CN111473679A - 基于3d打印技术的微流道集热器 - Google Patents

基于3d打印技术的微流道集热器 Download PDF

Info

Publication number
CN111473679A
CN111473679A CN202010239544.9A CN202010239544A CN111473679A CN 111473679 A CN111473679 A CN 111473679A CN 202010239544 A CN202010239544 A CN 202010239544A CN 111473679 A CN111473679 A CN 111473679A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat collector
sealing plate
side sealing
flow channel
printing technology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010239544.9A
Other languages
English (en)
Inventor
黄圳
李志慧
牛科研
庞乐
孙敬文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Satellite Equipment
Original Assignee
Shanghai Institute of Satellite Equipment
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Satellite Equipment filed Critical Shanghai Institute of Satellite Equipment
Priority to CN202010239544.9A priority Critical patent/CN111473679A/zh
Publication of CN111473679A publication Critical patent/CN111473679A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24—Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F11/00—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于3D打印技术的微流道集热器，包括：冷流体入口侧密封板1、机架2以及热流体出口侧密封板3；所述机架2一端安装冷流体入口侧密封板1，另一端安装热流体出口侧密封板3；所述冷流体入口侧密封板1上设置有冷流体入口11；所述热流体出口侧密封板3上设置有热流体出口31。设备安装机架与集热器采用一体化设计，相比传统分体式设计，可降低装置总重量46％以上，显著提高了应用于航天领域时产品的经济性。

Description

基于3D打印技术的微流道集热器
技术领域
本发明涉及散热器设计制造技术领域，具体地，涉及一种基于3D打印技术的微流道集热器。
背景技术
星上载荷与机械设备可采用冷板散热，传统的如专利文献CN109798682A所公开的一种集热器，包括集热器壳体，从集热器壳体的一侧伸出并向所述集热器壳体的背面弯曲的进/出水集管，在进/出水集管的前侧设置有与集热器壳体连接的挡板，所述挡板遮挡进/出水集管；集热器壳体包括主框体，位于主框体前侧的玻璃面板和位于主框体后侧的背板，所述主框架的前端对应玻璃面板的边缘设有第一涂胶槽，主框架的后端对应背板的边缘设有第二涂胶槽，在第一涂胶槽和第二涂胶槽内分别涂有粘接胶，并分别与玻璃面板和背板粘接连接。
传统冷板与设备安装机架之间为分体设计，不利于实现航天产品的轻量化目标；基于传统机械制造方法的冷板无法与具有复杂外形轮廓的热源进行有效贴合，提高了热源与冷板表面的传热热阻；热源功耗的增加与控制温度的降低，对冷板内部微槽道结构的壁厚和槽宽提出了新要求，薄壁厚、窄间距难以通过传统制造手段实现；地面与星上大功率机械设备往往会产生多个热流密度高度不均的热源，传统冷板内部槽道结构采用单一形式，未针对热流密度的变化对冷板传热及阻力特性进行优化且难以通过传统制造方法加以实现；传统冷板会因不同流道内流量分配不均产生局部高温，影响控温效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于3D打印技术的微流道集热器。
根据本发明提供的一种基于3D打印技术的微流道集热器，包括：冷流体入口侧密封板1、机架2以及热流体出口侧密封板3；
所述机架2一端安装冷流体入口侧密封板1，另一端安装热流体出口侧密封板3；
所述冷流体入口侧密封板1上设置有冷流体入口11；
所述热流体出口侧密封板3上设置有热流体出口31。
优选地，所述机架2包括：第一集热面21与第二集热面22；
所述第一集热面21与第二集热面22相对设置。
优选地，所述机架2的内部设置有流道25。
优选地，所述流道25包括：第一折流区251、第二折流区252、第三折流区253以及第四折流区254；
所述第一折流区251与第二折流区252连通；
所述第二折流区252与第三折流区253连通；
所述第三折流区253与第四折流区254连通。
优选地，所述流道25的内部设置有矩形槽道255。
优选地，所述流道25还包括：第一微流道256、第二微流道257以及过渡流道258；
所述第一微流道256通过过渡流道258与第二微流道257连通。
优选地，所述机架2上设置有通孔24。
优选地，所述机架2上设置有螺栓孔23。
优选地，所述流道25为折线型排列。
优选地，所述矩形槽道255为多个。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、设备安装机架与集热器采用一体化设计，相比传统分体式设计，可降低装置总重量46％以上，显著提高了应用于航天领域时产品的经济性。
2、多功能高效微流道集热器的集热面采用赋形设计，与具有复杂外轮廓的热源可有效贴合，提高了单位面积集热器的控温能力，从而降低了泵的功耗与***重量。
3、多功能高效微流道集热器内部流道采用折线型，使流量分配更为均匀，提高了集热器表面温度的一致性。
4、多功能高效微流道集热器内部槽道宽度根据集热面热流密度的变化而变化，以平衡***阻力特性与集热器的换热能力。
5、由于窄间距下的微槽道清粉困难，故将两端密封板单独打印并与多功能高效微流道集热器进行焊接，便于将冷板槽道内部粉末清除干净。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明中多功能高效微流道集热器结构示意图。
图2是本发明中集成折线型微流道的设备安装机架内流道位置结构示意图。
图3是本发明中集成折线型微流道的设备安装机架内流道排布示意图。
图4是本发明中集成折线型微流道的设备安装机架内流道横截面结构示意图。
图5是本发明中集成折线型微流道设备安装机架内流道流向结构局部调整后示意图。
图中示出：
Figure BDA0002432098640000031
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图5所示，根据本发明提供的一种基于3D打印技术的微流道集热器，包括：冷流体入口侧密封板1、机架2以及热流体出口侧密封板3；所述机架2一端安装冷流体入口侧密封板1，另一端安装热流体出口侧密封板3；所述冷流体入口侧密封板1上设置有冷流体入口11；所述热流体出口侧密封板3上设置有热流体出口31。所述机架2包括：第一集热面21与第二集热面22；所述第一集热面21与第二集热面22相对设置。在优选例中，冷流体入口侧密封板1采用AlSi10Mg经激光熔融选区制造技术加工而成，冷流体入口侧密封板1上开有一圆孔作为冷流体入口11，该入口可与铝合金管道进行焊接或车内螺纹通过螺纹接口连入泵驱单/两相流体回路***。机架2采用AlSi10Mg经激光熔融选区制造技术加工而成，其第一集热面21为大面积集热面，第二集热面22为小面积集热面；大面积集热面、小面积集热面与热源散热面外轮廓相互贴合，热源与集热面间涂以导热硅脂，以减少接触热阻，热源通过螺栓被固定在螺栓孔23处，机架2不仅可对热源进行散热，亦起到支撑固定热源的作用，为了进一步降低机架2的质量，在不影响结构强度与换热能力的前提下，机架2开有多个通孔24。
进一步地，所述机架2的内部设置有流道25；所述流道25包括：第一折流区251、第二折流区252、第三折流区253以及第四折流区254；所述第一折流区251与第二折流区252连通；所述第二折流区252与第三折流区253连通；所述第三折流区253与第四折流区254连通。所述机架2上设置有螺栓孔23。所述流道25为折线型排列。在优选例中，机架2内部集成有流道25，流道25为折线型排列，流体由冷流体入口11流入冷板，沿着冷板长度方向流入第一折流区251，继而返回流入第二折流区252，再依次折回流入第三折流区253以及第四折流区254，最后经热流体出口31流出，采用折线型结构可有效避免流体在各个微流道间流量分配不均的问题。流体流道25由5-6个矩形槽道255组成，槽道宽度为1mm-2mm，根据冷板表面热流密度变化，可对槽道宽度进行适当调整，以平衡冷板内流体压降和冷板换热能力，优化其综合性能，在与热源接触的第一集热面21处，换热面积大，热源功耗小，热流密度低，可采用宽型第一微流道256，对于与热源接触的第二集热面处，换热面积小，热源功耗大，热流密度高，可采用窄型第二微流道257，第一微流道256与第二微流道257之间通过无微流道结构的过渡流道258进行结构形式的过渡。
更进一步地，热流体出口侧密封板3采用AlSi10Mg经激光熔融选区制造技术加工而成，热流体出口侧密封板3上开有一圆孔作为热流体出口31，该出口可与铝合金管道进行焊接或车内螺纹通过螺纹接口连入泵驱单/两相流体回路***。冷流体入口侧密封板1与热流体出口侧密封板3通过焊接工艺对机架2的进口与出口进行密封。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，包括：冷流体入口侧密封板(1)、机架(2)以及热流体出口侧密封板(3)；
所述机架(2)一端安装冷流体入口侧密封板(1)，另一端安装热流体出口侧密封板(3)；
所述冷流体入口侧密封板(1)上设置有冷流体入口(11)；
所述热流体出口侧密封板(3)上设置有热流体出口(31)。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述机架(2)包括：第一集热面(21)与第二集热面(22)；
所述第一集热面(21)与第二集热面(22)相对设置。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述机架(2)的内部设置有流道(25)。
4.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述流道(25)包括：第一折流区(251)、第二折流区(252)、第三折流区(253)以及第四折流区(254)；
所述第一折流区(251)与第二折流区(252)连通；
所述第二折流区(252)与第三折流区(253)连通；
所述第三折流区(253)与第四折流区(254)连通。
5.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述流道(25)的内部设置有矩形槽道(255)。
6.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述流道(25)还包括：第一微流道(256)、第二微流道(257)以及过渡流道(258)；
所述第一微流道(256)通过过渡流道(258)与第二微流道(257)连通。
7.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述机架(2)上设置有通孔(24)。
8.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述机架(2)上设置有螺栓孔(23)。
9.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述流道(25)为折线型排列。
10.根据权利要求5所述的基于3D打印技术的微流道集热器，其特征在于，所述矩形槽道(255)为多个。
CN202010239544.9A 2020-03-30 2020-03-30 基于3d打印技术的微流道集热器 Pending CN111473679A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010239544.9A CN111473679A (zh) 2020-03-30 2020-03-30 基于3d打印技术的微流道集热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010239544.9A CN111473679A (zh) 2020-03-30 2020-03-30 基于3d打印技术的微流道集热器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111473679A true CN111473679A (zh) 2020-07-31

Family

ID=71749277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010239544.9A Pending CN111473679A (zh) 2020-03-30 2020-03-30 基于3d打印技术的微流道集热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111473679A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101167182A (zh) * 2005-03-22 2008-04-23 布哈拉特强电有限公司 用于电子部件冷却的选择性开槽的冷板
CN103017579A (zh) * 2012-12-18 2013-04-03 中国科学院理化技术研究所 一种通道内流体折返流动的板翅式换热器
CN103727828A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 天津博泰换热设备有限公司 流体通道横截面积不等的板式换热器板片及板式换热器
US20150289413A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 General Electric Company Systems and methods for using additive manufacturing for thermal management
CN105525994A (zh) * 2014-10-21 2016-04-27 联合工艺公司 增材制造管道式换热器***
US20160114439A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Goodrich Corporation Method of Making a Heat Exchanger Using Additive Manufacturing and Heat Exchanger
CN105813775A (zh) * 2013-12-09 2016-07-27 麦格纳国际公司 用于热冲压的工具和制造该工具的方法
CN107210117A (zh) * 2015-02-20 2017-09-26 克兰电子公司 具有3d打印微通道散热器的基于变压器的电源转换器
CN109121369A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 西安微电子技术研究所 一种结合微流道的快速传导间接液冷散热结构

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101167182A (zh) * 2005-03-22 2008-04-23 布哈拉特强电有限公司 用于电子部件冷却的选择性开槽的冷板
CN103017579A (zh) * 2012-12-18 2013-04-03 中国科学院理化技术研究所 一种通道内流体折返流动的板翅式换热器
CN105813775A (zh) * 2013-12-09 2016-07-27 麦格纳国际公司 用于热冲压的工具和制造该工具的方法
CN103727828A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 天津博泰换热设备有限公司 流体通道横截面积不等的板式换热器板片及板式换热器
US20150289413A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 General Electric Company Systems and methods for using additive manufacturing for thermal management
CN105525994A (zh) * 2014-10-21 2016-04-27 联合工艺公司 增材制造管道式换热器***
US20160114439A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Goodrich Corporation Method of Making a Heat Exchanger Using Additive Manufacturing and Heat Exchanger
CN107210117A (zh) * 2015-02-20 2017-09-26 克兰电子公司 具有3d打印微通道散热器的基于变压器的电源转换器
CN109121369A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 西安微电子技术研究所 一种结合微流道的快速传导间接液冷散热结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107039706A (zh) 动力电池液冷板
CN204392764U (zh) 一种水冷板
CN108448205A (zh) 一种电池模组散热装置
CN106455456B (zh) 一种铜铝复合水冷板及其加工制作方法、水冷散热方法
CN205510653U (zh) 一种液冷冷板
CN105682431B (zh) 一种液冷冷板
CN209930775U (zh) 一种复合式水冷散热器
CN101149238A (zh) 板式换热器
CN109768020A (zh) 一种新型微通道冷板
CN108592665A (zh) 翅片板式换热器
CN206789658U (zh) 动力电池液冷板
CN1727812A (zh) 半导体电子致冷装置专用蒸发腔及其制备方法
CN100520227C (zh) 一种电子冰箱的热管装置及其制作方法
CN212272376U (zh) 一种发动机换热器
CN111473679A (zh) 基于3d打印技术的微流道集热器
CN2935068Y (zh) 一种汽车中冷器
CN206755659U (zh) 一种翅片换热器
CN211702804U (zh) 一种微通道散热器
CN101832535A (zh) 一种多向对流led路灯散热器的制造方法
CN211903814U (zh) 一种冷锻工艺用高效液冷板
CN104124490B (zh) 一种平板散热器
CN210224020U (zh) 一种集成微流道的末级功放散热结构
CN209527039U (zh) 一种采用风冷的热管冷板
CN211823990U (zh) 模块式冷板
CN102683307A (zh) 复合式角管型平板自激励毛细热管cpu散热器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200731