一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，包括上蓋板、基板與下蓋板；上蓋板及基板表面均銑有回型流道，回型流道里設(shè)計(jì)有擾流臺階；上蓋板回型流道內(nèi)的擾流臺階與基板回型流道內(nèi)的擾流臺階交錯(cuò)排列，上蓋板與基板、下蓋板與基板焊接在一起形成有進(jìn)水口和出水口的水冷板。水冷板上蓋板和基板回型流道內(nèi)擾流臺階交錯(cuò)設(shè)計(jì)，有效減薄熱邊界層液膜厚度，使流體在對流換熱時(shí)的熱阻減小，讓流體在流道里的流動(dòng)變成劇烈無序的湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化換熱效果，改善了水冷板換熱性能、降低水冷板的熱阻，解決了熱流密度在13W/cm2～15W/cm2電子設(shè)備的散熱難點(diǎn)，當(dāng)額定流量為6L/min時(shí)，水冷板的熱阻可達(dá)到8K/kw以下。
【專利說明】一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水冷板，特別是一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的性能迅速提高，功率迅速增大，整個(gè)系統(tǒng)的耗散功率也急劇增大，而電子設(shè)備的空間結(jié)構(gòu)日益減小。電子設(shè)備耗散功率增加和空間結(jié)構(gòu)小型化，導(dǎo)致電子設(shè)備熱流密度迅速增大，散熱也日益突出。電子設(shè)備散熱問題如果不能得到較好地解決，不僅會影響到設(shè)備的工作性能而且影響到電子設(shè)備的使用壽命。
[0003]大功率電力電子的冷卻方式分為空氣冷卻，油冷和水冷。但在高熱流密度下，風(fēng)冷已很難奏效，且在大系統(tǒng)中會導(dǎo)致體積和重量很大，難以滿足總體要求。而水冷由于水的熱容量和密度大，器件在散熱器上的安裝密度也可加大，因而集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊，對于總發(fā)熱量大和功率開關(guān)器件數(shù)多的系統(tǒng)就很合適。其關(guān)鍵的散熱器件叫水冷板。通常在電子設(shè)備的熱流密度超過5W/cm2時(shí)，就應(yīng)該選擇強(qiáng)迫液冷的冷卻方式。
[0004]但目前的水冷板由于流道設(shè)計(jì)簡單，流體在流道里面處于層流狀態(tài)，沒有起到強(qiáng)化換熱效果，從而導(dǎo)致散熱器的傳熱效率降低，散熱能力比較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有擾流交錯(cuò)臺階的回型流道水冷板，該水冷板具有較高的傳熱效率，可以解決熱流密度為13W/cm2?15W/cm2電子設(shè)備的散熱難點(diǎn)，當(dāng)額定流量為6L/min時(shí)，水冷板的熱阻可達(dá)到8K/kW以下。
[0006]本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，所述水冷板包括上蓋板、基板與下蓋板；所述上蓋板表面銑有回型流道，回型流道里設(shè)計(jì)有擾流臺階；所述基板表面銑有回型流道，回型流道設(shè)計(jì)有擾流臺階，所述上蓋板回型流道內(nèi)的擾流臺階與基板回型流道內(nèi)的擾流臺階交錯(cuò)排列，所述上蓋板與基板、下蓋板與基板焊接在一起形成有進(jìn)水口和出水口的水冷板。
[0008]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述基板設(shè)計(jì)有通孔，所述上蓋板設(shè)計(jì)有焊接加強(qiáng)筋，焊接加強(qiáng)筋穿過通孔伸到基板底部與基板焊接在一起。
[0009]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述基板設(shè)計(jì)有凹槽，所述上蓋板設(shè)計(jì)有肋條，基板與上蓋板裝配時(shí)肋條嵌入凹槽。
[0010]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述基板正面設(shè)計(jì)有進(jìn)水主干道，進(jìn)水主干道連接進(jìn)水口。流體從進(jìn)水口進(jìn)入后，經(jīng)由進(jìn)水主干道流入各回型流道。
[0011]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述基板反面設(shè)計(jì)有出水主干道，出水主干道連接出水口。各回型流道的流體在出水主干道內(nèi)匯集，從出水口流出。
[0012]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述上蓋板擾流臺階高度及基板擾流臺階高度接近流體的熱邊界層厚度，為0.2?0.4mm ;而且上蓋板擾流臺階及基板擾流臺階交錯(cuò)設(shè)計(jì)。
[0013]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述擾流臺階形狀是長方體或圓柱體。
[0014]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述上蓋板與基板以及下蓋板與基板通過攪拌摩擦焊焊接在一起。
[0015]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述水冷板的材質(zhì)為鋁合金。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0017](I)水冷板上蓋板和基板回型流道內(nèi)擾流臺階交錯(cuò)設(shè)計(jì)，有效減薄熱邊界層液膜厚度，使流體在對流換熱時(shí)的熱阻減小，讓流體在流道里的流動(dòng)變成劇烈無序的湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化換熱效果，改善了水冷板換熱性能、降低水冷板的熱阻，解決了熱流密度在13W/cm2?15W/cm2電子設(shè)備的散熱難點(diǎn)，當(dāng)額定流量為6L/min時(shí),水冷板的熱阻可達(dá)到8K/kw以下；
[0018](2)水冷板流道采用回型結(jié)構(gòu)，換熱面積增加，散熱性能提高，各點(diǎn)溫差減??；
[0019](3)各流道間采用并聯(lián)連接，使水冷板內(nèi)流量更加穩(wěn)定；
[0020](4)水冷板結(jié)構(gòu)簡單，工藝可靠，環(huán)保，承壓能力好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0022]圖1是本發(fā)明水冷板爆炸示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明水冷板上蓋板回型流道以及擾流臺階示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明水冷板上蓋板肋條及焊接加強(qiáng)筋示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明水冷板基板正面示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明水冷板上蓋板及基板配合示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明水冷板基板正面流道示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明水冷板基板反面流道示意圖；
[0029]圖8是本發(fā)明水冷板上蓋板與基板焊道示意圖；
[0030]圖9是本發(fā)明水冷板下蓋板與基板焊道示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0032]如圖1所示，一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，所述水冷板包括上蓋板1、基板2與下蓋板3 ;如圖2所示，所述上蓋板表面銑有回型流道5-1，回型流道5-1里設(shè)計(jì)有擾流臺階4-1 ;如圖4所示，所述基板2表面銑有回型流道5-2，回型流道5-2設(shè)計(jì)有擾流臺階4-2，如圖5所示，所述上蓋板I回型流道5-1內(nèi)的擾流臺階4-1與基板2回型流道5_2內(nèi)的擾流臺階4-2交錯(cuò)排列，所述上蓋板I與基板2、下蓋板3與基板2焊接在一起形成有進(jìn)水口 11和出水口 12的水冷板。
[0033]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖4所示，所述基板2設(shè)計(jì)有通孔8，如圖3所示，所述上蓋板I設(shè)計(jì)有焊接加強(qiáng)筋7，焊接加強(qiáng)筋7穿過通孔8伸到基板2底部與基板2焊接在一起。焊道如圖9中15所示。
[0034]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖4所示，所述基板2設(shè)計(jì)有凹槽10，如圖3所示，所述上蓋板I設(shè)計(jì)有肋條6，基板2與上蓋板I裝配時(shí)肋條6嵌入凹槽10。
[0035]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖6所示，所述基板2正面設(shè)計(jì)有進(jìn)水主干道9，進(jìn)水主干道9連接進(jìn)水口 11。流體從進(jìn)水口 11進(jìn)入后，經(jīng)由進(jìn)水主干道9流入各回型流道。
[0036]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如圖7所示，所述基板2反面設(shè)計(jì)有出水主干道13，出水主干道13連接出水口 12。各回型流道的流體在出水主干道13內(nèi)匯集，從出水口流出。
[0037]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述上蓋板I擾流臺階4-1高度及基板2擾流臺階4-2高度接近流體的熱邊界層厚度，為0.2?0.4mm ;而且上蓋板擾流臺階及基板擾流臺階交錯(cuò)設(shè)計(jì)。
[0038]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述擾流臺階4-1及4-2形狀是長方體或圓柱體。
[0039]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述上蓋板I與基板2以及下蓋板3與基板2通過攪拌摩擦焊焊接在一起。上蓋板I與基板2焊道如圖8中14所示，下蓋板3與基板2焊道如圖9中16所示。
[0040]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述水冷板的材質(zhì)為鋁合金。
[0041]流體在水冷板流道里面對流換熱時(shí)，流體會在流道表面形成熱邊界層，邊界層的厚度越厚，就會阻止熱體與水冷板流道之間的熱交換，從而降低水冷板的傳熱效率，因此，為了提高水冷板的換熱效率，必須要降低流道表面的邊界層厚度。降低邊界層厚度的方法是讓液體在水冷板流道中形成紊流，如圖4所示。本發(fā)明設(shè)計(jì)的上蓋板與基板擾流臺階的交錯(cuò)設(shè)計(jì)，讓液體在流道中發(fā)生強(qiáng)烈而且無序的流動(dòng)，從而降低了流體的邊界層厚度，也即降低了流體的對流熱阻，起到了強(qiáng)化換熱的效果。
[0042]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:包括上蓋板、基板與下蓋板；所述上蓋板表面銑有回型流道，回型流道里設(shè)計(jì)有擾流臺階；所述基板表面銑有回型流道，回型流道設(shè)計(jì)有擾流臺階，所述上蓋板回型流道內(nèi)的擾流臺階與基板回型流道內(nèi)的擾流臺階交錯(cuò)排列，所述上蓋板與基板、下蓋板與基板焊接在一起形成有進(jìn)水口和出水口的水冷板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述基板設(shè)計(jì)有通孔，所述上蓋板設(shè)計(jì)有焊接加強(qiáng)筋，焊接加強(qiáng)筋穿過通孔伸到基板底部與基板焊接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述基板設(shè)計(jì)有凹槽，所述上蓋板設(shè)計(jì)有肋條，基板與上蓋板裝配時(shí)肋條嵌入凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述基板正面設(shè)計(jì)有進(jìn)水主干道，進(jìn)水主干道連接進(jìn)水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述基板反面設(shè)計(jì)有出水主干道，出水主干道連接出水口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述上蓋板擾流臺階高度及基板擾流臺階高度接近流體的熱邊界層厚度，為0.2?0.4mm ;而且上蓋板擾流臺階及基板擾流臺階交錯(cuò)設(shè)計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述擾流臺階形狀是長方體或圓柱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述上蓋板與基板以及下蓋板與基板通過攪拌摩擦焊焊接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有擾流交錯(cuò)臺階回型流道水冷板，其特征在于:所述水冷板的材質(zhì)為招合金。
【文檔編號】H05K7/20GK104334002SQ201410621333
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】冷明全, 歐棟生, 文玉良, 崔 國 申請人:廣州高瀾節(jié)能技術(shù)股份有限公司