一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种针对极高热流密度的基于细通道冷却的高效旋转散热装置，包括冷却元件、旋转驱动机构、冷却工质供收管、旋转接头以及冷却工质；旋转驱动机构设置在冷却元件的内侧面，冷却工质供收管设置在冷却元件的外侧面；受热点位于冷却元件的内侧；旋转接头设置在所述冷却工质供收管上；旋转接头内通入所述冷却工质；旋转驱动机构驱动冷却元件旋转，用于提高冷却元件可承载的热流密度。利用细通道强化传热，同时利用旋转驱动机构带动冷却元件高速旋转，使冷却元件由原本的点集中受热转化为环带均匀受热，从而极大地降低受热点的时均热流密度，突破常规细通道冷却方式所能承载的最高热流密度限值。

High efficiency rotary heat radiation device based on fine channel cooling

The invention relates to a device for high heat flux heat efficient rotary cooling based on fine channel, including cooling element, rotary drive mechanism, a cooling refrigerant for collecting tube, rotary joints and cooling refrigerant; the rotary drive mechanism is arranged on the inside surface of the cooling element and cooling refrigerant for pipe is arranged on the outer side the cooling element; by the medial hotspot located in the cooling element; the rotary joint is arranged on the cooling medium for tube; rotary joint through the cooling refrigerant; the rotary drive mechanism drives the rotating cooling element, is used to improve the heat flux cooling element bearing. Heat transfer enhancement by fine channel, at the same time by rotating the driving mechanism drives the cooling element to rotate at high speed, the cooling element from the original point of concentrated heat into the annular heat evenly, thereby greatly reducing the hot time averaged heat flux, maximum heat flux to break the conventional fine channels cooling the capacity limit.

【技术实现步骤摘要】
一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置
本专利技术涉及强化传热领域，具体涉及一种针对极高热流密度的基于细通道冷却的高效旋转散热装置。
技术介绍
微细通道冷却是一种针对高热流密度的强化传热方式，由于其具有换热系数高、换热面积大和结构内部冷却等优点，在大功率微电子机械和芯片、燃气轮机透平叶片、航空航天热控、大功率固体激光冷却、高能粒子加速器靶系统等领域应用前景广阔。如专利CN201210132108即提出了一种适用于高热流密度电子芯片的微细通道冷却器，专利CN20151035710357490则提出了一种适用于燃气轮机透平叶片冷却的微细通道冷却结构。也有研究者将微细通道冷却与其他强化传热方式结合起来，以进一步提高散热能力。如专利CN201510717842即提出了一种适用于有源相控阵雷达射频组件冷却的微喷射流与微细通道冷却相结合的热沉装置。微细通道冷却能力与通道截面形状、水力直径、冷却工质类型等许多因素有关。一般将水力直径在0.01～0.2mm范围内的通道称为微通道，水力直径在0.2～3.0mm范围内的通道称为细通道。当其他影响因素一致时，通道水力直径越小，换热系数越高，但同时冷却工质流动压降也越大。针对冷却元件与热源相对静止的情形，以水为工质的微细通道冷却热流密度接近1kW/cm2。但有些在极端条件下工作的器件，其表面热流密度远远超过1kW/cm2，并且其正常工作要求的最高温度限值较低。这类承载极高热流密度的器件如果采用常规的微细通道冷却方式，将很快达到临界热流密度，微细通道内局部区域被冷却工质相变产生的气体充塞，阻碍冷却工质流动，器件局部温度急剧升高，导致器件失效、结构损毁、威胁人员安全等一系列严重后果。为解决类似器件在极端热流密度下的有效散热问题，本专利技术提供一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置。利用细通道强化传热，结合冷却元件高速旋转，使冷却元件由原本的点集中受热转化为环带均匀受热，从而大大降低受热点时均热流密度。
技术实现思路
本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置，包括冷却元件、旋转驱动机构、冷却工质供收管、旋转接头以及冷却工质；所述旋转驱动机构设置在冷却元件的内侧面，所述冷却工质供收管设置在冷却元件的外侧面；所述冷却元件的内侧有受热点；所述旋转接头设置在所述冷却工质供收管上；所述旋转接头内通入所述冷却工质；所述旋转驱动机构驱动冷却元件旋转，用于提高冷却元件可承载的热流密度。本专利技术还存在以下特征：所述冷却元件内排布有多条细通道，所述细通道与冷却工质供收管连通，所述驱动机构驱动冷却元件旋转。所述冷却元件由高热导率和高机械强度金属或复合材料制成，冷却元件形状为圆盘或球面盘结构。所述细通道截面形状为矩形、圆形、三角形、梯形或异形；所述细通道的长度方向为直通道、U型通道、变截面通道、分形通道中的一种或多种。所述旋转驱动机构为直筒或锥筒状结构，所述旋转驱动机构的驱动方式为电机驱动、带传动、齿轮传动、气动传动中的一种或多种。所述冷却工质为水、液态金属、有机冷却剂、有机/无机溶液以及在这些冷却剂内添加不同纳米颗粒所形成的各种纳米流体。所述冷却工质供收管固定不动，与旋转的冷却元件之间通过冷却介质动密封结构进行密封。所述冷却元件的外侧面设置有加强结构。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：利用细通道强化传热，同时利用旋转驱动机构带动冷却元件高速旋转，使冷却元件由原本的点集中受热转化为环带均匀受热，从而极大地降低受热点的时均热流密度，突破常规细通道冷却方式所能承载的最高热流密度限值。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术中所述基于细通道冷却的高效旋转散热装置的结构示意图；图2是细通道示意图。其中，1为冷却元件；2为细通道；3为受热点；4为旋转驱动机构；5为冷却工质供收管；6为旋转接头；7为冷却工质；8为加强结构；9为动密封结构；21为细通道入口；22为细通道出口。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参照图1和图2，对本专利技术的结构特征详述如下：一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置，其特征在于：包括冷却元件1、旋转驱动机构4、冷却工质供收管5、旋转接头6以及冷却工质7；所述旋转驱动机构4设置在冷却元件1的内侧面，所述冷却工质供收管5设置在冷却元件1的外侧面；所述冷却元件1的内侧有受热点3；所述旋转接头6设置在所述冷却工质供收管5上；所述旋转接头6内通入所述冷却工质7；所述旋转驱动机构4驱动冷却元件1旋转，用于提高冷却元件1可承载的热流密度。所述冷却元件1内排布有多条细通道2，所述细通道2与冷却工质供收管5连通，所述驱动机构4驱动冷却元件1旋转；上述利用细通道2强化传热，同时利用旋转驱动机构4带动冷却元件1高速旋转，使冷却元件1由原本的点集中受热转化为环带均匀受热，从而极大地降低受热点的时均热流密度，突破常规细通道2冷却方式所能承载的最高热流密度限值。所述冷却元件1由高热导率和高机械强度金属或复合材料制成，冷却元件1形状为圆盘或球面盘结构。所述细通道2截面形状为矩形、圆形、三角形、梯形或异形；所述细通道2的长度方向为直通道、U型通道、变截面通道、分形通道中的一种或多种。所述旋转驱动机构4为直筒或锥筒状结构，所述旋转驱动机构4的驱动方式为电机驱动、带传动、齿轮传动、气动传动中的一种或多种。所述冷却工质7为水、液态金属、有机冷却剂、有机/无机溶液以及在这些冷却剂内添加不同纳米颗粒所形成的各种纳米流体。所述冷却工质供收管5固定不动，与旋转的冷却元件1之间通过冷却介质动密封结构9进行密封。所述冷却元件1的外侧面设置有加强结构8。上述的冷却元件1为铬锆铜片，其内部沿圆周均匀排布若干组细通道2；细通道2截面为矩形，沿轴向为树状分叉形结构，最小截面尺寸为1.0×2.0mm2；冷却元件1的转速大于1000rpm；背向受热点3一侧设计有加强结构8，也就是冷却元件1的外侧面设置有加强结构8，以保证冷却元件1结构的可靠性。本专利技术未详细阐述部分属于本领域公知技术。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置，其特征在于：包括冷却元件(1)、旋转驱动机构(4)、冷却工质供收管(5)、旋转接头(6)以及冷却工质(7)；所述旋转驱动机构(4)设置在冷却元件(1)的内侧，所述冷却工质供收管(5)设置在冷却元件(1)的外侧；所述冷却元件(1)的内侧有受热点(3)；所述旋转接头(6)设置在所述冷却工质供收管(5)上；所述旋转接头(6)内通入所述冷却工质(7)；所述旋转驱动机构(4)驱动冷却元件(1)旋转，用于提高冷却元件(1)可承载的热流密度。

【技术特征摘要】
1.一种基于细通道冷却的高效旋转散热装置，其特征在于：包括冷却元件(1)、旋转驱动机构(4)、冷却工质供收管(5)、旋转接头(6)以及冷却工质(7)；所述旋转驱动机构(4)设置在冷却元件(1)的内侧，所述冷却工质供收管(5)设置在冷却元件(1)的外侧；所述冷却元件(1)的内侧有受热点(3)；所述旋转接头(6)设置在所述冷却工质供收管(5)上；所述旋转接头(6)内通入所述冷却工质(7)；所述旋转驱动机构(4)驱动冷却元件(1)旋转，用于提高冷却元件(1)可承载的热流密度。2.根据权利要求1所述的基于细通道冷却的高效旋转散热装置，其特征在于：所述冷却元件(1)内排布有多条细通道(2)，所述细通道(2)与冷却工质供收管(5)连通，所述驱动机构(4)驱动冷却元件(1)旋转。3.根据权利要求2所述的基于细通道冷却的高效旋转散热装置，其特征在于：所述冷却元件(1)由高热导率和高机械强度金属或复合材料制成，冷却元件(1)形状为圆盘或球面盘结构。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宜灿，梁参军，王永峰，季翔，赵柱民，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34