Изотермичный теплоотвод

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Автор Мазюк Виктор Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Изотермичный теплоотвод, включающий герметичный плоский корпус, теплорассеивающие ребра, прикрепленные к одной из сторон корпуса, и капиллярную структуру, отличающийся тем, что капиллярная структура занимает весь объем корпуса за исключением узких щелей на противоположных боковых сторонах корпуса и сообщающихся со щелями каналов на основаниях капиллярной структуры. Фиг. 1 Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к теплоотводам для охлаждения и обеспечения изотермичности тепловыделяющей поверхности электронных приборов. Известен изотермичный теплоотвод, который включает герметичный плоский корпус,содержащий жидкий теплоноситель, и теплорассеивающие ребра, прикрепленные к одной из сторон корпуса 1. Свободной от ребер стороной корпус теплоотвода прижимается к 97562013.12.30 тепловыделяющей поверхности электронного прибора. Под действием поступающего в корпус тепла жидкий теплоноситель испаряется, образующийся пар движется к противоположной, более холодной, стороне корпуса, где конденсируется, отдавая тепло, которое рассеивается в окружающую среду тепло-рассеивающими ребрами. Образующийся конденсат под действием гравитации в виде капель возвращается на нагреваемую сторону корпуса, замыкая испарительно-конденсационный цикл теплопереноса. Недостатком известного теплоотвода являются низкие теплотехнические характеристики. Поскольку между сторонами корпуса нет никакого упора, наружное атмосферное давление искривляет эти плоские поверхности, что ухудшает контакт с тепловыделяющей поверхностью электронного прибора и повышает температуру последнего. Взаимодействие противоположно направленных потоков пара и капель конденсата также отрицательно сказывается на эффективности процесса теплопереноса. Кроме того, известный теплоотвод может использоваться только при горизонтальном положении корпуса ввиду необходимости равномерного распределения жидкого теплоносителя по теплопринимающей поверхности и обеспечения возврата на нее жидкого теплоносителя в виде капель конденсата. В качестве прототипа выбран изотермичный теплоотвод, который включает герметичный плоский корпус, теплорассеивающие ребра, прикрепленные к одной из сторон корпуса, продольную перегородку с центральным отверстием и капиллярную структуру,расположенную в центральном отверстии 2. Продольная перегородка делит корпус на испарительную и конденсационную части. Капиллярная структура содержит в поровом пространстве жидкий теплоноситель. Своими основаниями капиллярная структура контактирует со сторонами корпуса и служит в качестве упора, обеспечивающего жесткость корпуса и противодействующего наружному атмосферному давлению. Свободной от ребер стороной корпус теплоотвода прижимается к тепловыделяющей поверхности электронного прибора. Под действием поступающего в корпус тепла жидкий теплоноситель испаряется из капиллярной структуры через ее боковую поверхность, заключенную в испарительной части корпуса. Образующийся пар через испарительную и конденсационную части корпуса движется к более холодной стороне корпуса в конденсационной части, где конденсируется. Тепло, отданное паром, рассеивается в окружающую среду теплорассеивающими ребрами. Образующийся конденсат впитывается в капиллярную структуру через ее боковую поверхность, заключенную в конденсационной части корпуса, и возвращается через капиллярную структуру к нагреваемой стороне корпуса, замыкая испарительно-конденсационный цикл теплопереноса. Недостатком данного теплоотвода также являются низкие теплотехнические характеристики. Так как подвод тепла к капиллярной структуре осуществляется по всей площади ее основания, а испарение жидкого теплоносителя происходит только с боковой поверхности капиллярной структуры, в объеме последней возникают значительные перепады давления и температуры, что нарушает изотермичность теплоприемной поверхности корпуса. Поскольку центральная часть противоположной поверхности блокирована капиллярной структурой, конденсация, а значит, и интенсивный теплообмен происходят только на периферии этой поверхности. Теплопередача в центральную часть поверхности к расположенным здесь теплорассеивающим ребрам осуществляется посредством теплопроводности через тонкую стенку корпуса и также связана с большим перепадом температуры. Организация процесса испарения на ограниченной боковой поверхности капиллярной структуры ограничивает ее испарительную способность, а значит, и теплорассеивающую способность теплоотвода. Поскольку капиллярная структура расположена в центральной части корпуса, на его периферии отсутствует упор, противодействующий деформирующему корпус атмосферному давлению. Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в повышении теплотехнических характеристик изотермичного теплоотвода. 97562013.12.30 Поставленная техническая задача реализуется тем, что в изотермичном теплоотводе,включающем герметичный плоский корпус, теплорассеивающие ребра, прикрепленные к одной из сторон корпуса, и капиллярную структуру, последняя занимает весь объем корпуса за исключением узких щелей на противоположных боковых сторонах корпуса и сообщающихся со щелями каналов на основаниях капиллярной структуры. Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображена конструкция изотермичного теплоотвода (фиг. 1, 2). Изотермичный теплоотвод включает герметичный плоский корпус 1, в котором содержится капиллярная структура 2. К одной из сторон корпуса прикреплены теплорассеивающие ребра 3. На противоположных боковых сторонах корпуса между капиллярной структурой и корпусом имеются узкие щели 4. На основаниях капиллярной структуры имеются каналы 5, сообщающиеся со щелями 4 (фиг. 1, фиг. 2 - сечение корпуса по плоскости А-А). Изотермичный теплоотвод работает следующим образом (фиг. 1). Свободной от ребер стороной корпус 1 теплоотвода прижимается к тепловыделяющей поверхности электронного прибора. Под действием поступающего в корпус тепла жидкий теплоноситель испаряется из капиллярной структуры 2 в каналы 5. Образующийся пар через каналы 5 и щели 4 движется к более холодной стороне корпуса с теплорассеивающими ребрами 3, где конденсируется. Тепло, отданное паром, рассеивается в окружающую среду теплорассеивающими ребрами 3. Образующийся конденсат впитывается в капиллярную структуру 2 через поверхность каналов 5 и возвращается через капиллярную структуру 2 к нагреваемой стороне корпуса, замыкая испарительно-конденсационный цикл теплопереноса. Благодаря тому что и подвод тепла к капиллярной структуре 2, и испарение жидкого теплоносителя из капиллярной структуры 2 в каналы 5 осуществляются равномерно по всей площади теплоприемного основания капиллярной структуры 2, в объеме последней не возникают перепады давления и температуры, что обеспечивает изотермичность теплоприемной поверхности корпуса 1. Поскольку конденсация, а значит, и интенсивный теплообмен происходят равномерно по всей поверхности корпуса 1, к которой прикреплены теплорассеивающие ребра 3, эта поверхность корпуса 1 также изотермична. Организация процесса испарения по всей теплоприемной поверхности капиллярной структуры 2, а процесса конденсации по всей противоположной поверхности корпуса 1 значительно повышает испарительную способность капиллярной структуры 2, а значит, и теплорассеивающую способность теплоотвода. Поскольку капиллярная структура 2 занимает практически весь объем корпуса 1, она эффективно противодействует деформации корпуса 1 атмосферным давлением. Благодаря совокупности перечисленных факторов теплотехнические характеристики изотермичного теплоотвода значительно повышаются. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3