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一种基于湍流特征的射流闪冷装置


技术摘要:
本发明提供的基于湍流特征的射流闪冷装置,包括:第一管路,用于供流体介质定向流动,所述流体介质在所述第一管路内的流动方向为第一流动方向,所述第一管路在所述第一流动方向的上游连接动力装置,所述第一管路在所述第一流动方向的下游为封闭端;第二管路,连接在所述  全部
背景技术:
随着科技的发展,电子元件、微电子器件的应用变得十分广泛。随着微电子器件的 集成度和性能不断提高,单位面积的功率不断增大,局部区域热能耗散密度也随之增加。因 此,微电子器件在工作时容易发热。大量的统计数据表明:目前的微电子器件热流密度已达 到100-1000W/m2,高度集成的大功率微电子器件运行时,其产生的热流密度高达200- 1500W/cm2。研究表明:工作温度对于微电子器件的性能和寿命具有一定影响,微电子器件 的可靠性与工作温度关系密切。统计数据显示:当微电子器件温度达到70-80℃,温度再每 升高10℃时,其性能或可靠性降低5%。所以,当微电子器件的温度过高,或者微电子器件工 作环境温度发生剧烈波动时,微电子器件的性能明显降低。受此影响,微电子器件的使用寿 命也会随之减少。在更加恶劣的工作环境中,如高温环境,还容易使微电子器件失效,影响 其所在的集成电路的性能,甚至引发其整体设备发生故障。 为了保证微电子器件的温度处于合理范围内,现有的方法为利用机械设备辅助降 温,如计算机内的散热扇。但是散热扇仅能针对设备整体环境内的气流进行扰动,气流的扰 动作用对微电子器件影响较小,导致微电子器件自身温降效果不明显,散热效果有限,辅助 降温效率相对较低。经大量的统计数据和实验分析表明:基于风扇冷却技术的散热器所能 承载的最大热流密度仅为40W/cm2。微电子器件工作时仍存在工作温度高于合理温度范围 的情况。 现有的另一种方法为利用导热管道,分布在微电子器件所在的集成电路板附近, 通过管道与集成电路板的接触,导热管道内设置冷媒,实现集成电路板与冷媒所在的导热 管道换热,带走集成电路板的热能。经大量的统计数据和实验分析表明:基于导热管道冷却 技术的散热器所能承载的最大热流密度仅为25-100W/cm2。工业化实际应用的结果表明:由 于微电子器件在集成电路板上的分布并不是均匀的,导致集成电路板上的热量分布并不均 匀,因此,导热管道的换热,只能针对整体集成电路板进行均匀的换热降温,微电子器件所 在部位的温度,仍然相对整体集成电路板的平均温度较高。
技术实现要素:
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中微电子器件工作温度相对较 高缺陷,从而提供一种基于湍流特征的射流闪冷装置。 一种基于湍流特征的射流闪冷装置,包括: 第一管路,用于供流体介质流动,所述流体介质在所述第一管路内的流动方向为第一 流动方向,所述第一管路在所述第一流动方向的上游连接动力装置,所述第一管路在所述 3 CN 111599779 A 说 明 书 2/5 页 第一流动方向的下游为封闭端; 第二管路,连接在所述第一管路上,所述第二管路上设有介质出口,所述介质出口朝向 发热元件设置。 还包括: 导流壁,设于所述介质出口上,一端连接所述第二管路,另一端向所述发热元件延伸形 成导流通道。 所述导流通道的横截面积沿靠近所述发热元件的方向逐渐减小。 还包括: 第一阀体,设于所述第二管路上,所述流体介质在所述第二管路内的流动方向为第二 流动方向,所述第一阀体相对于所述介质出口设于所述第二流动方向的上游。 还包括: 整流装置,设于所述第二管路内,所述整流装置相对于所述第一阀体设于所述第二流 动方向的下游,所述整流装置相对于所述介质出口设于所述第二流动方向的上游。 所述流体介质在所述第二管路内的流动方向为第二流动方向,所述第一流动方向 与所述第二流动方向之间的夹角大于0°。 还包括: 过滤装置,设于所述第一管路上,相对于所述第二管路设于所述第一流动方向的上游。 所述过滤装置相对于所述动力装置设于所述第一流动方向上的下游。 所述介质出口包括至少一个开口正对所述发热元件的导流通道和/或一个开口倾 斜朝向所述发热元件的导流通道。 所述导流通道的开口朝向所述发热元件上温度相对较高的部位设置。 本发明技术方案,具有如下优点:   1.本发明提供的基于湍流特征的射流闪冷装置,第二管路,连接在所述第一管路上, 所述第二管路上设有介质出口,所述介质出口朝向发热元件设置。流体介质能够通过第一 管路进入第二管路,然后通过介质出口直接喷射在发热元件上,能够直接针对发热元件所 在位置进行冷却降温。   2.本发明提供的基于湍流特征的射流闪冷装置,整流装置相对于所述第一阀体 设于所述第二流动方向的下游。整流装置在第二管路内部提高流体流动均匀性,保证流体 介质在第二管路内的流动相对稳定,有效消除或削弱因第一阀体调节而造成的流体不稳定 状态。 3.本发明提供的基于湍流特征的射流闪冷装置,第一阀体可以依据发热元件的实 际温度情况,调节进入第二管路的流体介质流量,对发热元件的冷却始终处于合理范围内。   4.本发明提供的基于湍流特征的射流闪冷装置,介质出口包括至少一个开口正 对所述发热元件的导流通道和/或一个开口倾斜朝向所述发热元件的导流通道。倾斜朝向 发热元件的开口和正对发热元件的开口,喷射出的两组流体在发热元件上形成两个不同的 流体落点。能够针对发热元件的不同部位进行综合降温,从而提高发热元件整体的降温效 果。同时,多角度流体冲击能够加剧发热元件表面的换热效率,进一步提高发热元件的降温 散热效果。 4 CN 111599779 A 说 明 书 3/5 页 附图说明 为了更清楚地说明本发明
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