[0006] 本发明针对目前大功率芯片尺寸不断减小，功率密度不断提高，而传统的芯片散热器不能满足日益增长的芯片散热要求的问题，提供一种内置螺旋式液体通道的大功率芯片散热系统及其散热方法，为外置风冷系统与内置液冷系统的结合，相较于传统液冷散热器，具有复合散热效果。
[0007] 本发明内置螺旋式液体通道的大功率芯片散热系统，包括底板、储液箱、吸热盒、双向蠕动泵、双涡状线形冷凝管、单向蠕动泵、双涡状线形冷凝管、圆孔散热板和后置风扇；双向蠕动泵、单向蠕动泵、圆孔散热板和储液箱均固定在底板上；所述的吸热盒固定在储液箱开设的槽口处，所述的底板在储液箱的槽口正下方开设通槽；吸热盒底部漏出储液箱外，并伸入底板的通槽内；储液箱的槽口处设有密封圈；吸热盒上的流体入口与双向蠕动泵的一个通液口通过穿过储液箱的一根软管连接，双向蠕动泵的另一个通液口与双涡状线形冷凝管的一端通过一根软管连接，双涡状线形冷凝管的另一端与单向蠕动泵的输出口通过一根软管连接，单向蠕动泵的输入口与吸热盒上的流体出口通过穿过储液箱的一根软管连接；所述的双涡状线形冷凝管与圆孔散热板固定，并与圆孔散热板的内侧贴合；所述的后置风扇固定在圆孔散热板外侧；所述的圆孔散热板开设有连通两侧面的若干圆孔；储液箱的内腔与双涡状线形冷凝管中两根涡状管的连通口通过传输通道连接；所述的传输通道上设有压力阀。吸热盒内固定有螺旋式液体通道；螺旋式液体通道的一端通过入口直通道与流体入口连接，另一端通过出口直管与流体出口连接；所述的入口直通道内壁设有螺旋桨叶片式结构；螺旋式液体通道的每个螺旋管段连接有一根支管，支管穿过吸热盒与储液箱内腔连通；吸热盒上插有热电偶，热电偶的信号输出端引出储液箱外与控制板连接；双向蠕动泵、单向蠕动泵和后置风扇均由控制板控制。储液箱内设有冷却液。
[0008] 优选地，所述的螺旋式液体通道设有两个。
[0009] 优选地，所述的流体入口和流体出口均为储液盒，储液盒的长、宽、高分别为32mm、22mm、16mm。
[0010] 优选地，所述的冷却液为绿色纳米流体，配置方法为：将质量份数为1份的植物油、质量份数为0.5份的分散剂、质量份数为0.25份的纳米颗粒在有机玻璃容器内进行混合，再将质量份数为8.75份的去离子水加入容器内，开启超声搅拌器，设定搅拌周期为10～15分钟，循环搅拌5～10次，得到最终的绿色纳米流体。其中超声脉冲电源的脉冲频率设置为20kHz，功率设置为400W。
[0011] 优选地，所述吸热盒的长、宽、高分别为120mm、110mm、60mm，材料为紫铜。所述螺旋式液体通道的内径为5mm，横截面中心位置所在螺旋线的半径为20mm，螺距为10mm，圈数为6，总长为756.6mm。所述入口直通道的内径为5mm，长度为42.5mm。所述支管的内径为4mm；所述软管的内径为5mm，外径为6mm。
[0012] 优选地，所述的螺旋桨叶片式结构由沿螺旋线排布的多片叶片组成，相邻叶片沿入口直通道长度方向的间距为5mm，且各叶片在入口直通道的横截面上的投影沿圆周均布；所述叶片的宽度为2.38mm，长度为3.34mm，扭转角为44.8°。
[0013] 优选地，所述的双涡状线形冷凝管总长为1757.5mm。
[0014] 优选地，所述双向蠕动泵和单向蠕动泵的流量范围均为0‑10L/min。
[0015] 该内置螺旋式液体通道的大功率芯片散热系统的散热方法，具体如下：
[0016] 将吸热盒底部与芯片贴合；在控制板连接的交互屏上设定危险温度，控制板接收热电偶传输的温度数据，判断当前温度低于危险温度时，进入低温工作模式，否则进入高温工作模式。
[0017] 低温工作模式：双向蠕动泵电机正转，双涡状线形冷凝管内的冷却液经双向蠕动泵、流体入口、入口直通道、螺旋式液体通道和支管输送至储液箱内；同时，单向蠕动泵抽取冷却液，储液箱内的冷却液经支管、螺旋式液体通道、出口直管、流体出口和单向蠕动泵输送至双涡状线形冷凝管，实现冷却液循环。其中，螺旋式液体通道延长与冷却液的接触时间，提高热交换效率；入口直通道内的螺旋桨叶片式结构对冷却液进行预滚动处理，使冷却液与入口直通道内壁均匀接触，改善散热效果。而后置风扇对处于双涡状线形冷凝管内的冷却液进行风冷，进一步提高热交换效率。
[0018] 高温工作模式：双向蠕动泵电机反转，与单向蠕动泵同时抽取冷却液，储液箱内的冷却液经支管进入螺旋式液体通道；螺旋式液体通道内的冷却液一部分经入口直通道、流体入口和双向蠕动泵输送至双涡状线形冷凝管，另一部分经出口直管、流体出口和单向蠕动泵输送至双涡状线形冷凝管；双涡状线形冷凝管两端进入的冷却液汇流对压力阀施加压力，压力阀的压力达到阈值时被顶开，冷却液通过传输通道回流到储液箱，实现冷却液循环。其中，螺旋式液体通道延长与冷却液的接触时间，提高热交换效率；入口直通道内的螺旋桨叶片式结构对冷却液进行预滚动处理，使冷却液与入口直通道内壁均匀接触，改善散热效果；后置风扇对处于双涡状线形冷凝管内的冷却液进行风冷，进一步提高热交换效率；而双向蠕动泵和单向蠕动泵同时抽取冷却液，加速储液箱内冷却液的热交换效率。
[0019] 本发明具体的有益效果在于：
[0020] 1、相比于传统液冷散热器，本发明具有复合散热效果，为风冷系统与内置液冷系统的结合。
[0021] 2、本发明设计的螺旋式液体通道，相较于等跨距直通道，长度能增加11倍以上，等初速度下，冷却液与通道内壁的接触时间能延长11倍以上。
[0022] 3、本发明设计的螺旋桨叶片式结构，每片叶片可提供44.8°的液体径向转向角，提高滚动频率，实现冷却液的预滚动处理，保证冷却液受热均匀，以达到最佳的散热效果。
[0023] 4、本发明设计的双涡状线形冷凝管，相较于等跨度直冷凝管，长度能增加12倍以上，保证高温冷却液的快速冷却，且双涡状线的形状可实现冷却液的循环利用。
[0024] 5、本发明针对大功率芯片正常运作与高速运作两种工作状态，设计了不同的散热方案：控制板接收热电偶传输的实时温度数据，在低于设定的危险温度时为低温工作模式，否则切换为高温工作模式。高温工作模式下，除了具备低温工作模式的所有功能，双向蠕动泵和单向蠕动泵同时抽取冷却液，还能加速储液箱内冷却液的热交换效率。
[0025] 6、本发明采用的绿色纳米流体，是一种纳米级环境友好型的冷却液，高效率低能耗，清洁无污染，且可以循环利用。
