专利名称：一种新型多头涡旋微槽换热热沉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热热沉，尤其涉及一种新型多头涡旋微槽换热热沉。
背景技术：
现代电子、计算机和光学技术的进步，产生了一系列具有超高热流密度的设备，应 用激光、超导磁体以及高能X射线的设备，尤其是每秒执行数以万亿次计算的超高速计算 机芯片，已在高科技领域得到迅速推广。这些设备和器件在它们各自的应用中不仅精度高， 而且只占有极小的空间。这意味着，伴随这些设备和器件以前所未有的速度小(微)型化的 同时，要求提供更高效率的散热冷却技术和设备。自20世纪80年代中期美国学者Tuckerman和Pease提出“微槽散热器”以来，微 尺度流动和传热现象一直是国际电子学界和传热学界研究的热点。目前，微槽散热器已在 超大规模集成电路、超导电机和制冷方面得到应用。随着现代电子技术和MEMS技术的发 展，微槽传热和冷却技术将在电子、航天、制冷、化工及生物工程等领域得到越来越广泛的 应用。微槽散热器具有如下特点(1)结构简单，研究较多的矩形、三角形、梯形和圆形 截面微通道，都可采用线切割或化学腐蚀的方法加工而成；(2)体积小，可直接作用于毫米 甚至微米级的热源位置；(3)换热效率高，由于微通道具有高的表面积体积比，又可直接作 用于热源位置，因此换热效率高；(4)流体主要呈层流状态，对动力系统的要求低；(5)能够 在恶劣环境下工作。目前研究和开发的平直微槽已不能满足当前伴随技术发展而出现的超高热流密 度设备散热的需求。因而，对微槽散热器进行强化换热研究有着重要意义。在微槽散热 强化研究中，传统尺度下各种强化换热的措施正被应用到微槽中以进一步提高表面传热系 数。如在微槽中力口入扰流体(1、Promvonge P. Thermal Enhancement in a Round Tube with Snail Entry and Coiled-Wire Inserts. Int. Comm. Heat Mass Transfer, 2008, 35:623-629. 2、Gill H. , Evin D. Heat Transfer Enhancement in Circular Tubes Using Helical Swirl Generator Insert at the Entrance. Int. J. Therm. Sci., 2007，46:1297-1303)，采用正弦结构的微槽(3、Rosaguti N. R. , Fletcher D. F.，Haynes B. S. Low-Reynolds Number Heat Transfer Enhancement in Sinusoidal Channels[J]. Chem. Eng. Sci., 2007, 62:694-702.)，采用涡旋结构的微槽(4、席有民，余建祖，谢 永奇，等.涡旋微槽内的单相强迫对流换热特性实验.北京航空航天大学学报，2009， 35(3) :288-291.)，采用纳米流体(5、Jung J. Y.，Oh H. S. , Kwak H. Y. Forved Convective Heat Transfer of Nanofluids in Microchannels. Int. J. Heat Mass Trans. , 2009, 52 (1-2):466-472. 6、Li J., Kleinstreuer C. Thermal Performance of Nanofluid Flow in Microchannels. Int. J. Heat Fluid Flow, 2008, 29(4):1221-1232.)> 金属流体(7、Liu J. Development of New Generation Miniaturized Chip-Cooling Device Using Metal with Low Melting Point or Its Alloy as the Cooling Fluid.Proceedings of the International Conference on Micro Energy System, Sanya, 2005:89-97.)等。这些措施都不同程度的提高了微槽散热器的换热能力。其中，在微槽中加入扰流体，对扰流体的加工要求高，结构复杂。该措施与改变工 质的研究(纳米流体、金属流体)一样都可应用于其它对微槽结构进行改进的热沉中，以进 一步提高热沉换热能力。采用正弦结构和涡旋结构的微槽都存在流动阻力大、散热面积较 大时热应力高等缺点。
实用新型内容所要解决的技术问题针对以上问题本实用新型提供了一种换热效率高、流动阻力小、换热表面温度均 勻性好的高效换热热沉。本发明在热流密度大、温度均勻性要求高的场合有着重要应用。技术方案一种新型多头涡旋微槽换热热沉包括热沉基板、密封板、盖板；热沉基板上设有基 圆圆孔，从基圆圆孔不同起点设有两条涡旋微槽槽道，两条涡旋微槽槽道的终点由圆弧连 接起来；在热沉基板上方，安装一个留有大进出口通道孔和小进出口通道孔的密封板；在 密封板上方，安装有一个设有大进出口管路和小进出口管路的盖板，大进出口管路和小进 出口管路分别与基圆和涡旋微槽槽道终点圆弧槽道连通；大进出口通道孔和小进出口通道 孔与分别大进出口管路和小进出口管路相匹配，大进出口管路和小进出口管路分别与基圆 圆孔和旋微槽槽道终点圆弧槽道相匹配。所述的热沉基板上不少于两条涡旋微槽槽道。所述的涡旋微槽槽道的宽度为0. 010-3mm，深度为0. 01_10mm。所述的热沉基板上设有四个基圆圆孔，从每个基圆圆孔不同起点加工两条涡旋微 槽槽道，一个基圆圆孔产生的两条涡旋微槽槽道的终点圆弧槽道与另一个基圆圆孔产生的 两条涡旋微槽槽道的终点圆弧槽道相连，剩余的其他两个基圆圆孔形成的涡旋微槽槽道的 终点圆弧槽道也相连。有益效果本实用新型采用多条涡旋微槽并联的结构，一方面，可以利用弯曲槽道的曲率效 应，在微槽截面产生“二次流”来强化传热；另一方面并联结构使流阻降低，因而可大幅提高 工质体积流量，增强热沉换热能力；第三方面，这种热沉流道短、流阻小，适用工质体积流量 大，因此，可减小换热面上的温度梯度，降低热应力。
图1是本发明的多头(两头)涡旋微槽热沉基板槽道示意图；图2是本发明的多头(两头)涡旋微槽密封板示意图；图3是本发明的多头(两头)涡旋微槽盖板示意图；图4是实施例1中双头涡旋微槽换热热沉组装结构示意图；图5是本发明的多个(四个)多头(两头)涡旋微槽热沉基板槽道示意图；图6是本发明的多个(四个)多头(两头)涡旋微槽密封板示意图；图7是本发明的多个(四个)多头(两头)涡旋微槽盖板示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地说明。一种新型多头涡旋微槽换热热沉包括热沉基板1、密封板2、盖板3。实施例1 结合图1、图2、图3、图4，以双头涡旋微槽换热热沉为例，双头涡旋微槽 换热热沉的热沉基板1上设有基圆圆孔11，从基圆圆孔11不同起点(以180度对称布置为 例)设有两条涡旋微槽槽道12，两条涡旋微槽槽道12的终点13由圆弧连接起来；在热沉基 板1上方，安装一个留有大进出口通道孔21和小进出口通道孔22的密封板2 ；在密封板2 上方，安装有一个设有大进出口管路31和小进出口管路32的盖板3，大进出口管路31和小 进出口管路32分别与基圆11和涡旋微槽槽道终点圆弧槽道14连通。实施例2 结合图5、图6、图7，以四个双头涡旋微槽换热热沉为例，双头涡旋微槽 换热热沉的热沉基板1上设有四个基圆圆孔11，从每个基圆圆孔11不同起点(以180度对 称布置为例)加工两条涡旋微槽槽道12，一个基圆圆孔11产生的两条涡旋微槽槽道12的 终点圆弧槽道14与另一个基圆圆孔11产生的两条涡旋微槽槽道12的终点圆弧槽道14相 连，剩余的其他两个基圆圆孔11形成的涡旋微槽槽道的终点圆弧槽道14也相连；在热沉基 板1上方，安装有一个留有四个大进出口通道孔21和两个小进出口通道孔22的密封板2 ； 在密封板2上方，安装有一个设有四个大进出口管路31和两个小进出口管路32的盖板3， 每个基圆11和涡旋微槽槽道终点圆弧槽道14都有与之相配的连通大进出口管路31和小 进出口管路32。大进出口通道孔21和小进出口通道孔22与分别大进出口管路31和小进出口管 路32相匹配，大进出口管路31和小进出口管路32分别与基圆圆孔11和旋微槽槽道终点 圆弧槽道14相匹配。涡旋微槽槽道12的宽度优选为0. 010-3mm,深度优选为0. Ol-lOmm。热沉基板1上不少于两条涡旋微槽槽道12。工质可以由涡旋槽基圆11从中心向外流动，从出口流出；也可以由外向内，由涡 旋槽基圆11流出。多头涡旋微槽换热热沉单元还可以进行组合，即在一块热沉基板上设计多个多头 涡旋微槽换热热沉。
权利要求1.一种新型多头涡旋微槽换热热沉，其特征在于包括热沉基板(1)、密封板(2)、盖板(3);热沉基板(1)上设有基圆圆孔(11)，从基圆圆孔(11)不同起点设有两条涡旋微槽槽道(12)，两条涡旋微槽槽道(12)的终点(13)由圆弧连接起来；在热沉基板(1)上方，安 装一个留有大进出口通道孔(21)和小进出口通道孔(22)的密封板(2);在密封板(2)上方， 安装有一个设有大进出口管路(31)和小进出口管路(32)的盖板(3)，大进出口管路(31)和 小进出口管路(3 分别与基圆(11)和涡旋微槽槽道终点圆弧槽道(14)连通；大进出口通 道孔(21)和小进出口通道孔(22)与分别大进出口管路(31)和小进出口管路(32)相匹配， 大进出口管路(31)和小进出口管路(32)分别与基圆圆孔(11)和旋微槽槽道终点圆弧槽 道(14)相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种新型多头涡旋微槽换热热沉，其特征在于所述的热沉 基板(1)上不少于两条涡旋微槽槽道(12)。
3.根据权利要求1所述的一种新型多头涡旋微槽换热热沉，其特征在于所述的涡旋 微槽槽道(12)的宽度为0. 010-3mm，深度为0. Ol-IOmm0
4.根据权利要求1或3中任意一项所述的一种新型多头涡旋微槽换热热沉，其特征在 于所述的热沉基板(1)上设有四个基圆圆孔(11)，从每个基圆圆孔(11_不同起点加工两 条涡旋微槽槽道(12)，一个基圆圆孔(11)产生的两条涡旋微槽槽道(12)的终点圆弧槽道 (14)与另一个基圆圆孔(11)产生的两条涡旋微槽槽道(12)的终点圆弧槽道(14)相连，剩 余的其他两个基圆圆孔(11)形成的涡旋微槽槽道的终点圆弧槽道(14)也相连。
专利摘要一种新型多头涡旋微槽换热热沉包括热沉基板(1)、密封板(2)、盖板(3)；热沉基板(1)上设有基圆圆孔(11)，从基圆圆孔不同起点设有两条涡旋微槽槽道(12)，两条涡旋微槽槽道的终点(13)由圆弧连接起来；在热沉基板上方，安装一个留有大进出口通道孔(21)和小进出口通道孔(22)的密封板(2)；在密封板上方，安装有一个设有大进出口管路(31)和小进出口管路(32)的盖板(3)，大进出口管路和小进出口管路分别与基圆和涡旋微槽槽道终点圆弧槽道(14)连通；大进出口通道孔和小进出口通道孔与分别大进出口管路和小进出口管路相匹配，大进出口管路和小进出口管路分别与基圆圆孔和旋微槽槽道终点圆弧槽道相匹配。
文档编号G12B15/06GK201845566SQ201020600030
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者席有民, 平丽浩, 钱吉裕 申请人:中国电子科技集团公司第十四研究所