道入口进入，通过微通道单元后，从流道出口流出。
优选地，所述微通道单元包括左部通道、右部通道和汇流流道，汇流流道的两端分别与左部通道和右部通道连通，左部通道和右部通道关于汇流流道对称；左部通道包括左上翅主通道和左下翅主通道，右部通道包括右上翅主通道和右下翅主通道；左上翅主通道和左下翅主通道之间设有至少一个左平行四边形肋微通道，左上翅主通道通过左平行四边形肋微通道与左下翅主通道连通，右上翅主通道和右下翅主通道之间设有至少一个右平行四边形肋微通道，右上翅主通道通过右平行四边形肋微通道与右下翅主通道连通。
优选地，所述左平行四边形肋微通道和右平行四边形肋微通道分别与水平方向上的最大夹角均为120度。
优选地，所述微通道单元的水平截面呈蝶形。
优选地，所述左上翅主通道和左下翅主通道沿汇流流道的轴线对称布置。
优选地，所述左上翅主通道的流道面积随着冷却液的流动方向逐渐减小。
优选地，所述右上翅主通道和右下翅主通道沿汇流流道的轴线对称布置。
优选地，所述左部通道与流道入口相连通。
优选地，所述右部通道与流道出口相连通。
优选地，所述流道入口和流道出口关于冷板基体的中心呈中心对称布置，流道入口的延伸方向和流道出口的延伸方向平行且相反。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种微通道液冷冷板，采用仿生学设计，仿蝶翅微通道单元，通过合理的流量分配，使冷却液的流动方向方式改变，紊流程度增加，减薄了边界层厚度，受热面均温性和换热效率都得到了提高和强化；
2、本发明所提供的一种微通道液冷冷板，采用3D打印一体化成型技术，缩短了产品研发周期；
3、本发明所提供的一种微通道液冷冷板，根据施加热载荷的不同，仿蝶翅单元内的平行肋微通道数量可以进行相应的或疏或密的优化调整，另外仿蝶翅型单元的数量也可以增减，具有一定的柔性。
附图说明
图1是本发明一种微通道液冷冷板的结构示意图；
图2是本发明一种微通道液冷冷板的原理示意图；
附图标记说明：1、冷板基体；2、内部流道；21、流道入口；22、流道出口；23、微通道单元；24、左部通道；25、右部通道；26、汇流流道；241、左上翅主通道；242、左下翅主通道；243、左平行四边形肋微通道；251、右上翅主通道；252、右下翅主通道；253、右平行四边形肋微通道；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1和图2所示，本发明提供的一种微通道液冷冷板，包括冷板基体1，冷板基体1内部设有内部流道2，内部流道2包括流道入口21、流道出口22和至少一个微通道单元23，微通道单元23分别与流道入口21和流道出口22连通，冷却液从流道入口21进入，通过微通道单元23后，从流道出口22流出,微通道单元23的水平截面呈蝶形，流道入口21和流道出口22分别与外部环境连通。
微通道单元23包括左部通道24、右部通道25和汇流流道26，汇流流道26的两端分别与左部通道24和右部通道25连通，左部通道24和右部通道25关于汇流流道26对称；左部通道24包括左上翅主通道241和左下翅主通道242，右部通道25包括右上翅主通道251和右下翅主通道252；左上翅主通道241和左下翅主通道242之间设有至少一个左平行四边形肋微通道243，左上翅主通道241通过左平行四边形肋微通道243与左下翅主通道242连通，右上翅主通道251和右下翅主通道252之间设有至少一个右平行四边形肋微通道253，右上翅主通道251通过右平行四边形肋微通道253与右下翅主通道252连通，在本实施例中，微通道单元23的个数为3个，微通道单元23依次连通，中间的微通道单元23的左部通道24与上一个微通道单元23的右部通道25连通，中间的微通道单元23的右部通道25与下一个微通道单元23的左部通道连通。
在本实施例中，本发明一种微通道液冷冷板，采用3D打印技术一体化成型，3D打印技术为现有技术，在此作特殊说明。
左平行四边形肋微通道243和右平行四边形肋微通道253分别与水平方向上的最大夹角均为120度。右上翅主通道251和右下翅主通道252沿汇流流道26的轴线对称布置,左上翅主通道241和左下翅主通道242沿汇流流道26的轴线对称布置,左上翅主通道241的流道面积随着冷却液的流动方向逐渐减小；左上翅主通道241的流道高度为1.5mm，随着冷却液流动方向逐渐减小流道的宽度，流道的宽度按等差数列变化，减小的幅度为0.2mm，流道截面积也随着逐渐减小。
左平行四边形肋微通道243和右平行四边形肋微通道253对称布置且结构相同，左平行四边形肋微通道243和右平行四边形肋微通道253的高度均为1.5mm。
在本实施例中，左平行四边形肋微通道243为多个，分别位于汇流流道26的两边且对称布置，位于汇流流道26同一边的左平行四边形肋微通道243平行布置且之间的间隔为0.4mm。
左部通道24与流道入口21相连通,右部通道25与流道出口22相连通。流道入口21和流道出口22关于冷板基体1的中心呈中心对称布置，流道入口21的延伸方向和流道出口22的延伸方向平行且相反。
在本实施例中，本发明一种微通道液冷冷板所采用的材料为铝合金(Al6063-T5)材料，铝合金(Al6063-T5)材料能够使本发明具有良好的结构性和导热性。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微通道液冷冷板，其特征在于：包括冷板基体(1)，冷板基体(1)内部设有内部流道(2)，内部流道(2)包括流道入口(21)、流道出口(22)和至少一个微通道单元(23)，微通道单元(23)分别与流道入口(21)和流道出口(22)连通，冷却液从流道入口(21)进入，通过微通道单元(23)后，从流道出口(22)流出；
所述微通道单元(23)包括左部通道(24)、右部通道(25)和汇流流道(26)，汇流流道(26)的两端分别与左部通道(24)和右部通道(25)连通，左部通道(24)和右部通道(25)关于汇流流道(26)对称；左部通道(24)包括左上翅主通道(241)和左下翅主通道(242)，右部通道(25)包括右上翅主通道(251)和右下翅主通道(252)；左上翅主通道(241)和左下翅主通道(242)之间设有至少一个左平行四边形肋微通道(243)，左上翅主通道(241)通过左平行四边形肋微通道(243)与左下翅主通道(242)连通，右上翅主通道(251)和右下翅主通道(252)之间设有至少一个右平行四边形肋微通道(253)，右上翅主通道(251)通过右平行四边形肋微通道(253)与右下翅主通道(252)连通。
2.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述左平行四边形肋微通道(243)和右平行四边形肋微通道(253)分别与水平方向上的最大夹角均为120度。
3.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述微通道单元(23)的水平截面呈蝶形。
4.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述左上翅主通道(241)和左下翅主通道(242)沿汇流流道(26)的轴线对称布置。
5.根据权利要求4所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述左上翅主通道(241)的流道面积随着冷却液的流动方向逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述右上翅主通道(251)和右下翅主通道(252)沿汇流流道(26)的轴线对称布置。
7.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述左部通道(24)与流道入口(21)相连通。
8.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述右部通道(25)与流道出口(22)相连通。
9.根据权利要求1所述的一种微通道液冷冷板，其特征在于：所述流道入口(21)和流道出口(22)关于冷板基体(1)的中心呈中心对称布置，流道入口(21)的延伸方向和流道出口(22)的延伸方向平行且相反。
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