流体传热CPU散热器

摘要

一种适用于网络计算机房高密度大功率热场中的流体传热CPU散热器，该散热器具有与CPU导热基板在功能与结构相匹配的吸热皿，通过吸热皿蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管内的液态工质从CPU导热基板中吸收潜热，相变成气态，进入到首末端接通的串并联循环管路中，蒸发段形成高压，回流段形成低压，推动高速有序的流体循环传热，经翅片进行散热，形成可曲折迂回扩张不断流不少流的流体传热方式，其速度与传热量比目前最良热导率固体材料高出几十倍，创造出满足CPU所需的传热速度，利用机壳风道内有限空间，使得全部热量不再停留在热源处，CPU结点始终保持均低温升，不仅能保证计算机在高温环境中满负荷可靠工作，而且还能达到大幅度节能的目的。

主权项

一种由吸热皿、循环管路、散热翅片、汇流管、节流管、节流阀构成的流体传热计算机CPU及其相关集成芯片的散热器，统称流体传热CPU散热器，其特征是覆盖在CPU导热基板上并向其吸收热量的吸热皿，在CPU周围允许的空间内，通过吸热皿上的安装孔或卡槽，在螺栓或卡簧适度弹性压力紧固下，将吸热皿的基底面与CPU导热基板相互紧密粘结起来，吸热皿具有三种利用相变传热的基本构造，其一是吸热皿周边密封中间夹层，形成一个或数个蒸腾室，其二是在吸热皿中具有孔道，形成一条或数条蒸腾道，其三是吸热皿利用其板状基底附着一部分循环管路，形成一条或数条蒸腾管，三者之间也可以相互结合，吸热皿内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU工作功率及环境温度变化相匹配，吸热皿与管路内总工质量与散热器在计算机机壳内外全部结构中的循环管路走向及其内腔容积相匹配，吸热皿与管路形成并联、串联、串并联循环结构，串联可分成跨越式与依次式，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，与吸热皿基底面相对的为导热面，其上焊接散热翅片，吸热皿内灌装的工质分为负压相溶醇基近共沸混合物、负压纯水、负压纯水基混合物、正压低沸点制冷剂四类，CPU一旦工作，在蒸腾室、道、管中的液态工质便可以通过吸热皿基板面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，其中部分工质由液态变成气态，压力增大，气态工质被压入与吸热皿联接的循环管路中蒸发段的进口，并顺蒸发段管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，此段管路由于仍有足够的压力推动便可曲折扩张迂回，充分利用机壳有限空间，大量散发热 量，气态工质释放潜热，开始冷凝成悬浮液滴，继续散发热量，冷凝液滴逐渐融大并汇集在冷凝段的管内壁上，进而汇合成细线状的液态工质流，不断散发热量，在冷凝段管内壁底部不断汇合成粗线状的液态工质流，这个过程散发掉由吸热皿从CPU导热基板中所吸收的潜热量，液态工质流利用重力回到压力低的回流管中或经汇流管联通，形成少涡流相对稳态的液流，避开热量传导到节流管中，使其内的液态工质不蒸腾并在蒸发段与回流段压差驱动下源源不断地通过节流管，由于节流管位置与蒸发进口形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者是节流阀出口径的2至6倍，即准稳流工质流经节流管的过程中形成满管有序的稳液流，气态工质不能进入，节流管便形成单向节流阀，稳液流工质由节流阀的出口连续出来进入到吸热皿的蒸腾室、道、管中，节流阀的作用使蒸腾的气体只能进入蒸发段，形成推动正向循环的动力，同时有效地防止逆向循环，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，由于工质计量与循环结构功率匹配，不会发生少流断流，如此完成循环的始终，并通过吸热皿吸收热量进行再往复循环，在串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，形成多级高速循环结构，实现流体传热CPU散热器的工作过程，并由此在CPU周围及其在计算机壳内外可利用空间建立起流体传热循环系统，构成流体传热CPU散热器，根据蒸腾室、道、管与蒸发管的分布与走向包括管路并串联不同，流体传热CPU散热器可分成多种型实施例。