一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，包括上蓋板、基板與下蓋板；上蓋板及基板表面均銑有直流道，直流道里設計有擾流臺階；上蓋板直流道內的擾流臺階與基板直流道內的擾流臺階交錯排列，上蓋板與基板、下蓋板與基板焊接在一起形成有進水口和出水口的水冷板。水冷板上蓋板和基板直流道內擾流臺階交錯設計，有效減薄熱邊界層液膜厚度，使流體在對流換熱時的熱阻減小，讓流體在流道里的流動變成劇烈無序的湍流狀態，從而強化換熱效果，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電子設備的散熱難點，當額定流量為6L/min時，水冷板的熱阻可達到8K/kw以下。
【專利說明】一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水冷板，特別是一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的發展，電子設備的性能迅速提高，功率迅速增大，整個系統的耗散功率也急劇增大，而電子設備的空間結構日益減小。電子設備耗散功率增加和空間結構小型化，導致電子設備熱流密度迅速增大，散熱也日益突出。電子設備散熱問題如果不能得到較好地解決，不僅會影響到設備的工作性能而且影響到電子設備的使用壽命。
[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，風冷已很難奏效，且在大系統中會導致體積和重量很大，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、結構緊湊，對于總發熱量大和功率開關器件數多的系統就很合適。其關鍵的散熱器件叫水冷板。通常在電子設備的熱流密度超過5W/cm2時，就應該選擇強迫液冷的冷卻方式。
[0004]但目前的水冷板由于流道設計簡單，流體在流道里面處于層流狀態，沒有起到強化換熱效果，從而導致散熱器的傳熱效率降低，散熱能力比較差。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種具有擾流交錯臺階的直流道水冷板，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電子設備的散熱難點，當額定流量為6L/min時，水冷板的熱阻可達到8K/kW以下。
[0006]本發明解決其問題所采用的技術方案是:
[0007]—種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，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直流道，直流道里設計有擾流臺階；所述基板表面銑有直流道，直流道設計有擾流臺階，所述上蓋板直流道內的擾流臺階與基板直流道內的擾流臺階交錯排列，所述上蓋板與基板、下蓋板與基板焊接在一起形成有進水口和出水口的水冷板。
[0008]為了更好的實現本發明，所述基板設計有通孔，所述上蓋板設計有焊接加強筋，焊接加強筋穿過通孔伸到基板底部與基板焊接在一起。
[0009]為了更好的實現本發明，所述基板設計有凹槽，所述上蓋板設計有肋條，基板與上蓋板裝配時肋條嵌入凹槽。
[0010]為了更好的實現本發明，所述基板正面設計有進水主干道，進水主干道連接進水口。流體從進水口進入后，經由進水主干道流入各直流道。
[0011]為了更好的實現本發明，所述基板反面設計有出水主干道，出水主干道連接出水口。各直流道的流體在出水主干道內匯集，從出水口流出。
[0012]為了更好的實現本發明，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設計。
[0013]為了更好的實現本發明，所述擾流臺階形狀是長方體或圓柱體。
[0014]為了更好的實現本發明，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]為了更好的實現本發明，所述水冷板的材質為鋁合金。
[0016]本發明與現有技術相比，具有如下優點及有益效果:
[0017](I)水冷板上蓋板和基板直流道內擾流臺階交錯設計，有效減薄熱邊界層液膜厚度，使流體在對流換熱時的熱阻減小，讓流體在流道里的流動變成劇烈無序的湍流狀態，從而強化換熱效果，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電子設備的散熱難點，當額定流量為6L/min時,水冷板的熱阻可達到8K/kw以下；
[0018](2)水冷板結構簡單，工藝可靠，環保，承壓能力好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和實施例對發明作進一步說明:
[0020]圖1是本發明水冷板爆炸示意圖；
[0021]圖2是本發明水冷板上蓋板直流道以及擾流臺階示意圖；
[0022]圖3是本發明水冷板上蓋板肋條及焊接加強筋示意圖；
[0023]圖4是本發明水冷板基板正面示意圖；
[0024]圖5是本發明水冷板上蓋板及基板配合示意圖；
[0025]圖6是本發明水冷板基板正面流道示意圖；
[0026]圖7是本發明水冷板基板反面流道示意圖；
[0027]圖8是本發明水冷板上蓋板與基板焊道示意圖；
[0028]圖9是本發明水冷板下蓋板與基板焊道示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步的詳細描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0030]如圖1所示，一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，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直流道5-1，直流道5-1里設計有擾流臺階4-1 ;如圖4所示，所述基板2表面銑有直流道5-2，直流道5-2設計有擾流臺階4_2，如圖5所示，所述上蓋板I直流道5-1內的擾流臺階4-1與基板2直流道5-2內的擾流臺階4-2交錯排列，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水口 11和出水口 12的水冷板。
[0031 ] 為了更好的實現本發明，如圖4所示，所述基板2設計有通孔8，如圖3所示，所述上蓋板I設計有焊接加強筋7，焊接加強筋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。
[0032]為了更好的實現本發明，如圖4所示，所述基板2設計有凹槽10，如圖3所示，所述上蓋板I設計有肋條6，基板2與上蓋板I裝配時肋條6嵌入凹槽10。
[0033]為了更好的實現本發明，如圖6所示，所述基板2正面設計有進水主干道9，進水主干道9連接進水口 11。流體從進水口 11進入后，經由進水主干道9流入各直流道。
[0034]為了更好的實現本發明，如圖7所示，所述基板2反面設計有出水主干道13，出水主干道13連接出水口 12。各直流道的流體在出水主干道13內匯集，從出水口流出。
[0035]為了更好的實現本發明，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設計。
[0036]為了更好的實現本發明，所述擾流臺階4-1及4-2形狀是長方體或圓柱體。
[0037]為了更好的實現本發明，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。
[0038]為了更好的實現本發明，所述水冷板的材質為鋁合金。
[0039]流體在水冷板流道里面對流換熱時，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。本發明設計的上蓋板與基板擾流臺階的交錯設計，讓液體在流道中發生強烈而且無序的流動，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，起到了強化換熱的效果。
[0040]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，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直流道，直流道里設計有擾流臺階；所述基板表面銑有直流道，直流道設計有擾流臺階，所述上蓋板直流道內的擾流臺階與基板直流道內的擾流臺階交錯排列，所述上蓋板與基板、下蓋板與基板焊接在一起形成有進水口和出水口的水冷板。
2.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，其特征在于:所述基板設計有通孔，所述上蓋板設計有焊接加強筋，焊接加強筋穿過通孔伸到基板底部與基板焊接在一起。
3.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，其特征在于:所述基板設計有凹槽，所述上蓋板設計有肋條，基板與上蓋板裝配時肋條嵌入凹槽。
4.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，其特征在于:所述基板正面設計有進水主干道，進水主干道連接進水口。
5.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，其特征在于:所述基板反面設計有出水主干道，出水主干道連接出水口。
6.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，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設計。
7.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，其特征在于:所述擾流臺階形狀是長方體或圓柱體。
8.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，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.根據權利要求1所述的一種具有擾流交錯臺階直流道水冷板，其特征在于:所述水冷板的材質為招合金。
【文檔編號】H05K7/20GK104334003SQ201410621436
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】冷明全, 歐棟生, 文玉良, 崔 國 申請人:廣州高瀾節能技術股份有限公司