[发明专利]一种自然对流散热结构及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热结构及其方法，尤其是涉及一种采用自然对流方式的散热结构及散热其方法。

背景技术

自然对流散热是指在没有外部机械力的作用下，仅仅靠流体内部温度差，而使得流体流动从而产生的传热现象，被称为自然对流散热。而动压是指物体在做相对流体运动时，在正对流体的方向表面，流体完全受阻，此处流体速度为零，其动能转变为压力能，压力增大，其压力成为全受阻压力，它与未受扰动处的压力之差，称为动压。

自然对流散热方式是最常见的散热方式，它的散热原理是利用空气冷热变化时产生对流带走热源的热量。自然对流散热方式作为一种应用广泛的散热方式，具有着结构简单，可靠性高，成本低，散热密度较低的特点。

在现有技术的近似技术方案中，有利用烟囱结构加强冷热空气的压力差，增强对流，提高散热能力的方案。但是，目前的自然对流散热方式存在着效率低的缺陷，而强迫风冷方式存在着成本较高、可靠性低的技术缺陷。同时，在相同散热能力的情况下对比，现有技术往往都需要更多材料和更大的体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种自然对流散热结构及其方法，该结构及其方法能明显提高目前自然对流散热器散热能力，在相同散热能力的情况下，所需的材料更少，体积更小，能够保持较低的成本和较高的可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种自然对流散热结构的技术实现方案，一种自然对流散热结构，包括：外壳和肋片，外壳包括内壁和外壁。在外壳的内部并排设置有两根以上的肋片，肋片采用渐变截面的结构。外壳的两端开口，肋片之间形成渐变截面结构的管状空气通道，热源接触自然对流散热结构的局部区域，将热量传导到自然对流散热结构的外壳，自然对流散热结构的内壁、外壁和接触到的空气发生热交换，肋片之间管状空气通道内的空气受热上升，管状空气通道下部的冷空气不断补充进来带走热量。

作为本发明一种自然对流散热结构技术方案的进一步改进，肋片中部的截面积大于两端的截面积，从肋片的一端到中部，肋片的截面积逐渐变小，从肋片的中部再到另一端，肋片的截面积逐渐变大。在肋片之间管状空气通道的空气进入部分增大有效入口面积，增加流入空气量；通过控制管状空气通道的截面积变化减少入口空气动压，从而减少入口阻力。在肋片之间管状空气通道的空气出口部分增大有效入口面积，减少出口压力损失，从而减少出口阻力，扩大有效出口截面，增加空气实际流出量，并且自然的与外界大气汇合。

作为本发明一种自然对流散热结构技术方案的进一步改进，外壳的顶板的内壁采用渐变截面的结构，顶板中部的截面积大于两端的截面积。

作为本发明一种自然对流散热结构技术方案的进一步改进，外壳的底板的内壁采用渐变截面的结构，底板中部的截面积大于两端的截面积。

作为本发明一种自然对流散热结构技术方案的进一步改进，外壳的侧板的内壁采用渐变截面的结构，侧板中部的截面积大于两端的截面积。

作为本发明一种自然对流散热结构技术方案的进一步改进，自然对流散热结构的肋片采用渐变截面为椭圆或抛物线或椭圆加矩形的曲面结构。

作为本发明一种自然对流散热结构技术方案的进一步改进，自然对流散热结构的外壳和肋片采用高导热系数的铝合金材料制成。

本发明还另外具体提供了一种自然对流散热方法的技术实现方案，一种自然对流散热方法，在自然对流散热结构的外壳内部并排设置两根以上的肋片，外壳和肋片均采用高导热系数材料制成，使外壳与肋片之间形成并列的管状空气通道结构。肋片采用渐变截面的结构，肋片中部的截面积大于两端的截面积。当热源接触到自然对流散热结构的外壳的局部区域时，热量传导至到自然对流散热结构的外壳，外壳的内壁和外壁和接触到的空气发生热交换，管状空气通道内空气受热上升，管状空气通道下部的冷空气不断补充进自然对流散热结构的管状空气通道带走热量，从而实现自然对流散热。

作为本发明一种自然对流散热方法技术方案的进一步改进，在肋片之间管状空气通道的空气进入部分增大有效入口面积，增加流入空气量。通过控制管状空气通道的截面积变化减少入口空气动压，从而减少入口阻力。在肋片之间管状空气通道的空气出口部分增大有效入口面积，减少出口压力损失，从而减少出口阻力，扩大有效出口截面，增加空气实际流出量，并且自然的与外界大气汇合。

作为本发明一种自然对流散热方法技术方案的进一步改进，自然对流散热方法还包括采用渐变截面为椭圆或抛物线或椭圆加矩形的曲面结构对自然对流散热结构的肋片进行设计的过程。

通过实施上述本发明一种自然对流散热结构及其方法的技术方案，能够达到以下技术效果：