[发明专利]一种多热源相变散热装置

说明书

本发明实施例提供了一种多热源相变散热装置，包括：储液罐、泵、过滤器、流量计、梯度复合换热的多热源相变热管理单元、冷凝器、回液管路和供液管路。本发明实施例提供的一种多热源相变散热装置，适用于高热流密度多热源芯片、器件或设备的散热问题，根据多个发热部件的特点，基于梯度复合换热的相变热管理单元及其分布式应用形式，结合对应的群控策略，确保多个发热部件处于合理温度范围之内。

技术领域

本发明涉及电子冷却、高效换热、热工设技术领域，尤其涉及一种多热源相变散热装置。

背景技术

随着科学技术的进步与发展，高性能超级计算机、雷达与激光装置、高速列车牵引变流器、MEMS系统等新兴电子设备与机械元件逐渐向小型化发展过程中遇到的高热流密度散热问题，已经成为了制约行业继续发展的瓶颈。传统的强迫空冷技术的冷却能力一般不超过1W/cm²，高热流密度器件与设备的冷却问题中已不再适用。尽管单相液冷技术的冷却能力可达到20W/cm²，但对于更高热流密度的散热需求，特别是对于云计算、数据中心等高性能超级计算机网络化、智能化发展过程中的多热源高热流密度芯片散热问题，单相液冷技术则存在很大的局限性，如：冷却工质流速需求增大，使得泵功、噪声增大；冷却工质单相流动过程中存在温升，使得散热表面温度分布不均匀，影响器件与设备的正常工作性能，故不能很好地适应散热负荷、系统功耗、安装空间、噪音水平等应用条件的限制。目前微细通道相变冷却技术在高热流密度器件与设备散热方面具有极大优势，但考虑到多热源、甚至系统层面的散热需求，则仍存在热源热峰现象以及热沉流量分配不均与两相流流动不稳定等影响与制约散热效果的问题。因此，亟待开发适用于高热流密度多热源的高效相变冷却技术与换热方式。

发明内容

本发明的实施例提供了一种多热源相变散热装置，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种多热源相变散热装置，包括：储液罐、泵、过滤器、流量计、梯度复合换热的多热源相变热管理单元、冷凝器、回液管路和供液管路；

所述梯度复合换热的多热源相变热管理单元包括：微通道相变冷板、相变式均热板和发热部件；同一层级的所述发热部件与所述相变式均热板的蒸发侧贴合，所述相变式均热板的另一侧即冷凝侧与微通道相变冷板贴合；

所述梯度复合换热的多热源相变热管理单元中所述微通道相变冷板的出流通过所述回液管路并联接入所述冷凝器，所述冷凝器的出流接入所述储液罐，冷却工质在所述泵驱动作用下从所述储液罐经所述供液管路通过所述过滤器与流量计之后回到所述微通道相变冷板，构成了冷却工质相变流动传热循环系统。

优选地，所述装置还包括：流控元件、控制中心、压力传感器、温度传感器、压差传感器、信号反馈电路和调节作用电路；

所述压力传感器与微通道相变冷板相连，用于监测微通道相变冷板冷却工质的进口压力状态；所述温度传感器与相变式均热板相连，用于监测相变式均热板的温度变化情况；所述压差传感器与微通道相变冷板相连，用于监测流经微通道相变冷板的冷却工质压降变化情况；所述温度传感器、压力传感器与压差传感器实时监测信号，所述监测信号通过所述信号反馈电路将接入所述控制中心，形成了分布式热管理单元运行监测信号反馈系统，实时监测梯度复合换热的多热源相变热管理单元的运行状态；

所述控制中心通过所述调节作用电路分别与泵、流控元件相连。

优选地，所述相变式均热板为柔性或者非柔性相变式均热板，内部真空且具有工质，同时内壁具有吸液芯，所述相变式均热板的上下两个平面分别为蒸发侧和冷凝侧，当相变式均热板受热时，冷却工质在所述蒸发侧蒸发，蒸汽在所述冷凝侧凝结，通过所述吸液芯的毛细作用回到蒸发侧，形成循环。

优选地，所述微通道相变冷板为通道结构，所述通道结构包括平行式微通道结构、扩张式微通道结构、分隔肋式微通道结构或辐射型微通道结构。