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申请/专利权人：北京石油化工学院;北京安兴高科新能源发展有限公司

摘要：本发明公开了属于高性能芯片冷却技术领域的一种基于双向梯级微结构相变冷却器及相变换热强化方法。冷却器包括下层微通道板和上层盖板；下层微通道板上设置交替布置的辐射状微通道和双向梯级微柱群；上层盖板设置工质入口和出口。芯片产生的热量经下层微通道板传递给冷却工质，工质吸收热量并在微柱区域发生核态沸腾，核化汽泡在梯级微柱间隙导致的界面张力差驱使下进入微通道，微通道内的液相在毛细效应下被吸入微柱区域，使下层微通道板上形成气液分离流动；微柱区域排出的汽泡增大微通道的截面含气率，促进微通道流型向高效对流蒸发传热的环状流转变。微柱区域核态沸腾及微通道内对流蒸发效应的共同作用实现冷却器的高效换热，应用前景广阔。

主权项：1.一种基于双向梯级微结构的气液调控相变冷却器，冷却器自下而上依次包括下层受热微通道板1和上层盖板2，上层盖板2分别设置冷却工质中心入口21和气液两相混合工质边缘出口22，其特征在于，所述微通道板1上设置有多组双向梯级微柱群11结构；所述双向梯级微柱群11由在径向和周向均呈梯级排布的微柱组成；双向梯级微柱群11在微通道板1上环绕冷却工质中心入口21呈放射状交替布置，且呈中心对称方式布置；相邻两组双向梯级微柱群11间的间隙构成沿程流通截面积逐渐增大的气液两相流动微通道；所述冷却工质中心入口21正下方对应的区域内不设置微柱结构；所述双向梯级微柱群11按双向梯级规律排布的微柱布置于等腰梯形区域内；所述等腰梯形区域的上底长度为d，下底长度为w；所述双向梯级微柱群11的等腰梯形区域的两侧夹角为θ，夹角范围为70°～80°；所述双向梯级微柱群11两侧微通道在流动沿程方向上呈渐扩形式；所述双向梯级微柱群11的双向梯级规律为：以等腰梯形区域中轴线上布置的一列微柱为第0列微柱，第0列微柱的第0个微柱的几何形心为所述中轴线与所述上底的交点；所述微柱在所述中轴线两侧对称布置；相邻第i列与第i-1列两列微柱的中心距为di＝d0+i-1x，i＝1,2,…,I；第i列相邻第j个微柱与第j-1个微柱间的中心距为dj＝di+j-1x，j＝1,2,…,J；d0为微柱的初始中心距，d0＝nD，n＞1；x为微柱双向梯级排布的递增常数，x取值范围为0.2～0.5倍的所述微柱横截面当量直径；相邻两微柱间最大中心距小于所使用冷却工质的毛细长度。

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